Bis zu 245 Tiere leben in einer einzigen Manganknolle – Tiefseebergbau bedroht ihre verborgene Welt

In 4000 bis 6000 Metern Meerestiefe liegen riesige Mengen wertvoller Metalle, die künftig vom Meeresboden geholt werden könnten. Nickel, Kobalt und Kupfer stecken dort in sogenannten Manganknollen. Doch wer diese unscheinbaren Klumpen einsammelt, entfernt zugleich den Lebensraum zahlreicher winziger Tiere. In einer einzigen Knolle entdeckten Wissenschaftler bis zu 245 Lebewesen. Die meisten sind kleiner als ein Millimeter und leben in einem verzweigten Netz aus Spalten und Hohlräumen. Da Manganknollen Millionen Jahre zum Wachsen brauchen, wäre ihr Verlust auf menschlichen Zeitskalen unumkehrbar.

Wie viel Leben in den Metallknollen steckt, untersuchte ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der Universität Bremen. In 244 Manganknollen fanden die Wissenschaftler insgesamt 4139 tierische und einzellige Organismen. Die genetischen Analysen brachten eine weitere Überraschung: In den Knollen leben andere Tiergemeinschaften als im Schlamm unmittelbar daneben. Der geplante Tiefseebergbau könnte somit Lebensräume zerstören, deren biologische Vielfalt bislang kaum erforscht ist. Die Ergebnisse erschienen in Scientific Reports.

Manganknollen bieten Tieren überraschend viel Platz

Manganknollen bestehen hauptsächlich aus Eisen- und Manganoxiden. Sie wachsen extrem langsam, teilweise nur wenige Millimeter pro Million Jahre. Dabei entstehen feste Schichten mit unregelmäßigen Rissen und Poren. Auf dem weichen Tiefseeboden bieten die Knollen damit etwas Seltenes: geschützte Hohlräume und feste Flächen, an denen sich Organismen ansiedeln können.

Bei 24 genauer untersuchten Knollen waren durchschnittlich 23 Prozent der Querschnittsflächen porös. Manche Hohlräume standen durch feine Kanäle miteinander in Verbindung. Darüber könnten Sauerstoff und Nährstoffe ins Innere gelangen. „In unserer Studie zeigen wir, dass die Risse im Inneren der Knollen groß genug sind, um Tieren mit einer Größe von kleiner als einem Millimeter einen Lebensraum zu bieten“, erklärt die Bremer Tiefseeökologin Tanja Stratmann.

Größere Manganknollen beherbergen deutlich mehr Tiere

Die meisten Bewohner gehören zu den Fadenwürmern, einer Gruppe kleiner, länglicher Tiere. Daneben leben winzige Krebstiere, sogenannte Ruderfußkrebse, in den Spalten. Wie viele Individuen eine Knolle beherbergt, hängt unter anderem von ihrer Größe ab. Mit jeder Verdopplung des Knollenvolumens nahm ihre Zahl im Durchschnitt um 34,4 Prozent zu. Kleinere Knollen boten allerdings gemessen an ihrem Volumen besonders vielen Organismen Platz.

Die untersuchten Knollen stammen aus der Clarion-Clipperton-Zone zwischen Hawaii und Mexiko. Dort bedecken sie große Teile des Meeresbodens. Um die Bewohner aus den engen Spalten zu lösen, ließen die Wissenschaftler die konservierten Knollen durch Einfrieren in kleine Stücke zerfallen. Anschließend trennten sie die Organismen vom mineralischen Material und untersuchten ausgewählte Exemplare genetisch.

Manganknollen beherbergen eine eigene Tiergemeinschaft

Besonders auffällig sind die Unterschiede zwischen den Bewohnern der Knollen und denen des umliegenden Schlamms. Bei Fadenwürmern und Ruderfußkrebsen fanden sich teils andere genetische Linien. Manche kamen in den untersuchten Proben ausschließlich innerhalb der Knollen vor. Die Lebensgemeinschaften ähnelten sich sogar zwischen weit voneinander entfernten Untersuchungsgebieten.

„Die Spalten in den polymetallischen Knollen dienen als kleine Schutzräume und bieten Tieren einen Lebensraum, die wir im weichen Schlamm des Meeresbodens nicht antreffen“, erklärt Coral Diaz-Recio Lorenzo, eine der leitenden Autorinnen. Unterschiedliche Nahrungsquellen könnten zur Trennung dieser Lebensgemeinschaften beitragen. Auch Bakterien unterscheiden sich zwischen den mineralischen Hohlräumen und dem umgebenden Sediment.

Selbst mikroskopisch kleine Einzeller finden Schutz

Neben den winzigen Tieren beherbergen die Manganknollen auch Einzeller. Besonders häufig fanden die Wissenschaftler die Foraminifere Thurammina sp. 1. Diese Organismen besitzen ein Gehäuse aus zusammengefügten Partikeln. Bei der untersuchten Form enthält es besonders viel eisenhaltiges Material. Die geschützten Spalten könnten den Einzellern sowohl Halt als auch Nahrung bieten.

Auch Überreste früherer Lebewesen stecken im Inneren der Knollen. Unter dem Elektronenmikroskop entdeckten die Wissenschaftler fossile Kieselalgen, Strahlentierchen und weitere mikroskopische Organismen. Einige könnten während des Knollenwachstums eingeschlossen worden sein. Andere gelangten möglicherweise später durch Risse hinein. Die Funde lassen vermuten, dass solche Hohlräume schon über lange Zeiträume von Organismen genutzt wurden.

Eine eigene Welt im Inneren: Die Grafik zeigt, wie winzige Lebewesen die Spalten und Hohlräume von Manganknollen besiedeln. © Grafik: Dr. Coral Diaz-Recio Lorenzo — © Grafik: Dr. Coral Diaz-Recio Lorenzo Eine eigene Welt im Inneren: Die Grafik zeigt, wie winzige Lebewesen die Spalten und Hohlräume von Manganknollen besiedeln. © Dr. Coral Diaz-Recio Lorenzo

Tiefseebergbau würde Jahrmillionen alte Lebensräume entfernen

Für den industriellen Rohstoffabbau sind vor allem drei Bestandteile der Manganknollen interessant:

Nickel: wird unter anderem für bestimmte Batterietypen und rostfreie Stähle benötigt.
Kobalt: steckt unter anderem in Batterien und hitzebeständigen Legierungen.
Kupfer: wird für Stromleitungen, Elektromotoren und andere elektrische Anwendungen verwendet.

Geplante Sammelfahrzeuge sollen die Knollen direkt vom Meeresboden aufnehmen. Dabei würden auch sämtliche darin lebenden Organismen entfernt. Selbst wenn sich später wieder Tiere auf dem Schlamm ansiedeln, fehlt ihnen dort die besondere Struktur der Knollen. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass kommerzieller Abbau zu einem irreversiblen Verlust der mit den Knollen verbundenen, noch unbeschriebenen und einzigartigen Biodiversität führen kann“, warnt Sabine Gollner vom niederländischen Meeresforschungsinstitut NIOZ.

Ob ganze Arten verschwinden, ist noch ungeklärt

Wie schwer die Folgen eines großflächigen Abbaus wären, hängt auch von der Verbreitung der einzelnen Arten ab. Einige könnten außerhalb der Abbaugebiete weitere Lebensräume finden. Andere sind möglicherweise auf die geschützten Spalten angewiesen. Genetische Untersuchungen lieferten Hinweise auf bislang unbeschriebene Arten, deren tatsächliche Verbreitung allerdings noch unbekannt ist.

Stratmann erforscht die Lebensräume der Manganknollen auf einer weiteren internationalen Expedition in der Clarion-Clipperton-Zone. Dabei sollen zusätzliche Informationen über die Verbreitung der Organismen und ihre Abhängigkeit von den Knollen gesammelt werden. Sie werden unter anderem für die Planung von Meeresschutzgebieten und die Bewertung möglicher Bergbaufolgen benötigt.

Kurz zusammengefasst:

Manganknollen sind Lebensräume: In ihren winzigen Hohlräumen leben Fadenwürmer, kleine Krebse und andere Organismen, die sich vom Leben im umliegenden Meeresboden unterscheiden.
Eine Knolle kann Hunderte Tiere beherbergen: In 244 untersuchten Manganknollen fanden Wissenschaftler insgesamt 4139 Organismen, in einer einzigen bis zu 245.
Tiefseebergbau bedroht diese Lebensräume dauerhaft: Da Manganknollen Millionen Jahre zum Wachsen benötigen, können sie nach einem Abbau nicht innerhalb menschlicher Zeiträume nachwachsen.

Übrigens: Auch unter dem Meeresboden haben Wissenschaftler eine bislang unbekannte Tierwelt entdeckt. In 2500 Metern Tiefe leben Tiere in Hohlräumen rund um heiße Tiefseequellen – mehr dazu in unserem Artikel.