Die größten Zellen der Erde – Ausgabe 99: Universalität

ichMagine, du bist ein Wissenschaftler und sitzt im kalten, dunklen Bauch eines Schiffes über einem Ozeanabgrund. Ihre Augen sind auf eine Bildschirmtafel gerichtet, während ein ferngesteuertes Fahrzeug (ROV) kilometerweit unter Ihren Füßen abfährt. Zuerst fährt das ROV durch das produktive, sonnenbeschienene Wasser, das reich an Fischen und Gelees ist, aber während es sinkt, verblasst das Licht, und alles, was von der sonnenbeschienenen Zone übrig bleibt, sind sinkende Körper und Verschwendung der darüber liegenden Kreaturen, die so sanft und so dicht regnen Wissenschaftler nennen es “Meeresschnee”. Wenn der Schnee verblasst, bleibt Ihnen Schwarz übrig. Bei einem so extremen Druck wird eine Styropor-Kaffeetasse auf die Größe eines Fingerhutes zerkleinert, und das Wasser ist so kalt, dass es brennt. Der Meeresboden kommt in Sicht und da sind sie. Ein Garten aus Riesenzellen.

Diese einzelligen Organismen, Xenophyophore genannt, können so groß werden wie Basketbälle. Xenophyophore, die auf dem Sediment wachsen, können Nelken, Rosen oder Gittern ähneln, und wie Korallen im flachen Wasser schaffen ihre Körper einen einzigartigen Lebensraum in der Tiefsee. Obwohl es schwierig ist, in den Tiefen, in denen sie leben, Vermessungen durchzuführen, und ein Großteil der Abgrundebenen nicht erforscht wurde, wissen wir, dass Xenophyophorenwiesen große Gebiete bedecken können und dass sie den Atlantik und den Pazifik bewohnen. Xenophyophore “stellen ein wenig bekanntes Element der marinen Biodiversität dar”, sagte Lisa Levin, Meeresökologin an der Scripps Institution of Oceanography. Sie seien auch “sehr zerbrechlich – so anfällig für menschliche Störungen”. Und Störung ist am Horizont.

Gärten der Tiefe

Stellen Sie sich diese Zellen so dicht zusammengepackt vor, dass sie wie Löwenzahn auf einem Rasen sind. Jede massive Zelle bildet ein Haus aus dem Sediment um sie herum; Einige verlängern lange suchende Filamente, wie Haare, um die besten Partikel für die Konstruktion zu finden und zu greifen, und meiden diejenigen, die zu groß oder zu klein sind. Obwohl es sich nur um eine einzelne Zelle handelt, wird jede diese Materialien zu aufwändigem Mauerwerk zusammenfügen.

Da ihre Häuser in Ordnung sind, ernähren sich viele Fremdenfeindliche von dem Meeresschnee, der aus der Welt oben sinkt, und verdauen diese alten Überreste in ihrem viskosen Inneren, bevor sie Abfälle ausstoßen, die tierischen Fäkalien ähneln, obwohl eine einzelne Zelle diesen Begriff nicht verdienen sollte. Als Wissenschaftler unter der Leitung des Ökologen Andrew Gooday von der University of Southampton CT-Scans verwendeten, um in Xenophyophor-Schalen zu blicken und Körper darin zu visualisieren, stellten sie fest, dass sich jede Zelle in ihrer Hülle wie die Zweige eines Baumes ausbreitet und in jede Ecke reicht, aber mit Platz dafür schonen.

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Geheimnis der Tiefe: Ein Forscher hält ein Xenophyophor (und den spröden Stern, der in seinen Falten lebt).Schmidt Ocean Institute

Mit der ausgeklügelten Struktur dieser Schalen und dem Abfall, den sie produzieren, schafft jede Zelle eine Miniaturwelt. In den späten 1980er Jahren, als Levin Xenophyophore zum ersten Mal als Hobby studierte und nur wenige andere Wissenschaftler ihnen viel Aufmerksamkeit schenkten, stellte sie fest, dass mehr als 15 große Tiergruppen, darunter Schwämme, Weichtiere, Krebstiere und Polychaetenwürmer, in diesen Einzelwürmern leben. Zellburgen, wobei einige Zellen mehr als 100 Einzeltiere beherbergen. Einige werden von den Abfällen ihres Gastgebers genährt. “Sie funktionieren wie Wohnhäuser für Tiere”, sagte Levin. 2019 entdeckten sie und ihr Scripps-Biologe Greg Rouse eine ganz neue Gruppe von Tieren, die möglicherweise auf Xenophyophoren beruhen: Fische.

Als sie in Xenophyophore schauten, die von kilometerlangen Meeresböden vor der Küste Costa Ricas gesammelt wurden, fanden Levin und Rouse Eier und Embryonen von Paraliparis, eine Gattung von Schneckenfischen, die riesigen Kaulquappen ähneln. Schneckenfische verwenden spritzenartige Ovipositoren, um ihre Eier abzulegen. Einige Arten schleichen ihre Eier in Schwämme, andere auf den Kiemen von Krabben, einige (tapfer!) In lebenden Muscheln. Einige Schneckenfischarten legen ihre Eier möglicherweise in Xenophyophoren ab, wodurch neue Beziehungen zwischen Tieren und diesen massiven Zellen entstehen.

Xenophyophore strukturieren einen ansonsten flachen Lebensraum.

Inwieweit Schneckenfische Xenophyophore verwenden und ob dies auch bei anderen Fischarten der Fall ist, ist nicht bekannt. Die Ergebnisse unterstrichen jedoch, wie wichtig diese außergewöhnlichen Zellen für das Leben auf dem Tiefseeboden sind. Für Schneckenfische und andere Tiere, die auf diesen Wiesen leben, können Xenophyophore einem ansonsten flachen Lebensraum Struktur verleihen. Diese Wiesen sind heute als Hotspots der biologischen Vielfalt anerkannt. Wenn ein entlang eines Meeresbodens gezogenes Fischernetz Xenophyophore fängt, ist dies ein Signal dafür, dass die Operation in einen fragilen Lebensraum eingetreten ist, der reicher ist als der umgebende Meeresboden.

Tatsächlich sind Xenophyophore für die Artenvielfalt in der Tiefsee so wichtig, dass sie zu den Organismen gehören, die von den Vereinten Nationen als Indikatoren für gefährdete Meeresökosysteme ausgewiesen werden, in denen Gemeinschaften besonders empfindlich auf Störungen reagieren. Bei der Bewertung dieser Indikatoren nach ihrer Einzigartigkeit, Funktion und Fragilität standen Xenophyophore neben Tiefseekorallen. “Die meisten sind sehr zerbrechlich und verwandeln sich in einen Haufen Sedimente, wenn sie nicht sorgfältig behandelt werden”, sagte Levin. Sie sind besonders anfällig für Störungen.

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Die Tiefsee abbauen

Einige der reichsten Xenophyophor-Wiesen kommen in der Clarion-Clipperton-Bruchzone vor, einer 1,7 Millionen Quadratmeilen großen Region mit Abgrundebenen und Bergen zwischen Hawaii und Mexiko. Biologen, die den Meeresboden der Region untersuchten, entdeckten Gebiete mit bis zu 12 Xenophyophoren pro Quadratmeter und schufen so eine Art einzelliges Riffsystem. Eine weitere im Jahr 2016 durchgeführte Meeresbodenuntersuchung ergab außerdem 14 Xenophyophorenarten und 12 Arten von Nesseltieren, Stachelhäutern und Schwämmen. Sieben dieser Tiere waren für die Wissenschaft völlig neu.

Es sind jedoch keine Fremdenfeindlichen, die die internationale Aufmerksamkeit auf den Clarion-Clipperton gelenkt haben. Stattdessen sind es die faustgroßen Felsen, die als polymetallische Knötchen bezeichnet werden und wie Streusel auf einem Kuchen über den weiten, weichen Meeresboden der Region ruhen.

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Jeder Knoten enthält in seinem Kern ein kleines Stück Muschel oder Fossil, das von Mineralien umgeben ist, die wie Kristalle auf seiner Oberfläche wachsen. Der Prozess ist erschreckend langsam. Der durchschnittliche Knoten wächst schätzungsweise alle paar Jahre um einige Zentimeter und der langsamste mit nur wenigen Millimetern in dieser Zeit. Die größten Knötchen können zig Millionen Jahre alt sein. Und während sich Knötchen auf einer geologischen Zeitskala bilden können, beschleunigt sich die Eile, sie zu sammeln.

Zu den Mineralien, die sie enthalten, gehören Mangan, Nickel, Kupfer und Kobalt – Elemente, die wichtige Komponenten für Batterien sind, die in Sonnenkollektoren und Elektroautos verwendet werden. Diese Elemente werden für die aufkommende Wirtschaft der erneuerbaren Energien benötigt.

Kobalt allein erzielt mehr als 50 US-Dollar pro Kilogramm. Zusammen mit den anderen Metallen, die sie enthalten, sind diese polymetallischen Knötchenfelder viele Milliarden Dollar wert. Unternehmen und Länder stehen vor der Chance, sie abzubauen. Obwohl sie Tausende von Kilometern vom Land entfernt sind, werden Gebiete des Clarion-Clipperton jetzt von China, Frankreich, Japan, Deutschland, Südkorea und anderen beansprucht, und die Internationale Meeresbodenbehörde hat dort 16 Genehmigungen für die Exploration des polymetallischen Knötchenabbaus erteilt.

Xenophyophore leben in einer Welt, der keine andere Menschheit begegnet ist.

Beim Bergbau handelt es sich um traktorgroße Staubsauger, die mit Rohren an einem Schiff darüber befestigt sind und Knötchen an die Oberfläche saugen. Xenophyophore und ihre Ökosysteme werden mit ihnen extrahiert. Biologen sind noch unklar, ob oder wie sich Unterwasserminenstandorte erholen werden.

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Eine Studie mit Xenophyophoren im Atlantik ergab, dass sie schnell wachsen und über einen Zeitraum von acht Monaten um ein Vielfaches an Volumen zunehmen. Es ist jedoch möglicherweise nicht sinnvoll, diese Arten auf Xenophyophore im Clarion-Clipperton zu extrapolieren. So wie Pflanzen wie Bambus und Eiche unterschiedlich schnell wachsen, gilt dies möglicherweise auch für diese Riesenzellen. Wissenschaftler wissen auch sehr wenig über die Fortpflanzung von Xenophyophoren, ihre Fähigkeit, sich zu zerstreuen, oder wie lange es dauern kann, bis sie ein abgebautes Gebiet wieder bevölkern. Dies gilt natürlich nur für Xenophyophore, die nicht selbst von den Knötchen leben, deren Bildung sich zig Millionen Jahre dauern wird.

Anfang April 2021 konfrontierte Greenpeace ein Schiff, das von der Bergbaugesellschaft Deep Green unter Vertrag genommen wurde, und Unternehmen wie Volvo und Google haben sich nun verpflichtet, keine Mineralien aus der Tiefsee zu verwenden, bis die Auswirkungen auf die Umwelt besser verstanden sind. In der Zwischenzeit könnte die Internationale Meeresbodenbehörde bald von ihrer derzeitigen Nur-Erhebungsphase übergehen und die erste Generation des Tiefseeabbaus ermöglichen.

Die Durchführung von Umweltverträglichkeitsprüfungen ist eine Herausforderung, bei der die Umwelt nahezu unbekannt ist. Aber wir wissen, dass Fremdenfeindliche in einer Welt leben, der keine andere Menschheit begegnet ist. Dies sind Zellen, die so groß wie menschliche Fäuste sind und Lebensraum für andere Arten schaffen, die in ihrer Bedeutung für ihre Ökosysteme mit Korallen vergleichbar sind. “Ich möchte, dass die Menschen lernen, sich um die Tiefsee zu kümmern, und wie wunderbar und seltsam sie ist und phänomenal ungewöhnlich”, sagte Levin. Xenophyophore, sagte sie, seien eine Ikone. Wir wissen nicht, welche Folgen der Tiefseeabbau haben kann – aber wenn die Zerbrechlichkeit dieser bemerkenswerten Lebensformen Anzeichen dafür sind, müssen wir vorsichtig vorgehen.

Rebecca R. Helm (Facebook / Twitter / Instagram) ist Assistenzprofessorin für Biologie an der Universität von North Carolina in Asheville, wo sie die Ökologie und Evolution des Lebens im offenen Ozean studiert.

Die Forschung von Lisa Levin wurde vom Schmidt Ocean Institute, einem Partner in Nautilus Oceans, finanziert.

Hauptbild: Ein Xenophyophor mit einem brüchigen Stern darauf. Bildnachweis: NOAA Office of Ocean Exploration and Research

Dieser Artikel wurde ursprünglich im April 2021 auf unserem Oceans Channel veröffentlicht.

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