Was sind die ozeanischen Gruben?
Die ozeanischen Gruben sind Abgründe im Meeresboden, die sich aufgrund der Aktivität der tektonischen Platten der Erde bilden, die beim Zusammenlaufen einer unter die andere geschoben werden.
Diese langen und schmalen V-förmigen Vertiefungen sind die tiefsten Teile des Ozeans und befinden sich weltweit in Tiefen von etwa 10 Kilometern unter dem Meeresspiegel.
Im Pazifischen Ozean befinden sich die tiefsten Gruben und sind Teil des sogenannten "Ring of Fire", zu dem auch aktive Vulkane und Erdbebengebiete gehören.
Die tiefste ozeanische Grube ist der Marianengraben in der Nähe der Marinas-Inseln mit einer Länge von mehr als 1.580 Meilen oder 2.542 Kilometern, der fünfmal länger ist als der Grand Canyon in Colorado, USA, und durchschnittlich nur 43 Meilen ( 69 Kilometer breit.
Dort befindet sich der Challenger Abyss, der mit 10.911 Metern der tiefste Teil des Ozeans ist. Ebenso sind die Gräber von Tonga, den Kurilen, Kermadec und den Philippinen mehr als 10.000 Meter tief.
Zum Vergleich: Der Mount Everest hat eine Höhe von 8.848 Metern über dem Meeresspiegel, was bedeutet, dass der Marianengraben in seinem tiefsten Teil mehr als 2.000 Meter tief ist.
Die ozeanischen Gruben nehmen die tiefste Schicht des Ozeans ein. Der starke Druck, der Mangel an Sonnenlicht und die eisigen Temperaturen machen diesen Ort zu einem der einzigartigsten Lebensräume der Erde.
Wie werden Ozeangräben gebildet?
Die Gruben werden durch Subduktion gebildet, ein geophysikalischer Prozess, bei dem zwei oder mehr tektonische Platten der Erde zusammenlaufen und die älteste und dichteste Platte unter die hellere Platte gedrückt wird, wodurch der Meeresboden und die äußere Kruste (die Lithosphäre) entstehen. es krümmt und bildet eine Schräge, eine V-förmige Vertiefung.
Subduktionszonen
Mit anderen Worten, wenn die Kante einer dichten tektonischen Platte auf die Kante einer weniger dichten tektonischen Platte trifft, biegt sich die dichtere Platte nach unten. Diese Art der Grenze zwischen den Schichten der Lithosphäre wird als konvergierend bezeichnet. Der Ort, an dem die dichteste Platte abgezogen wird, wird als Subduktionszone bezeichnet.
Der Subduktionsprozess macht die Gruben zu dynamischen geologischen Elementen, die für einen erheblichen Teil der seismischen Aktivität der Erde verantwortlich sind und häufig das Epizentrum großer Erdbeben sind, einschließlich einiger der größten aufgezeichneten Erdbeben.
Einige ozeanische Gräben werden durch Subduktion zwischen einer Platte mit einer kontinentalen Kruste und einer Platte mit einer ozeanischen Kruste gebildet. Die kontinentale Kruste schwimmt immer mehr als die ozeanische Kruste, und letztere wird immer abgezogen.
Die bekanntesten Ozeangräben sind das Ergebnis dieser Grenze zwischen konvergierenden Platten. Der peruanisch-chilenische Graben an der Westküste Südamerikas wird durch die ozeanische Kruste der Nazca-Platte gebildet, die sich unter der kontinentalen Kruste der südamerikanischen Platte ableitet.
Der Ryukyu-Graben, der sich vom Süden Japans aus erstreckt, ist so geformt, dass die ozeanische Kruste der philippinischen Platte unter die kontinentale Kruste der eurasischen Platte abfällt.
Selten können ozeanische Gruben entstehen, wenn sich zwei Platten mit Kontinentalkruste treffen. Der Marianengraben im Südpazifik entsteht, wenn die imposante Pazifikplatte unter die kleinste und am wenigsten dichte Platte der Philippinen subtrahiert wird.
In einer Subduktionszone wird ein Teil des geschmolzenen Materials, das zuvor der Meeresboden war, normalerweise durch Vulkane in der Nähe der Grube angehoben. Vulkane bilden oft vulkanische Bögen, eine Insel aus Bergketten, die parallel zur Grube liegt.
Der Aleutengraben wird dort gebildet, wo die pazifische Platte unter der nordamerikanischen Platte in der Arktis zwischen dem Bundesstaat Alaska in den USA und der russischen Region Sibirien subtrahiert. Die Aleuten bilden einen vulkanischen Bogen, der die Alaska-Halbinsel und nördlich des Aleutengrabens verlässt.
Nicht alle Ozeangräben liegen im Pazifik. Der Puerto Rico-Graben ist eine komplexe tektonische Senke, die teilweise durch die Subduktionszone der Kleinen Antillen gebildet wird. Hier wird die ozeanische Kruste der riesigen Platte Nordamerikas unter die ozeanische Kruste der kleinsten karibischen Platte subtrahiert.
Warum sind Meeresgräben wichtig?
Das Wissen über Ozeangräben ist aufgrund ihrer Tiefe und ihrer abgelegenen Lage begrenzt, aber Wissenschaftler wissen, dass sie eine wichtige Rolle in unserem Leben auf dem Festland spielen.
Ein Großteil der Erdbebenaktivität findet in Subduktionszonen statt, was sich verheerend auf die Küstengemeinden und vor allem auf die Weltwirtschaft auswirken kann.
Die in Subduktionszonen verursachten Erdbeben auf dem Meeresboden waren für den Tsunami im Indischen Ozean im Jahr 2004 und für das Erdbeben in Japan im Jahr 2011 verantwortlich.
Durch die Untersuchung der Meeresgräben können Wissenschaftler den physikalischen Subduktionsprozess und die Ursachen dieser verheerenden Naturkatastrophen verstehen.
Die Untersuchung der Gruben vermittelt den Forschern auch ein Verständnis für die neuartigen und vielfältigen Formen der Anpassung von Organismen aus den Tiefen des Meeres an ihre Umwelt, die möglicherweise den Schlüssel zu biologischen und biomedizinischen Fortschritten darstellen.
Das Studium der Anpassungsfähigkeit von Tiefseeorganismen an das Leben in rauen Umgebungen kann zu einem besseren Verständnis in vielen verschiedenen Forschungsbereichen beitragen, von der Behandlung von Diabetes bis zur Verbesserung von Detergenzien.
Forscher haben bereits Mikroben entdeckt, die in hydrothermalen Quellen im Meeresabgrund leben und als neue Formen von Antibiotika und Krebsmedikamenten geeignet sind.
Solche Anpassungen könnten auch den Schlüssel zum Verständnis des Ursprungs des Lebens im Ozean darstellen, da Wissenschaftler die Genetik dieser Organismen untersuchen, um das Rätsel zu lösen, wie sich das Leben zwischen isolierten Ökosystemen und schließlich durch diese ausdehnt die Ozeane der Welt.
Jüngste Forschungen haben auch unerwartete und große Mengen an Kohlenstoffmaterial in den Gruben entdeckt, was darauf hindeuten könnte, dass diese Regionen eine bedeutende Rolle im Erdklima spielen.
Dieser Kohlenstoff wird im Erdmantel durch Subduktion konfisziert oder von Bakterien in der Grube verbraucht.
Diese Entdeckung bietet die Möglichkeit, die Rolle von Gruben sowohl als Quelle (durch Vulkane und andere Prozesse) als auch als Reservoir im Kohlenstoffkreislauf des Planeten weiter zu untersuchen, was die Art und Weise beeinflussen kann, wie Wissenschaftler letztendlich verstehen und vorhersagen die Auswirkungen der vom Menschen erzeugten Treibhausgase und des Klimawandels.
Die Entwicklung neuer Technologien aus den Tiefen des Meeres, von Tauchkameras über Sensoren bis hin zu Probenahmegeräten, bietet Wissenschaftlern die Möglichkeit, die Ökosysteme der Gruben über lange Zeiträume hinweg systematisch zu untersuchen.
Dies wird uns letztendlich ein besseres Verständnis von Erdbeben und geophysikalischen Prozessen ermöglichen, einen Überblick darüber geben, wie Wissenschaftler den globalen Kohlenstoffkreislauf verstehen, Wege für die biomedizinische Forschung bieten und möglicherweise zu neuen Einsichten in die Evolution des Lebens auf der Erde beitragen.
Dieselben technologischen Fortschritte werden Wissenschaftlern neue Möglichkeiten eröffnen, den Ozean als Ganzes zu untersuchen, von abgelegenen Küstenlinien bis zum eisbedeckten Arktischen Ozean.
Leben in den Ozeangräben
Die Meeresgräben gehören zu den feindlichsten Lebensräumen der Erde. Der Druck beträgt mehr als das 1000-fache der Oberfläche und die Temperatur des Wassers liegt leicht über dem Gefrierpunkt. Möglicherweise, was noch wichtiger ist, dringt das Sonnenlicht nicht in tiefere Meeresgräben ein und macht die Photosynthese unmöglich.
Die Organismen, die in den Meeresgräben leben, haben sich mit ungewöhnlichen Anpassungen entwickelt, um sich in diesen kalten und dunklen Schluchten zu entwickeln.
Sein Verhalten ist ein Test der sogenannten "visuellen Interaktionshypothese", wonach je sichtbarer ein Organismus ist, desto mehr Energie muss er aufwenden, um Beute zu jagen oder Raubtiere abzuwehren. Im Allgemeinen ist das Leben in den dunklen Ozeangräben isoliert und in Zeitlupe.
Druck
Der Druck am Boden des Challenger Abyss, dem tiefsten Ort der Erde, beträgt 703 Kilogramm pro Quadratmeter (8 Tonnen pro Quadratzoll). Große Meerestiere wie Haie und Wale können in dieser überwältigenden Tiefe nicht leben.
Viele Organismen, die in diesen Hochdruckumgebungen gedeihen, haben keine Organe, die sich mit Gasen füllen, wie z. B. die Lunge. Diese Organismen, von denen viele mit Seesternen oder Quallen verwandt sind, bestehen hauptsächlich aus Wasser und gallertartigem Material, das nicht so leicht zerkleinert werden kann wie Lungen oder Knochen.
Viele dieser Kreaturen bewegen sich gut genug in der Tiefe, um jeden Tag eine vertikale Wanderung von mehr als 1.000 Metern vom Boden der Grube aus durchzuführen.
Sogar die Fische in den tiefen Gruben sind gallertartig. Im Grund des Marianengrabens leben beispielsweise viele Arten von Schneckenfischen mit Zwiebelköpfen. Die Körper dieser Fische wurden mit Einweg-Taschentüchern verglichen.
Dunkel und tief
Flache Meeresgräben haben weniger Druck, können sich jedoch außerhalb des Sonnenlichts befinden, wo Licht in das Wasser eindringt.
Viele Fische haben sich an das Leben in diesen dunklen Meeresgruben gewöhnt. Einige nutzen die Biolumineszenz, was bedeutet, dass sie ihr eigenes Licht produzieren, um ihre Beute anzuziehen, einen Partner zu finden oder das Raubtier abzuwehren.
Nahrungsmittelnetzwerke
Ohne Photosynthese hängen marine Gemeinschaften hauptsächlich von zwei ungewöhnlichen Nährstoffquellen ab.
Der erste ist "Seeschnee". Seeschnee ist der kontinuierliche Fall von organischem Material aus den Höhen der Wassersäule. Meerschnee ist hauptsächlich Abfall, einschließlich Exkremente und Überreste von toten Organismen wie Fisch oder Seetang. Dieser nährstoffreiche Meeresschnee füttert Tiere wie Seegurken oder Tintenfischvampire.
Eine weitere Nährstoffquelle für Nahrungsnetze aus Meeresgräben stammt nicht aus der Photosynthese, sondern aus der Chemosynthese. Die Chemosynthese ist der Prozess, bei dem Organismen im Ozeangraben, wie z. B. Bakterien, chemische Verbindungen in organische Nährstoffe umwandeln.
Die chemischen Verbindungen, die bei der Chemosynthese verwendet werden, sind Methan oder Kohlendioxid, die aus hydrothermalen Quellen ausgestoßen werden, die ihre Gase und heißen, giftigen Flüssigkeiten in kaltes Meerwasser abgeben. Ein gewöhnliches Tier, das von Chemosynthesebakterien abhängt, um Nahrung zu erhalten, ist der Riesenrohrwurm.
Erkundung der Gräber
Die ozeanischen Gruben sind nach wie vor einer der am wenigsten bekannten marinen Lebensräume. Bis 1950 hielten viele Ozeanographen diese Gruben für nahezu leblos. Noch heute basiert ein Großteil der Forschung in Ozeangräben auf Meeresbodenproben und fotografischen Expeditionen.
Das ändert sich langsam, während Entdecker buchstäblich tief graben. Der Herausforderer-Abgrund am Boden des Marianen-Grabens liegt tief im Pazifik in der Nähe der Insel Guam.
Nur drei Personen haben den Challenger Abyss, die tiefste ozeanische Grube der Welt, besucht: eine gemeinsame französisch-amerikanische Besatzung (Jacques Piccard und Don Walsh) aus dem Jahr 1960, die eine Tiefe von 10.916 Metern erreichte, und der Forscher in der Residenz von National Geographic James Cameron aus dem Jahr 2012 Reichweite von 10.984 Metern (Zwei weitere unbemannte Expeditionen haben ebenfalls den Herausforderer-Abgrund erkundet).
Die Entwicklung von Tauchbooten zur Erkundung von Meeresgräben birgt eine Reihe einzigartiger Herausforderungen.
Die Tauchboote müssen unglaublich stark und widerstandsfähig sein, um mit starken Meeresströmungen, null Sicht und großem Druck durch den Marianengraben zu kämpfen.
Die Entwicklung der Technik zum sicheren Transport von Personen sowie von empfindlichen Geräten ist nach wie vor eine große Herausforderung. Das U-Boot, das Piccard und Walsh zum Challenger Abyss, dem außergewöhnlichen Triest, brachte, war ein ungewöhnliches Schiff, das als Bathyscaphe (U-Boot zur Erkundung der Tiefen des Ozeans) bekannt war.
Camerons tauchfähiger Deepsea Challenger hat die technischen Herausforderungen auf innovative Weise erfolgreich gemeistert. Um den Strömungen der Tiefsee entgegenzuwirken, wurde das U-Boot so konstruiert, dass es sich beim Sinken langsam dreht.
Die Lichter im U-Boot waren keine Glühlampen oder Leuchtstofflampen, sondern Anordnungen von winzigen LEDs, die eine Fläche von etwa 30 Metern beleuchteten.
Noch erstaunlicher ist, dass der Deepsea Challenger selbst so konstruiert wurde, dass er komprimiert werden kann. Cameron und sein Team entwickelten einen Schaum auf Basis von synthetischem Glas, mit dem das Fahrzeug unter dem Druck des Ozeans komprimiert werden konnte. Der Deepsea Challenger kehrte auf die Oberfläche zurück, die 7, 6 Zentimeter kleiner war als beim Abstieg.
