Biologie: Wunderwelt der Tiefsee

Der Mond gibt den Rhythmus vor

Bei Fischarten des Mesopelagials wie dem Beilfisch oder dem Viperfisch (Chauliodus spp.) gibt die Sonne den Lebensrhythmus vor. Als riesige Völkerwanderungen steigen sie tags nach oben, den Arten hinterher, die sich an den lichthungrigen Algen gütlich tun.

Die Fische des Bathyals hingegen richten ihren Rhythmus nach dem Mond, genauer: nach den vom Mond hervorgerufenen Gezeiten. Meeresgrundbewohnern wie der Tiefseeaal (Cyema atrum) und der Grenadierfisch (Coryphaenoides rupestris) nehmen den Wechsel der Strömungsrichtung der Gezeiten über das Seitenlinienorgan und durch Änderung bestimmter Signal- und Geruchsstoffe wahr.

Die im Dunkeln sieht man doch

Professor Hans-Joachim Wagner vom Anatomischen Institut der Universität Tübingen lässt sich von der Unzugänglichkeit der Tiefsee nicht abschrecken. Er interessiert sich vor allem für die Sinnesorgane der Tiere und betreibt dafür vergleichende Studien der Hirnanatomie.

Seine Analyse von 200 Fischarten ergab jetzt, dass die meisten hören, riechen und sehen können. Einige bezeichnet er als "schwimmende Nasen", andere scheinen alle Sinne zu gebrauchen.

Erstaunlicher Weise nehmen viele Fische der dunklen Tiefsee ihre Umgebung hauptsächlich über die Augen wahr. Denn im absoluten Dunkel gibt es Licht. Etwa 90 Prozent der Fische senden durch Biolumineszenz ein kaltes Licht aus, das sie entweder wie die Glühwürmchen in speziellen Organen mittels Luciferase selbst produzieren oder mit Hilfe symbiontischer Mikroorganismen. Die Kameras der Tiefsee nehmen zuweilen regelrechte Feuerwerke auf, die da unten veranstaltet werden.

Die Lichterzeugung dient unterschiedlichen Strategien:

• Die vielgestaltigen, mehr als hundert Arten zählenden Anglerfische (z. B. Melanocetus johnsoni) nutzen eine durch Bakterien im Inneren leuchtende "Angel" als Köder, um kleinere Fische anzulocken und zu fressen.
• Andere Arten erkennen am Licht ihre eigenen Artgenossen, was für die Fortpflanzung wichtig ist. Sie haben häufig an den Seiten Leuchtpunkte in bei Weibchen und Männchen unterschiedlichen Abständen.
• Manche Tiere stoßen bei Gefahr eine biolumineszierende Wolke aus, um Fressfeinde zu desorientieren und zu fliehen.

Die meisten Tiefseetiere produzieren ein blaugrünes Licht. Jüngst sind Fische entdeckt worden, die eine Art rot strahlendes Nachtsichtgerät entwickelt haben. Damit suchen sie nach ihren Beutetieren an, die rotes Licht nicht sehen können.

Raubfische haben es schwer

Die schwarze Welt der Tiefseefische ist kaum strukturiert. Die Leuchtorgane der Tiere schaffen allenfalls ganz schwache Konturen oder helle Punkte im gähnenden Dunkel. Raubfische müssen die Entfernung zum Opfer ohne die hilfreiche Relativität zu anderen Objekten abschätzen. Deshalb haben sie ganz besondere Augen. Typisch sind

• eine gelbliche Hornhaut (Cornea), die die im Wasser bläulich-gelblich erscheinende Hintergrundhelligkeit vermindert und so den Kontrast für helle Objekte erhöht; diese Cornea hat – im Gegensatz zu allen anderen Wirbeltieraugen – keine lichtbrechende Funktion;
• eine große Kugellinse oder Matthiesen-Linse, die besonders viel Licht durchlässt (benannt nach dem Physiker Heinrich Matthiessen (1830 bis 1906), der 1890 auf einer Forschungsreise ins nördliche Eismeer die Augen von Robben, Walen und Fischen untersucht hatte);
• ein Tapetum hinter der Retina, das Licht reflektiert und dadurch die Empfindlichkeit des Auges auf Kosten der räumlichen Auflösung weiter erhöht.

Tab. 1: Aus der Geschichte der Tiefseeforschung

Die Augen der Tiefseefische sind zwar sehr groß, nehmen Farbe aber kaum wahr. Die Sehzellen bestehen ausschließlich oder zum weit überwiegenden Teil aus Stäbchen. Diese sind außergewöhnlich lang, sehr zahlreich und besonders lichtempfindlich. 100 bis 2000 Stäbchen geben die aufgenommenen Reize an eine einzige Nervenzelle weiter, wo sie sozusagen gebündelt werden. Dadurch steigert sich die Lichtempfindlichkeit enorm.

Dr. Uwe Schulte