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Leuchtsardinen

“When these deep-sea fish migrate, they ring a ‘dinner bell’ for predators“ las ich gestern auf dem Blog des Science-Magazins. Grob übersetzt: „Wenn diese Tiefseefische wandern, läuten sie die „Essensglocke“ für Räuber“. Die dazugehörige Illustration zeigt eine verschrammte Leuchtsardine.
Dahinter steckte ein Vortrag der Bioakustikerin Dr. Simone Baumann-Pickering (University of California San Diego, Scripps Institution of Oceanography, La Jolla, USA) bei der Ocean Science-Tagung Ende Februar: „Do top predators cue on sound production by mesopelagic prey?“ „Nutzen Top-Meeresräuber die Lautäußerungen ihrer mesopelagischen Beute?“.

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Scipps Canyon und La Jolla Canyon (Pazifik, Südkalifornien)

Diese trockene wissenschaftliche Frage und der kurze Abstract des Vortrags stehen für dramatische Szenen in einem vor Leben sprudelnden ozeanischen System vor der kalifornischen Küste. Das Meer ist dort recht tief und erlaubt Meeresforschern, nahe vor der Küste das Leben im tiefen Ozean zu untersuchen.
Das Scripps Institution of Oceanography in La Jolla (bei San Diego) hat mit dem Scripps Canyon und dem La Jolla Canyon gleich zwei tiefe Gräben, die sehr dicht an die Küste heranreichen und die schnell auf unter 200 Meter Tiefe abfallen.

Das Mesopelagial ist der Wasserkörper zwischen 200 bis 1000 Metern Tiefe, zwischen der hellen und den dunklen Meeresschichten. Es dringt noch ein wenig blaues Licht von der Oberfläche hinein, aber es gibt keine Photosynthese und somit auch kein Pflanzenwachstum mehr. Im Mesopelagial fehlt also die Primärproduktion, was sich negativ auf das gesamte Nahrungsnetz auswirkt. Darunter beginnt dann die lichtlose und nahrungsarme Tiefsee. Viele Bewohner dieser tiefen Wasserschichten ziehen nachts nach oben, um das reichhaltige Nahrungsangebot an der Meeresoberfläche auszunutzen: Tierisches Plankton wie kleine Krebse oder große und kleine Quallen, viele Fische, Tintenfische und andere Tiere.

Die nächtlichen Aufsteiger sind eine solch massive, dicht an dicht schwimmende Biomasse, dass sie dem Meeresboden ähnelnde Sonarechos zurückwerfen und so bei ihrer Entdeckung während des 2. Weltkriegs zunächst für große Verwirrung gesorgt haben. Darum heißt diese Lebensgemeinschaft bis heute Deep Scattering Layer (DSL). „Scattering“ bedeutet hier „Störung/Trübung“ und bezieht sich auf das störende Sonarecho, das den Ozeanographen einen viel zu hoch liegenden Meeresboden vorgaukelte.

The top graph shows the migration of animals in the mesopelagic zone up to surface waters at night to feed, and back down at daybreak. The bottom graph shows the sound associated with this migration, which happens at dusk and dawn and is outlined by rectangles. Because the sound is coming from many animals simultaneously, it is hard to hear the individual sounds. Instead we hear the sound as a buzz, and see it on the graph as a light blue blur. The sound, which lasts an hour or two, is 3 to 6 decibels louder than background noise, and the frequency of the sound ranges from 300 to 900 Hertz. Credit: Simone Baumann-Pickering, et al.

Diese wandernde Biomasse ist eine willkommene Beute für alle größeren Meeresbewohner und Jäger wie große Fische und Meeressäuger.
Die Bioakustik-Expertin Baumann-Pickering und ihr Team haben nun untersucht, ob die nächtlichen Migranten Laute produzieren. Über mehrere Nächte im Sommer 2015 haben sie zwischen Abend- und Morgendämmerung im San Diego Trough Unterwasser-Aufnahmen durchgeführt.
Dazu haben sie von einem driftenden Boot aus mit einer Aufnahme-Ausrüstung für hohe Frequenzen (HARP, 10 Hz bis 100 kHz) ins Meer gelauscht. Dabei haben sie die Geräuschkulisse des DSL mit einem kalibrierten Multi-Frequenz (38, 70, 120, und 200 kHz) Echosounder (Simrad EK60) erfaßt. Ihr Ergebnis: Die DSL-Meeresbewohner geben Laute zwischen 300 and 1000 Hz ab. Am lautesten sind sie zweimal täglich, beim Auf- und Abstieg.

Die DSL-Community ist bisher an verschiedenen Stellen weltweit nachgewiesen worden, viele Wissenschaftler vermuten, dass sie überall vorkommen. Die Laute sind über größere Entfernungen hinweg hörbar – sowohl für Artgenossen als auch für Räuber. Damit dürften sie massive Auswirkungen auf das Räuber-Beute-Verhältnis haben!

Mehr Fragen als Antworten – Wer? Was? Wie Und warum?

Die ersten Resultate aus dem marinen Lauschangriff in warmen kalifornischen Nächten werfen nun eine ganze Reihe weiterer Fragen auf:
Wie und warum haben die Mesopelagial-Bewohner einen eigenen Sound entwickelt? Welcher Fisch produziert wie und warum Geräusche?
Sind diese Lautäußerungen wirklich weltweit verbreitet oder kommen sie doch eher örtlich begrenzt vor, je nach Umgebung und Artenspektrum?
Abhängig von Salzgehalt, Temperatur und Wasserschichtung leitet das Meerwasser Gerusche unterschiedlich stark und weit – wie passen die Tiere ihre Lautäußerungen an die wechselnden Umweltbedingungen an?
Und: Kann die Analyse des ozeanischen Orchesters Auskunft über die Menge der Tiere, die Dichte und das Artenspektrum geben?
Kann man die akustischen Informationen möglicherweise sogar nutzen, um daraus Ökosystem-Modelle abzuleiten?
Mit diesen Fragen umreißt Baumann Pickering die weitere Richtung ihrer Erforschung des Tiefsee-Chors.

Ich würde übrigens zunächst damit beginnen, anhand gefangener Meerestiere herauszufinden, wer theoretisch welche Laute produzieren könnte. Knurrhähne, Preußenfische und viele andere Knochenfische trommeln mit speziellen Muskeln auf der Schwimmblase – dann knurren oder knattern sie. Clownsfische erzeugen knallende Laute mit spezialisierten Zähnen. Und Heringe drücken Luft aus der Schwimmblase in den Darm – sie können über drei Oktaven furzen. Über Lautproduktion bei Tiefseefischen habe ich noch nie etwas gelesen, das wäre sicherlich Neuland. Aber zumindest einige dieser Geräuschquellen am Fisch sind anatomisch nachweisbar und könnten erste Erklärungsansätze bieten.

Das Team um Dr. Simone Baumann-Pickering steht noch ganz am Anfang der akustischen Erkundung der mesopelagischen Community. Sie hatte bis jetzt überwiegend am anderen Ende der Nahrungskette geforscht und Wale – u. a auch die tief tauchenden Schnabelwale – abgehört. Nun ist die Beute der Schnabelwale an der Reihe. Wenn die Wale sich ein akustisches Bild ihrer ozeanischen Umgebung mit ihren Bewohnern machen, sollte es auch für Wissenschaftler möglich sein. Aber bis dahin wird es noch ein langer Weg sein. Schade, dass wir die Wale nicht einfach fragen können.

Tiefseebeile, Leuchtsardinen und Vampirtintenfische – die Mesopelagial-Community vor San Diego

Auch wenn die ersten Resultate des Lauschangriffs auf die DSL-Community noch mehr Fragen als Antworten geben, ist das Forschungsprojekt ein schöner Aufhänger, um einige Fische aus den Tiefen des Ozeans einmal näher vorzustellen.
Davison et al vom Farallon-Institut haben 2014 den Mesopelagial-Fischbestand im südkalifornischen Grabensystem sowohl mit dem Tiefseetrawl als auch mit dem Sonar untersucht und geben einen tiefen Einblick in diese lichtarme Welt: Hier lebt eine Community in Schwarz, Silber und Rot, mit Blinklichtern und sonderbaren Körperformen. Die meisten dieser Tiefenbewohner haben große Augen, um jedes erreichbare Lichtquäntchen auszunutzen. Viele Fische sind sehr klein, häufig wiegen sie weniger als 1 Gramm. Darum hatten die Fischereibiologen Murray und Hjort sie 1912 „Lilliput Fauna“ genannt. Trotz ihrer geringen Größe sind alle dieser Fische Jäger – wie ein Blick in ihre großen Mäuler mit den langen Zähnen schnell zeigt. Sie erbeuten noch kleinere Meerestiere wie Zooplankton.

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Kommentare (10)

  1. #1 rolak
    4. März 2016

    mesopelagisch

    Falls noch jemand außer mir diese Übersetzung als völlig sprachnatürlich akzeptiert hat und bei der Suche verärgert grummelt “no prob in EN“: Im Dwiki ist von Mesopelagial die Rede, also vom Ding an sich, nicht seiner Eigenschaft.
    Apropos EN: You pasted the english frequency ranges ;‑)

    Viele Fische sind sehr klein

    Das Aussehen und dann auch noch groß – im Falle des (für mich sicherlich nie stattfindenden) Direktkontaktes wohl nervenzerfetzend^^

    • #2 Bettina Wurche
      4. März 2016

      @rolak: Ich hatte gehofft, durch die Beschreibung das “Mesopelagisch” etwas verständlich zu machen.
      “Apropos EN: You pasted the english frequency ranges ;‑)” – sorry, das verstehe ich inhaltlich nicht. Bitte um Erklärung.

    • #3 rolak
      5. März 2016

      Ich hatte gehofft

      Das war ja auch zum Textverständnis völlig ausreichend beschrieben, Bettina, doch als alter Kontext- bzw ÜbersichtsFan schlag ich mir Unbekanntes typischerweise nach – selbst wenn ich es wg Nichtgebrauchs schon bald wieder vergessen haben sollte. Wie eben das “katabatisch” auch.

      Bitte um Erklärung

      Na selbstverständlich, wenn ich schon halbkodiert texte: Durch Dein (vermutetes) copy/paste sind im ansonsten deutschen Text drei englische Fragmente enthalten, deren letztes “zwischen 300 and 1000 Hz” ist

      • #4 Bettina Wurche
        5. März 2016

        @rolak: Danke, jetzt hab´ ich´s begriffen : )
        Mesopelagial ist schon ein sperriger Begriff. Aber eine konstruierte Simplifizierung wie Noch-nicht-ganz-Tiefsee hat mir auch nicht gefallen.
        Man kann Texte auch tot-erklären : )

  2. #5 Roland B.
    5. März 2016

    Sind bei der Dichte der Biomasse (direkt über den Fischporträts) tatsächlich Quadratmeter gemeint oder Kubikmeter?

    • #6 Bettina Wurche
      5. März 2016

      @Roland B.: Es ist die Wassersäule unterhalb des einen Quadratmeters gemeint. Ob es die gesamte Wassersäule ist oder nur der Abschnitt des Mesopelagials, hat er offen gelassen. Wenn ich von einer Tiefe von unter 200 Meter ausgehe, ist die Fischdichte nicht mehr sehr hoch.

  3. #7 Roland B.
    5. März 2016

    Das heißt, die Wassersäule oberhalb der Meßfläche bleibt unberücksichtigt, ebenso eventuelles Bodenleben?

    • #8 Bettina Wurche
      5. März 2016

      @Roland B.: Es geht um einen Quadratmeter Meeresoberfläche und alles darunter. Wahrscheinlich ist das ein für diese Arbeitsgruppe wichtiger Vergleichswert, um die Produktivität eines Gewässers zu schätzen. Die Wassersäule endet auf dem Boden. Bodenleben (Benthos) auf dem Boden (Epibenthos) müsste eigentlich noch mitgezählt werden, alles im Boden fällt raus. Da gibt es sicherlich Definitionen, die bestimmt auch in der Arbeit genannt sind, habe ich aber nicht parat. Hier ist eine deutsche Arbeit zu Dichte/Wassersäule, die auch die Akustische Ortung der Fische erklärt (Hering und Blauer Wittling): http://literatur.ti.bund.de/digbib_extern/dk040680.pdf
      Davison hat ein MOCNESS eingesetzt, ein Multiple opening and closing net with environmental sensing system.
      http://www.whoi.edu/instruments/viewInstrument.do?id=10008
      Das ist eine Reihe von Netzen, die hintereinandergeschaltet sind. In eine spezifizierten Tiefe fällt jeweils ein Netzrahmen zu. So kann man bei einem Hol in verschiedenen Tiefen fischen und dann vergleichen. Sensing system sind Sensoren für Tempertaur, Wasserdichte, Salinität, die in verschiedenen Tiefen variieren. Um herauszufinden, welche Art wann wo steht und in welchen Umweltparametern ist gerade für die Erforschung vertikaler Wanderungen wichtig. So ein komplexes Netz ist nicht einfach zu handhaben.

  4. #9 Anderer Michael
    5. März 2016

    Wenn sich Predatoren an den Geräuschen der Leuchtsardinen orientieren, ist das doch ein evolutionärer Nachteil für diese.
    Anderseits verfügen Fische über das Seitenlinien- Organ und Knorpelfische über Lorenzinische Ampullen (nur in direkter Nähe) zur Aufspürung der Beute oder des Jägers. Säuger ebenso auch Raubfische dürften allein durch das Geräusch des großen aufsteigenden Schwarmes auf diesen aufmerksam werden.
    So betrachtet können die Geräusche dienen als Schwarm zusammenzubleiben, was auch ein Mechanismus ist, um sich zu verteidigen. Das ist nur Spekulation meinerseits.
    Insgesamt ein sehr interessanter Blogartikel, es lohnt sich nachzulesen, auch jenseits von Definitionen wie mesopelagisch. Danke.

    • #10 Bettina Wurche
      5. März 2016

      @Anderer Michael: Danke! Ja, das ist die Frage bei allen Viechern, die laut sind. Es trifft auf Vögel genauso zu wie auf Meeressäuger. Manche Arten halten vorübergehend Funkstille: Spatzen, wenn ein Greifvogel über der Kolonie kreist. Delphine, wenn sie transient-Orcas hören. Resident-Orcas halten in Anwesenheit von Delphinen Funkstille, weil sie von denen oft genervt sind, durch Bugwellenreiten etc. Aber für die Fische muss wohl der Nutzen überwiegen, im Schwarm aufzusteigen. Das ist wohl der beste Schutz, wie Du auch sagst.
      Wer und was dort flüstert, steht aber noch völlig offen.