Zweimal am Tag brechen 800 Millionen Tonnen von Meeresbewohnern auf zur größten Tierwanderung der Welt. Was steckt hinter dem Auf und Ab des Planktons, an dem Forscher:innen schon mehr als 200 Jahre lang rätseln?

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Joseph Klingenberg

Sebastian Obermeyer
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Text: Mathilde Bessert-Nettelbeck

»Ich bin in den nächsten Wochen schlecht erreichbar, da ich mich auf einer Expedition im Südlichen Ozean befinde« – diese Abwesenheitsnotiz hat Mathilde Bessert-Nettelbeck leider nur von Interviewpartnern erhalten. Viel lieber hätte sie die selbst eingestellt. Ihr Traum: Einmal einen Tauchroboter hinab in die Tiefsee lenken.

Jeden Abend nach Sonnenuntergang beginnt in den Meeren und Seen rund um den Globus eine Reise der Superlative. Unzählige Organismen beginnen den Aufstieg über hunderte von Metern in Richtung Oberfläche, von winzig kleinen Ruderfußkrebsen bis hin zu riesigen Walen. Kurz vor Sonnenaufgang folgt die Rückreise in die Tiefe. Es handelt sich um die größte Tierwanderung weltweit: Achthundertmillionen Tonnen, etwa zehnmal die Biomasse der Menschheit, bewegen sich täglich auf und ab. Das meiste sind Lebewesen des Planktons.

Plankton, das sind Tiere und Algen, die – zumindest in der Horizontalen – nicht selbst im Wasser schwimmen, sondern treiben. Doch bereits im 19. Jahrhundert beobachteten Naturforscher:innen: Zooplankton, also tierisches Plankton, schwimmt täglich in die Tiefe, weg vom Licht. Die Sonartechnologie des 20. Jahrhunderts zeigte dann die Ausmaße des Phänomens im Ozean: Der Besatzung einiger U-Boote im Zweiten Weltkrieg fiel im Echolot eine Art Phantom-Boden auf. In 300 bis 500 Metern Tiefe bemerkten sie eine schallreflektierende Schicht, die sie »deep scattering layer« nannten. Was sie zunächst für Unterwasserberge hielten, stieg tagsüber mehrere hundert Meter weit auf. Das Echo wurde von Fischen verursacht, die das wandernde Plankton begleiten.

Seitdem lauschen weltumspannende Expeditionen, ferngesteuerte Tauchroboter und sogar auf Seeelefanten montierte Echolote in die Dunkelheit hinein. Sie sollen helfen, die Frage zu klären: Warum nur pendelt das Plankton tagtäglich durch die Ozeane?

Das Wanderverhalten existiert weltweit, auch wenn Uhrzeiten und die zurückgelegten Höhenmeter schwanken. Breitengrad, Jahreszeit oder die beteiligten Tierarten beeinflussen den Ablauf. Und 200 Jahre Forschung zeigen: Die Bedeutung der Vertikalmigration für Meeresökosystem, Fischerei und Klimaforschung ist enorm. Der Kraftaufwand für die Planktonlebewesen auch. Etwa für den Ruderfußkrebs Calanus finmarchicus. Er ist zwei Millimeter groß, typischer Vertreter tierischen Planktons und Nahrungsgrundlage für Hering, Makrele oder Wale. Der T-förmige Winzling tritt im Nordatlantik in gewaltigen Massen auf. Für den Ruderfußkrebs bedeutet die Vertikalpendelei, dass er täglich aktiv etwa das 50.000-fache seiner eigenen Körperlänge hinauf schwimmt. Auf die Schrittgröße eines Menschen bezogen, wären das rund 40 Kilometer Laufdistanz – ein Marathon.

»Außerdem muss man sich vorstellen, dass die Ruderfußkrebse wie durch Honig schwimmen: Für die Winzlinge ist der Wasserwiderstand viel höher«, so beschreibt Bettina Meyer vom Alfred-Wegner-Institut in Bremerhaven die Pendlerreise. Um die Gründe für diesen Hochleistungssport zu verstehen, holt die Planktonforscherin Krebse ins Labor: Eine 90 Zentimeter hohe Glassäule mit Lichtschranken dient als Versuchstank. Meyer interessieren besonders die physiologischen Ursachen der täglichen Wanderungen. Doch sie erforscht auch die von den Jahreszeiten bestimmten Tiefenreisen, wie sie etwa Krill unternimmt – also jene garnelenartigen Tiere, die in riesigen Schwärmen durch die Antarktis ziehen. Bei beiden Phänomenen sucht Meyer nach genetischen Schaltkreisen, wie sie auch den menschlichen Schlafrhythmus steuern.

Die Meinung in der Meeresforschung ging jahrelang auseinander: Ist es ein äußerer Stimulus, wie Licht oder Sauerstoffgehalt, oder etwa ein genetisch vorprogrammierter Trieb, der die Wanderungen auslöst? Eine Mischung, sagen Forscher:innen wie Meyer heute: Die Gene steuern den Rhythmus, Licht und andere Umwelteinflüsse passen den Takt an.

Und was nutzt den Tieren die Reise? Hier herrscht noch Uneinigkeit: »Viele Untersuchungen legen nahe, dass sie dieses Verhalten im Laufe der Evolution entwickelt haben, um im Schutz der Dunkelheit zu bleiben und Jägern zu entkommen«, erklärt Meyer. Ruderfußkrebse, Flügelschnecken oder Krill ernähren sich von Phytoplankton wie etwa Kieselalgen, die mit ihnen in den Meeresströmungen treiben. Wie Pflanzen brauchen die mikroskopischen Algen für die Photosynthese viel Licht und schweben deshalb nahe der Oberfläche. Doch ein Zooplankter ist im vollen Tageslicht leichte Beute für Fressfeinde. So erklären sich die Wissenschaftler:innen, weshalb so viele Tierarten im Wasser auf- und abschwimmen: Sie grasen vorsichtshalber nur nachts.

Die Wanderung des Planktons hat noch einen gigantischen Nebeneffekt: Sie transportiert Kohlenstoff in die Tiefe – und hilft damit den Ozeanen, menschengemachte Klimagase zu puffern. Denn die Tiere erledigen ihr Geschäft lieber unten als oben. Und mit ihren Ausscheidungen sinkt der Kohlenstoff, den sie mit der Nahrung aufnehmen, schneller auf den Grund – eine Art Aufzug in die Kohlenstoffsenke. Die reisenden Winzlinge helfen uns also sogar, unseren Klimamüll loszuwerden. Zumindest einen Teil davon. Auf einer weiteren Expedition in den Südlichen Ozean will Bettina Meyer nun klären, ob der andere Teil – derjenige, der unser Klima und unsere Ozeane erwärmt – damit auch die größte Wanderung unseres Planeten beeinflusst.