Forschungsteam des Schmidt Ocean Institute entdeckt 31 neue Arten

Dies ist eine neue Art der Gattung Tomopteris, die gemeinhin als Spinnenwürmer bekannt ist. Das Expeditionsteam testete eine neue Technologie, die Wissenschaftlern neue, nicht-invasive Methoden zur Erforschung dieser bemerkenswerten Tiere bietet. Bildnachweis: ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

Ein weiblicher Oktopus (Haliphron atlanticus) frisst in 800 Metern Tiefe eine Qualle. Die Beobachtung solcher Fressinteraktionen hilft Wissenschaftlern, die Funktionsweise von Lebensgemeinschaften in der Tiefsee zu verstehen und liefert Einblicke in Prozesse, von denen wir alle abhängen, wie beispielsweise den Kohlenstoffkreislauf im größten Lebensraum der Erde. Bildnachweis: ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

Eine Staatsqualle – ein koloniebildendes, wirbelloses Meerestier, verwandt mit der giftigen Portugiesischen Galeere (Physalia physalis) – wurde in 350 Metern Tiefe mittels Deep Particle Image Velocimetry (DeepPIV) gescannt. Das Bildgebungssystem wurde vom Bioinspiration Lab des MBARI (Monterey Bay Aquarium Research Institute) entwickelt, um 3D-Modelle von gallertartigen Tieren zu erstellen. Diese Art war vor dieser Entdeckung unbeschrieben und dürfte der Wissenschaft neu sein. Bildnachweis: ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute

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Ein internationales Team von Tiefseeforschern an Bord des Forschungsschiffs „Falkor“ des Schmidt Ocean Institute entdeckte auf einer Expedition vor der Küste Brasiliens im tropischen Südatlantik über zwei Dutzend neue Meeresarten. Die Wissenschaftler nutzten modernste Technologien, um die Tiefsee – das Wasser zwischen der sonnenbeschienenen Schicht und dem Meeresboden – zu erforschen. Dieses größte und am wenigsten erforschte bewohnbare Ökosystem der Erde ist bekannt. Normalerweise dauert es Jahrzehnte, bis Wissenschaftler neue Arten identifizieren und beschreiben können. Doch die Kombination aus Technologie und Expertise ermöglichte es dem Team, diese Arten innerhalb weniger Tage als neu zu bestätigen.

Die Liste umfasst einen Flohkrebs, eine Krebstierart, die mit Krabben und Hummern verwandt ist; einen hauchzarten Wurm, der sich schneller bewegt, als Wissenschaftler aufgrund seiner Körperform erwarten würden; neun Quallen; sieben Staatsquallen, koloniebildende Organismen, die mit Quallen und Korallen verwandt sind; sieben Rippenquallen oder Ctenophoren, die für ihre glitzernden Wimpern bekannt sind, mit denen sie schwimmen; vier Larvaceen, kaulquappenartige Lebewesen, die in Schleimhäusern leben und enger mit dem Menschen verwandt sind als mit Wirbellosen; und zwei Riesen-Rhizarien, einzellige Organismen, die mit bloßem Auge sichtbar sind.

Das Team beobachtete eine weitaus größere Vielfalt und Fülle an Organismen im Mittelwasser, als es erwartet hatte, sagte Osborn, darunter Glaskalmare und einen pelagischen Oktopus, der sich von einer leuchtend roten Qualle ernährte.

Die Tiefsee zählt aufgrund ihrer Unzugänglichkeit und ihres immensen Volumens zu den am schwierigsten zu erforschenden Gebieten der Erde. Das Forschungsprogramm „Ocean Shot“ der Sasakawa Peace Foundation finanzierte zwei Tiefseeforschungsprojekte, die diese Arbeit ermöglichten: eines an der University of Western Australia und das andere am Bigelow Laboratory for Ocean Sciences in den USA.

Zur Identifizierung neuer Arten wurden Technologien eingesetzt, die eine Kombination aus Bildgebungssystemen und genetischen Analysen darstellten.

Die Bildgebungssysteme umfassten die Instrumente DeepPIV (Partikelbild-Velocimetrie) und EyeRIS (Fernbildgebungssystem), entwickelt vom Bioinspiration Lab am MBARI (Monterey Bay Aquarium Research Institute). Diese wurden am ferngesteuerten Unterwasserfahrzeug (ROV) SuBastian des Schmidt Ocean Institute angebracht. DeepPIV und EyeRIS sind hochentwickelte, nicht-invasive Instrumente zum Scannen von Meerestieren. Sie nutzen Laser, um Organismen abzutasten und 3D-Bilder von ihnen zu erstellen. Zusätzlich installierte das Team eine Schattenbildkamera der Japanischen Agentur für Meeres- und Geowissenschaften und -technologie (JAMSTEC) am ROV. Diese kann feinere Details von Tieren abbilden, die in den 3D-Scans nicht sichtbar sind. Die Bilder helfen Wissenschaftlern, die Form und die inneren Strukturen der Tiere zu beschreiben, ohne sie sammeln zu müssen.

Viele Tiefseetiere sind gallertartig und haben weiche, empfindliche Körper, die durch herkömmliche Probenahmemethoden oft beschädigt werden. Um dieser Herausforderung zu begegnen, nutzte die Expedition zusätzliche Technologien, die es Wissenschaftlern ermöglichten, Tiere in einer kontrollierten Umgebung zu beobachten, die ihren natürlichen Lebensraum nachbildet. Dazu gehörten eine an der University of Western Australia entwickelte Virtual-Reality-Kammer und eine an der Stanford University entwickelte „Schwerkraftmaschine“ – ein Spezialmikroskop, das als hydrodynamisches Laufband zur Untersuchung von Mikroben dient.

Das Team nutzte ein weiteres, an der Stanford University entwickeltes Mikroskop, um wichtige neue Erkenntnisse über die Physiologie von Tiefseetieren zu gewinnen. Das Mikroskop, bekannt als Squid, ist ein Open-Source-Konfokalmikroskop. Mit Squid gelang dem Team eine Premiere in der Meeresforschung: Es bildete lebende Zellstrukturen in 3D ab. Einer der abgebildeten Organismen war ein großer, einzelliger Mikroorganismus, ein Protist. Das Mikroskop ermöglichte es den Wissenschaftlern, die Wechselwirkung der Zellstruktur des Protisten mit seinem Glasskelett zu beobachten.

Parallel zu den hochauflösenden Bildaufnahmen sequenzierte das Team unter der Leitung von Dr. Cheryl Ames von der Universität Tohoku und Dr. John Burns vom Bigelow Laboratory Genome von gesammelten Exemplaren, wodurch es ihnen ermöglicht wurde, schnell neue Arten zu identifizieren.