Geschichte und Gegenwart von Gräben – warum sollte sich die Tiefseeforschung auf Gräben konzentrieren?

Anmerkung des Herausgebers:

Am 25. November 2022 schloss das bemannte Tauchboot „Fendouzhe“ die erste Etappe der ersten gemeinsamen chinesisch-neuseeländischen wissenschaftlichen Tiefseetauchexpedition erfolgreich ab und kehrte in den Hafen von Auckland, Neuseeland, zurück. Während der ersten Etappe der Reise absolvierte das bemannte Tauchboot „Fendouzhe“ 16 Tauchgänge, davon 14 in einer Tiefe von mehr als 6.000 Metern, darunter zwei auf 10.000-Meter-Ebene. Dabei wurden zahlreiche Proben von Makroorganismen, Gesteinen und Sedimenten aus dem Hadal gesammelt, die wichtige Grundlagen für ein tieferes Verständnis der Evolutions- und Anpassungsmechanismen des Lebens im Hadal, der Evolution der hadalen Sedimentumgebung sowie der Plattensubduktion und der Materialaustauschflüsse liefern.

Die erste gemeinsame Tiefseetauchexpedition von China und Neuseeland schloss die erste Etappe der Kermadecgraben-Expedition ab

Das Leben eines Menschen verläuft von der Embryonalphase über die Kindheit → die Adoleszenz → die Jugend → das mittlere Alter → das hohe Alter bis hin zum Tod. Geburt, Altern, Krankheit und Tod sind Naturgesetze. Wussten Sie? Auch der Ozean durchläuft einen ähnlichen Prozess: Embryonalstadium → Jugendstadium → junges Erwachsenenstadium → Niedergangsstadium → Reststadium → Aussterbestadium. Dieser Prozess wird als Wilson-Zyklus bezeichnet. Der Hadalgraben ist als Produkt dieses Prozesses ein hervorragender Ort für die Untersuchung wichtiger wissenschaftlicher Fragen wie der Evolution und Anpassungsfähigkeit des Hadallebens, der Evolution der Hadalumwelt und ihrer Auswirkungen auf Ressourcen und Umwelt, der tektonischen Aktivitäten des Hadal und der geologischen Evolution.

Das Erscheinungsbild wird durch den Geist bestimmt – die Theorie der Plattentektonik

Wir sagen oft, dass das Aussehen eines Menschen von seinem Herzen bestimmt wird und sein Aussehen von seinem Inneren. Mit diesem Wort können auch die grundlegenden Landformen auf der Erdoberfläche beschrieben werden.

Von innen nach außen ist die Erde in Kern, Mantel und Kruste unterteilt. Die Kruste ist seitlich in kontinentale und ozeanische Kruste unterteilt, und der Mantel ist vertikal in oberen und unteren Mantel unterteilt. Die Oberseite des oberen Erdmantels und die Erdkruste bilden die Lithosphäre. Die Lithosphäre wird seitlich in kontinentale Lithosphäre und ozeanische Lithosphäre unterteilt. Die Dicke der kontinentalen Lithosphäre ist im Allgemeinen größer als die der ozeanischen Lithosphäre, und die Dichte ist im Allgemeinen geringer als die der ozeanischen Lithosphäre.

Am oberen Rand des Erdmantels und am unteren Rand der Lithosphäre befindet sich eine sehr kritische Substanzschicht, die Asthenosphäre genannt wird. Es ist sehr plastisch, grundsätzlich weltweit verbreitet und der Ursprung von Magma. Die durchschnittliche Dichte der Asthenosphäre ist geringer als die der darüber liegenden ozeanischen Lithosphäre, aber größer als die der kontinentalen Lithosphäre, und ihre Oberfläche ist uneben, was zu einer erheblichen Instabilität der darüber liegenden Lithosphäre führt und diese seitlich in Platten unterschiedlicher Größe unterteilt. Diese Platten schweben über der Asthenosphäre und führen großflächige seitliche Bewegungen aus, kollidieren, drücken sich zusammen oder trennen sich, wodurch die grundlegenden Landformen auf der Erdoberfläche entstehen.

Wenn die Kontinentalplatte mit der Ozeanplatte kollidiert, taucht die Ozeanplatte aufgrund ihrer hohen Dichte unter die Kontinentalplatte ab, wodurch häufig eine konvergente Plattenkante entsteht, die auch als Subduktionszone bezeichnet wird. 90 % aller Erdbeben und Vulkanausbrüche weltweit konzentrieren sich hier. Die Grenze, an der die Platten zusammenlaufen, weist das niedrigste Gelände auf, das als Graben bezeichnet wird. Wenn zwei Kontinentalplatten kollidieren, bilden sie oft riesige Gebirgszüge, wie zum Beispiel den Himalaya. In Gebieten, in denen Platten brechen und sich trennen, bilden sich häufig Grabenbrüche und Ozeane. Auf diese Weise entstanden der Große Afrikanische Grabenbruch und der Atlantische Ozean. Die Ränder der Platten werden zu Gebieten mit der intensivsten geologischen Aktivität (Magma, Erdbeben, Metamorphose, Deformation, Sedimentation usw.).

Wenig Wissen: Die Welt ist in sieben große Platten unterteilt, nämlich die Pazifische Platte, die Eurasische Platte, die Nordamerikanische Platte, die Südamerikanische Platte, die Afrikanische Platte, die Indo-Australische Platte und die Antarktische Platte. Die Pazifische Platte liegt fast vollständig im Ozean, während die anderen sechs Platten große Land- und Ozeanflächen umfassen. Große Teller können auch in mehrere kleinere Teller aufgeteilt werden.

Das Leben des Meeres - Wilson-Zyklus

Becken der ozeanischen Kruste (die man einfach als Ozeane verstehen kann) existieren nicht ewig und unterliegen im Allgemeinen einem Entwicklungsprozess aus Rissbildung, Ausdehnung, Kontraktion und Schließung . Zwischen der sich spaltenden kontinentalen Lithosphäre entstehen ozeanische Becken. Der gesamte Prozess der horizontalen Trennung und Zusammensetzung der kontinentalen Lithosphäre wird als Wilson-Zyklus bezeichnet , der auch den Prozess des Ozeans von seiner Entstehung bis zu seinem Aussterben beschreibt. Anfang und Ende lassen sich durch Embryonalperiode → Kindheit → Jugend → Niedergang → Restperiode → Aussterbeperiode ausdrücken. Die entsprechenden Beispiele sind der Ostafrikanische Graben → Rotes Meer, Golf von Aden → Atlantischer Ozean → Pazifischer Ozean → Mittelmeer → Himalaya .

(1) Embryonalperiode

Unter der Einwirkung regionaler Spannungen kommt es zunächst zu Rissen in der kontinentalen Lithosphäre in der schwachen Strukturzone der oberen kontinentalen Kruste, wodurch ein kontinentaler Graben entsteht. Die Verwerfungszone am Graben ist eine Zone intensiver moderner Vulkan- und Erdbebenaktivität, hat jedoch keine Meeresumgebung wie das Große Afrikanische Grabenbruchtal in Ostafrika gebildet;

(2) Kindheit

Die kontinentale Kruste reißt weiter und das geschmolzene Mantelmaterial steigt in großem Umfang auf. In einigen Gebieten ist ozeanische Kruste entstanden und aus dem ursprünglichen Grabenbruch ist ein schmales Ozeanbecken geworden, wie zum Beispiel das Rote Meer und der Golf von Aden.

(3) Junge und mittlere Altersgruppe

Schmale Ozeanbecken dehnen sich weiter aus und entwickeln sich zu offenen Ozeanen. In der Mitte des Ozeans befindet sich der Ozeanrücken, wo das aufsteigende Magma neue ozeanische Kruste bildet, die zu beiden Seiten weiterwächst. Die entwickelte ozeanische Kruste lagert dicke Meeresablagerungen an; ein typisches Beispiel hierfür ist der Atlantische Ozean.

(4) Ablehnung

Obwohl sich der Mittelozeanische Rücken weiter ausdehnt und wächst, verliert die ozeanische Kruste während des Ausdehnungsprozesses weiterhin Wärme, kühlt ab und wird schwerer. Der stabile Kontinentalrand ist von extrem dicken Sedimenten bedeckt und die Wärme in der Erde kann nicht so leicht abgeleitet werden, sodass sie sich durch die Hitze weiter ausdehnt und leichter wird. Brüche treten in Bereichen auf, in denen große Unterschiede in der Dichte und den mechanischen Eigenschaften des Gesteins vorliegen. Die schwerere ozeanische Kruste wird unter die leichtere ozeanische oder kontinentale Kruste subduziert, dringt in den Mantel ein und schmilzt. Dieser Ort wird als Subduktionszone bezeichnet. **In der Subduktionszone bildet sich zwischen den beiden Platten ein Graben, der zur tiefsten Einheit im Ozean wird. **Die darüber liegende Platte in der Subduktionszone bildet Inselbögen und es kommt häufig zu Vulkanausbrüchen und Erdbeben. Die Ozeane werden allmählich kleiner, ein modernes Beispiel ist der Pazifische Ozean.

(5) Restlaufzeit

Mit der weiteren Subduktion der ozeanischen Platte schrumpft die Fläche der ozeanischen Kruste allmählich und die kontinentalen Krustenblöcke auf beiden Seiten nähern sich einander an, wobei dazwischen nur kleine Becken ozeanischer Kruste verbleiben, wie beispielsweise das Mittelmeer.

(6) Verjährungsfrist

Durch die Kollision der Kontinente und das Verschwinden des Ozeans wurden die ursprünglichen Sedimente am Rande der Kontinente stark deformiert und zu Gebirgen wie dem Himalaya und den Alpen angehoben.

Es gibt kein Gesetz des Gesetzes - alles hat sein eigenes Gesetz

Die Bewegung und Interaktion der Platten in der Asthenosphäre und das Öffnen und Schließen der Ozeanbecken schaffen in jedem Ozean Leben. Die Lebensdauer des Ozeans beträgt zwischen 20 und Hunderten von Millionen Jahren, ohne dass es eine eindeutige Regelmäßigkeit gibt. Dies hängt mit vielen Faktoren zusammen, darunter tiefe tektonische Prozesse, die Diffusionsrate der kontinentalen Kruste, die Subduktionsrate der Platten an der Subduktionsgrenze und die Eigenschaften des passiven Kontinentalrands. Obwohl dieser Prozess als „Wilson-Zyklus“ bezeichnet wird, können sich die zerbrochenen Kontinente nicht wieder schließen. Selbst wenn sie sich wieder schließen, können sie sich an der ursprünglichen Stelle nicht erneut trennen. In diesem Sinne ist es nicht zyklisch. Da die gesamte Landfläche relativ stabil ist, bedeutet eine Kontraktionsphase des Ozeans auch die Ausdehnung oder Entstehung anderer Ozeane. Es ist in gewisser Weise den Lebewesen ähnlich. Einzelne Organismen altern und sterben, doch durch die Fortpflanzung entsteht neues, lebendiges Leben, das sich von Generation zu Generation weiter vermehrt.

Ähnlich wie beim Menschen gibt es auch im Ozean einen Lebenszyklus. Die Länge des Zyklus wird von vielen Faktoren bestimmt. Das Ende eines Lebens wird durch ein neues Leben fortgesetzt. Ebenso sind Himmelskörper wie die Sonne und die Erde in ständiger Bewegung und haben eine Lebensdauer. Und was ist mit dem Universum? Wie sieht es außerhalb des Universums aus?

Der Graben ist der tiefste Punkt der Welt und könnte zum höchsten Punkt der Welt werden, wenn die Platten auf beiden Seiten des Ozeans kollidieren und sich nach oben drücken.

Einer der Vorteile des Geologiestudiums besteht darin, dass Geologen Probleme auf einer makroökonomischeren und langfristigeren Ebene betrachten können. Die Veränderungen in der Welt sind nicht nur ein wenig romantisch und emotional, sondern beinhalten auch tiefgründige Philosophie und Weisheit, die es wert sind, dass wir sie ein Leben lang wertschätzen und verfolgen.

Den tiefsten Punkt der Erde berühren – den Abyss-Graben

Verbreitungskarte der wichtigsten Hadalgräben auf der ganzen Welt

(Der mit einem roten fünfzackigen Stern markierte Graben ist das Tauchgebiet für die erste Etappe der ersten gemeinsamen Tiefseetauchexpedition von China und Neuseeland.)

Während des Niedergangs und der Restperiode des „Wilson-Zyklus“ entwickelte sich die Magmakammer am Boden des Mittelozeanischen Rückens, die kontinuierlich aufstieg und neue ozeanische Kruste bildete, die zu beiden Seiten gedrückt wurde, allmählich abkühlte und dichter wurde. Die dichtere ozeanische Kruste wird unter die leichtere ozeanische oder kontinentale Kruste subduziert, und die beiden Platten treffen auf dem Meeresboden aufeinander und bilden einen Graben.

Der Hadalgraben bezeichnet üblicherweise eine Meeresbodenmulde mit einer Tiefe von mehr als 6.000 Metern und ist ein wichtiger Teil der geomorphologischen Einheiten der Erdoberfläche. Weltweit gibt es 37 Gräben mit einer Tiefe von über 6.000 Metern , davon befinden sich 5 im Atlantischen Ozean und 4 im Indischen Ozean. Der westliche Pazifik, der sich in einer Phase des Niedergangs befindet, weist mit 28 die meisten Gräben auf, darunter 5 Abgründe auf einer Tiefe von 10.000 Metern , von Norden nach Süden: Chiba-Kamtschatka-Graben, Marianengraben, Philippinengraben, Tongagraben und Kermadecgraben . Der Marianengraben, bekannt als „vierte Ebene der Erde“, ist 10.909 Meter tief und damit das tiefste Gebiet der Welt . Der Kermadecgraben, wo die erste Etappe der ersten gemeinsamen Tiefseetauchexpedition von China und Neuseeland stattfand, liegt östlich der Kermadecinseln im südlichen Pazifik. Er schließt an den Tongagraben an, ist etwa 1.200 Kilometer lang und hat eine maximale Tiefe von 10.047 Metern. Sie entstand, als die Pazifische Platte auf die Indo-Australische Platte absank.

Das Grabensystem bezieht sich hauptsächlich auf den Graben und die Grenzschichtschnittstelle des Meeresbodens, wo die Hydrosphäre und die Lithosphäre in der Nähe interagieren. Natürlich ist das Studium des Grabens nicht dasselbe wie das bloße Studium dieser Schnittstelle. Zwischen dem Hadalgraben und dem oberen Ozean sowie unter dem Meeresboden findet ein umfassender Austausch von Materie und Energie statt, der einen Material- und Energiekreislauf in mehreren Sphären mit sich bringt. Der Graben ist dunkel, weist einen extrem hohen hydrostatischen Druck, einen langsamen Wasseraustausch, ein knappes Nahrungsmittelangebot, besondere Lebensmechanismen, eine komplexe Meeresbodentopographie und eine aktive tektonische Geologie auf . Diese Eigenschaften haben die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern aus den Bereichen Tektonik, Geologie, Biologie, Pharmazie, physikalische Ozeanographie, Ökologie, Umwelt, Chemie, Klimatologie und sogar Luft- und Raumfahrt auf sich gezogen.

Subduktionsfabriken - Subduktionszonen

Gräben weisen auf das Vorhandensein von Subduktionszonen hin. Die Gesamtlänge der aktiven Subduktionszonen beträgt weltweit etwa 43.500 Kilometer, was in etwa der Gesamtlänge der vulkanischen Inselbögen entspricht.

Die Subduktionszone wird bildlich mit einer Subduktionsfabrik verglichen. Die Rohstoffe der Fabrik sind die subduzierenden Platten, die Sedimente des Meeresbodens, magmatische ozeanische Kruste und Teile des lithosphärischen Mantels umfassen. Diese Materialien setzen Wasser und flüchtige Stoffe frei, wenn Druck und Temperatur während des Subduktionsprozesses zunehmen. Die Flüssigkeiten und Sedimente werden zu Magma „verarbeitet“, das durch vulkanische Inselbögen oder Back-Arc-Gebiete auf den Kontinent zurückkehrt, begleitet von Flüssigkeits-/Gasfreisetzungen, Erdbeben und anderen Phänomenen. Diese Flüssigkeiten, Gase, Magmas und anderen Materialien sind die Produkte der Fabrik. Nach der Verarbeitung durch die Subduktionsfabrik sinken die Rückstände weiter in die Tiefe des Erdmantels, werden dort dehydriert und dekarbonisiert, nehmen am tiefen Wasserkreislauf, Kohlenstoffkreislauf und Gesteinskreislauf teil und gelangen dann durch Phänomene wie Vulkanausbrüche wieder in die Atmosphäre.

Subduktionsfabriken sind zentrale Bereiche für den Austausch von Materie und Energie zwischen der Erdatmosphäre, der Hydrosphäre, der Biosphäre, der Lithosphäre, dem Erdmantel und anderen Sphären. Sie stehen mit fast allen Sphären der Erde in Verbindung und sind ein Schlüsselglied in der Funktionsweise und Entwicklung des Erdsystems. Der Betrieb der Subduktionsfabrik löst die meisten Erdbeben, Tsunamis und Vulkanausbrüche weltweit aus und bringt der Menschheit schwere Katastrophen. Daher ist es besonders wichtig, den Stoff- und Energiekreislauf des Subduktionssystems und die Auslösemechanismen von Erdbeben zu untersuchen.

Das Izu-Ogasawara-Marianenbogensystem liegt im westlichen Pazifik. Es entstand durch die Subduktion der Pazifischen Platte unter die Philippinische Platte. Es verfügt über ein vollständiges Graben-Bogen-Becken-System und eine klare Evolutionsgeschichte. Es ist ein ideales Forschungsobjekt zur Untersuchung der Prozesse im Zusammenhang mit dem Subduktionsfabriksystem. Der Marianengraben innerhalb dieses Systems ist als oberflächliche Manifestation der Subduktionsfabrik und tiefster Punkt der Welt ein wichtiges Fenster zur Untersuchung der Subduktionsfabrik.

Untergrabung der Erkenntnis: Neubetrachtung des Ursprungs des Lebens

„Alles wächst mit der Sonne“ gilt seit jeher als goldenes Sprichwort über die Energiequelle des Lebens auf der Erde, einschließlich des Meereslebens. Die Menschen haben immer geglaubt, dass die Energiequelle der Lebewesen in flachen Meeren die Umwandlung und Speicherung von Sonnenenergie durch Photosynthese durch Algen, Pflanzen und Meeresbakterien auf der Meeresoberfläche ist, die dann von Meerespflanzenfressern gefressen werden, die wiederum von Fleischfressern gefressen werden, wodurch eine Nahrungskette entsteht. Während die Energiequelle der Tiefseelebewesen auf den Fäkalien, Kadavern und organischen Überresten von Flachmeertieren beruht. Kurz gesagt: Der Ursprung der Energie ist die Sonnenenergie. Konnte also auch das früheste Leben auf der Erde von Sonnenenergie leben?

Im Jahr 1979 entdeckte das bemannte Tauchboot Alvin in einer Tiefe von 2.500 Metern im Gebiet des schwarzen Kamins auf dem Meeresboden eine ungewöhnlich blühende Lebensszene, die das Verständnis der Menschen über den Ursprung des Lebens veränderte.

Schwarze Schornsteine, Anemonen, Garnelen, Hydrothermalgebiet, Südwestlicher Indischer Ozean, Tiefe 3312 Meter

Fotografie/bemanntes Tauchboot „Deep Sea Warrior“

Als tiefster Teil der Welt ist der Hadalgraben durch hohen Druck, Lichtmangel, niedrige Temperaturen und Oligotrophie gekennzeichnet und galt einst als für Leben verbotene Zone. Für uns ist es schwer vorstellbar, dass es am Grund des Marianengrabens bei einem Druck von 1.100 Atmosphären Leben gibt. Doch genau das tun Wissenschaftler, indem sie das Unbekannte erforschen und die Grenzen der Erkenntnis überschreiten. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler mit Unterstützung von Hadal-Forschungsprogrammen in verschiedenen Ländern technische Mittel wie Tiefschleppen, Greifer, Sedimentsäulenprobenehmer, biologische Fallen, Lander, Bojen sowie bemannte und unbemannte Tauchboote eingesetzt und wissenschaftliche Forschungsarbeiten mit Schwerpunkt auf den 10.000 Meter tiefen Gräben im westlichen Pazifik durchgeführt und dabei eine Reihe von Ergebnissen erzielt, die unser Wissen aufgefrischt haben. In den Tiefen der Tiefsee gibt es nicht nur Leben, sondern jede Menge davon!

Eine andere Lebensweise – Leben im Abgrund

Der halbgeschlossene und trichterförmige Effekt der V-förmigen Landform des Hadalgrabens macht ihn zu einem natürlichen Ansammlungsbereich für Meeresablagerungen. Die Sedimente sind reich an widerspenstiger organischer Substanz und vulkanischem Material und stellen aktive Bereiche mikrobieller Aktivität dar, die vielfältige und einzigartige Lebensformen beherbergen. Die komplexe Topographie des Grabens und seiner Umgebung führt dazu, dass die Meeresströmungen in unterschiedlichen Tiefen komplex und veränderlich sind und führt zur Vielfalt der ökologischen Umwelt des Meeresbodens. Die Gräben auf dem Meeresboden sind nicht ungehindert, sondern werden durch einige Meeresbodenplateaus oder -rücken in mehrere unterbrochene Abschnitte unterteilt. Die Erstreckungsrichtung jedes Abschnitts weist einen deutlichen Wendepunkt auf und die Tiefen variieren. Zu den Organismen in den verschiedenen Abschnitten der Gräben zählen gleiche oder ähnliche Arten, aber auch eine große Zahl unterschiedlicher Arten. Mit zunehmender Tiefe des Meerwassers wird es immer weniger große Organismen und höhere Tiere geben. Ob horizontal oder vertikal, das abyssale Biom weist einzigartige regionale Besonderheiten auf.

In den Hadalgräben gibt es nicht nur eine große Vielfalt an Mikroorganismen wie Bakterien, Archaeen, Pilzen und Viren, sondern auch eine große Anzahl an Makroorganismen wie Fische, Stachelhäuter, Nesseltiere, Schwämme, Gliederfüßer, Weichtiere usw. Im Jahr 2021 entdeckte das bemannte Tauchboot „Fendouzhe“ während einer wissenschaftlichen Expedition in den Marianengraben, dass in der Tiefe von 10.000 Metern eine große Anzahl von Lebewesen wie Garnelen, Seegurken, Anemonen und Vielborster leben .

Seeteufel, Kermadecgraben, 5736 m

Fotografie/bemanntes Tauchboot „Struggler“

Seltener Tiefseeseestern, Kermadecgraben, 6700 Meter tief

Fotografie/bemanntes Tauchboot „Struggler“

Brillouin-Aal, Kermadecgraben, 6500 m

Fotografie/bemanntes Tauchboot „Struggler“

Ein Stück Hartgestein wird zum gemeinsamen Zuhause für Seesterne, Anemonen, kleine Korallen, Schwämme und Seescheiden, Kermadecgraben, Tiefe 6124 Meter. Foto/„Struggler“, bemanntes Tauchboot

Seestern, Marianengraben, Tiefe 9580 Meter

Seeanemone, Marianengraben, Tiefe 9254 Meter

Vielborster, Marianengraben, 7120 m

Schwamm, Westphilippinisches Becken, 7464 Meter

Seegurke, Marianengraben, Tiefe 10812 Meter

Seeanemone, Marianengraben, 9000 Meter tief

Eine Reihe von Anemonen (unter Felsen), Marianengraben, 9347 Meter tief

Fotografie/bemanntes Tauchboot „Struggler“

Acht Unsterbliche überqueren das Meer und zeigen jeweils ihre magischen Kräfte – Abgründige Kreaturen mit besonderen Fähigkeiten

Das Leben in der Tiefsee ist zur Erhaltung seines Lebens hauptsächlich auf organische Materie angewiesen, die aus den oberen Meeresschichten absinkt. Manche Lebewesen sind auch auf Materialien aus der Tiefe der Erde angewiesen, um durch Chemosynthese Energie zu gewinnen. Um sich an die extremen Umgebungsbedingungen anzupassen, verfügt das Leben in der Tiefsee über Lebensmechanismen und spezielle Stoffwechselwege, die sich von denen der Oberflächen- und Flachmeerorganismen unterscheiden.

Der Tiefsee-Feuerfisch gilt als das am tiefsten lebende Wirbeltier der Erde und wurde in einer Tiefe von 8.145 Metern gefunden. Seine Haut, Muskeln und Knochen zeigen alle eine Anpassung an den hohen Druck der Tiefsee.

Rotfeuerfischschule, Westphilippinisches Meeresbecken, 7731 Meter

Die Amphipoda- Hakengarnele ist einer der Protagonisten der Tiefsee. Seine Nahrung wird offensichtlich durch die Produktivität des oberen Meereswassers gesteuert. Alle biologischen Überreste, die in den Abgrund fallen, werden von ihm geortet und gefressen. Andererseits sind Hakengarnelen auch eine Nahrungsquelle für andere große Raubfische. Als beispielsweise der vom Tiefseeexpeditionsteam der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in 7.400 Metern Tiefe im Marianengraben gefangene Rotfeuerfisch seziert wurde, stellte sich heraus, dass sein Magen mit einer großen Zahl relativ vollständiger Garnelen gefüllt war. Die symbiotischen Mikroorganismen im Darm von Bachflohkrebsen und Rotfeuerfischen gewinnen nicht nur Energie aus der Nahrung, sondern versorgen sie auch mit wichtigen Nährstoffen und Abwehrkräften.

Gammarus, Marianengraben, 10.900 Meter

Fotografie/bemanntes Tauchboot „Struggler“

Um sich an die Tiefen von zehntausend Metern anzupassen, verzichten Seegurken sogar auf die Knochennadeln, die ihren Rumpf stützen, und verwandeln sich in kleine durchsichtige Lebewesen.

Neben den oben genannten Makroorganismen verfügen auch Abyss-Mikroorganismen über einzigartige Fähigkeiten. Einige Mikroorganismen spielen eine wichtige Rolle im Stickstoffkreislauf, Schwefelkreislauf und bei der Energieumwandlung in der tiefen Umwelt des Marianengrabens. In einem in diesem Jahr in Nature Communications veröffentlichten Artikel wurden Sedimente von 13 Stationen im Marianengraben analysiert. Dabei wurde festgestellt, dass dominante Mikroorganismen in den Sedimenten den im Tiefseegraben angesammelten organischen Stickstoff in Stickstoffgas umwandeln und in die oberen Wasserkörper freisetzen können, was möglicherweise zum globalen Stickstoffgleichgewicht beiträgt.

In den Sedimenten des Marianengrabens konnten Wissenschaftler zudem eine Vielzahl von Viren nachweisen, die die Zusammensetzung sowie den Stoff- und Energiekreislauf des marinen Ökosystems regulieren und beeinflussen, indem sie den Stoff- und Energiestoffwechsel von Mikroorganismen verändern.

Eine andere Studie ergab, dass es im 10.000 Meter tiefen Meerwasser des Marianengrabens eine große Anzahl „ölfressender“ Mikroorganismen – kohlenwasserstoffabbauende Bakterien – gibt. Sie können Alkane effektiv abbauen, was darauf schließen lässt, dass Alkane ein wichtiger „Treibstoff“ für Mikroorganismen in dem 10.000 Meter tiefen Gewässer sein könnten.

Darüber hinaus haben Wissenschaftler in den Sedimenten des Marianengrabens auch einige „amphibische“ Mikroorganismen entdeckt, die sowohl über aerobe als auch anaerobe Atmungsgene verfügen, das heißt, sie können sowohl in aeroben als auch in anaeroben Umgebungen hartnäckig überleben.

Noch überraschender ist, dass unter der Oberfläche die durch die Gesteinsveränderungen in der ozeanischen Lithosphäre in der Subduktionszone entstehenden Flüssigkeiten besondere Lebensgruppen hervorbringen. Diese Lebewesen können 14 Kilometer unter der Erde überleben. Dies könnte das am tiefsten verborgene Leben auf der Erde sein.

Wie viele unbekannte Leben warten im Abgrund darauf, von uns entdeckt zu werden? Welche Ähnlichkeiten, Unterschiede und Verbindungen gibt es zwischen dem Leben in der Tiefsee und dem Leben an Land oder in flachen Meeren? Welche Beziehung besteht zwischen den verschiedenen Abgrundleben? Was ist der Umweltanpassungsmechanismus des Tiefseelebens? Welche Rolle spielen Mikroorganismen in der Hadalzone bei der globalen Klimaregulierung? Wir haben zu viele Fragen zum Leben in der Tiefsee. Die Beantwortung dieser Fragen wird zum Aufbau einer Ressourcenbibliothek abyssischer Arten und einer Genressourcenbibliothek beitragen und damit den Grundstein für die Entwicklung abyssischer biologischer Ressourcen legen.

Der Verlust des letzten „reinen Landes“ – Verschmutzung im Abgrund

Der Zehntausend-Meter-Abgrund, ein Ort so weit weg von den Menschen, hätte ein reines Land sein sollen. Allerdings fanden bemannte Tauchboote in der Tiefsee Müll wie Plastiktüten, Dosen, Fischernetze usw. Durch Probennahmen im Marianengraben wurde festgestellt, dass in Tiefseegewässern, Sedimenten und sogar Organismen vom Menschen verursachte Schadstoffe wie Mikroplastik, POPs und Methylquecksilber gefunden wurden. Welche Auswirkungen wird diese Verschmutzung auf das Leben in der Tiefsee und die globalen Ökosysteme haben? Welche Kettenreaktionen wird es geben? Auch Wissenschaftler arbeiten intensiv an der Erforschung.

Müll im Hadalgraben gefunden

Fotografie/bemanntes Tauchboot „Struggler“

Der Hadalgraben: Ein Testgelände zur Erforschung außerirdischer Ozeane

Der Hadalgraben, als typischer Vertreter der Tiefsee, ist ein Testgelände zur Erforschung der außerirdischen Meereswelt. In den letzten Jahren ist Wissenschaftlern bei der Erforschung des Weltraums ein neuer Durchbruch gelungen: die Tiefsee. Sie entdeckten, dass einige extreme Umgebungen in der Tiefsee den Bedingungen unter dem Eis von Europa und Enceladus ähneln könnten. Daher wird die Erforschung des Lebens in extremen Tiefseeumgebungen bei der Suche nach Leben in außerirdischen Ozeanen hilfreich sein . Heute arbeiten Wissenschaftler und Ingenieure in den USA, Europa und China auf dem Gebiet der Erforschung des Weltraums und der Tiefsee eng zusammen, um durch die Erforschung der extremen Umgebung in den Tiefen der Erde künftig außerirdische Ozeane vor Ort entdecken zu können.

Ein leistungsstarkes Werkzeug für die Tiefseeforschung: bemannte Tauchboote

Der extrem hohe hydrostatische Druck stellt eine enorme Herausforderung für die Hadal-Erkundung dar. Aufgrund der begrenzten Möglichkeiten zur Beobachtung und Probenentnahme in der Tiefsee ist die Erforschung der Lebensvorgänge der Hadale nur verhältnismäßig langsam vorangekommen. Bemannte Tauchboote können Wissenschaftler nicht nur für persönliche Untersuchungen und Filmaufnahmen auf den Grund der Tiefsee bringen, sondern auch verschiedene Proben wie Wasser, Sedimente, Gestein, Makroorganismen, Mikroorganismen usw. sammeln. Dies ist äußerst wichtig für die Untersuchung wichtiger wissenschaftlicher Fragen wie der Entstehung und Entwicklung von Erdforschungssystemen in der Tiefsee, der Entstehung des Lebens und der Anpassung an die Umwelt, der Artenvielfalt und des Klimawandels und hat tatsächlich große Probleme der wissenschaftlichen Tiefseeforschung gelöst.

Visitenkarte „Kämpfer“

Grundparameter:

Mutterschiff: Discovery One

Maximale Arbeitstiefe:

11000 m

Größe: Länge 10,26 m, Breite 3,17 m, Höhe 4,4 m

Gewicht: 36t

Nutzlast:

200 kg (in der Luft)

10.000 Meter Tiefseetauchzeit:

12 Stunden

Kapazität: 3 Personen

Maximale Unterwassergeschwindigkeit: 2,5 Knoten

Innendurchmesser der bemannten Kabine: 1,8 m

Anzahl der Beobachtungsfenster: 3

Durchschnittliche Steig- und Sinkgeschwindigkeit:

60 m/min

Das bemannte Tauchboot „Fendouzhe“ ist ein Tiefseegerät, das mit Unterstützung des wichtigen Sonderprojekts „Schlüsseltechnologien und -geräte für die Tiefsee“ des Nationalen Schlüssel-F&E-Programms entwickelt wurde. Es handelt sich um das erste bedeutende Gerät meines Landes, das bemannt in globale Gewässer vordringen kann, und es ist zudem das erste bemannte Tauchboot, das die volle Meerestiefe durchqueren kann und über unabhängige Rechte am geistigen Eigentum verfügt. Im November 2020 schloss die „Fendouzhe“ die 10.000-Meter-Seeerprobung ab und stellte mit 10.909 Metern einen chinesischen bemannten Tiefseetauchrekord auf. Das Institut für Tiefseewissenschaft und -technik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat das Global Trench Exploration and Dive Program (Global TREnD) aktiv eingeführt und umgesetzt. Der erfolgreiche Abschluss der ersten Etappe der gemeinsamen Tiefseetauchexpedition von China und Neuseeland im Kermadecgraben stellt einen bedeutenden Fortschritt für das Global TREnD-Programm dar. Auch in Zukunft wird das wissenschaftliche Expeditionsteam die Tiefe und die technischen Vorteile der „Fendouzhe“ nutzen , um Chinas wissenschaftliche Forschung im Bereich Tiefseetauchen auf viele typische Gräben auf der ganzen Welt auszuweiten und multinationale, systematische, multidisziplinäre und umfassende Tiefseetauchuntersuchungen in den Bereichen Hadalgeologie, Bio- und Umweltwissenschaften durchzuführen.

Ich bin überzeugt, dass mit einem so leistungsstarken Werkzeug die Geheimnisse des Abgrundgrabens in naher Zukunft nach und nach gelüftet werden.

Informationsquellen:

Dieser Artikel wurde von Kong Xiu reproduziert. Geschichte und Gegenwart des Grabens – Warum sollte sich die Tiefseeforschung auf den Graben konzentrieren? [EB/OL]. Öffentliches Konto „Ocean World Culture Unlimited“, 16.12.2022.

Geschrieben von: Kong Xiu; Kunstredakteur: Shi Yuqing

Herausgeber: Li Weishan Rezensent: Cai You