Ozeanografie Meermischen durch Mitschwimmen

Meeresbewohner bringen beim Hin- und Hertauchen Wasserschichten stärker als gedacht durcheinander. Das hat Folgen für die Berechnung von Klimaszenarien

© K.Katija/J.Dabiri

Forscher beobachteten nachts Mastigias-Quallen, denen sie fluoreszierende Farbstoffe in den Schwimmweg gespritzt hatten

Unser blauer, zu zwei Dritteln mit Wasser bedeckter Planet formt seine Lebewesen: In Jahrmillionen der Evolution veränderten Ozeane die in ihnen lebenden Tiere und Pflanzen, zwangen sie zur Anpassung an Brandung, Strömungen und Gezeiten, an Temperatur und salzig-chemische Zusammensetzung. Es wird eine ganze Weile dauern, bis Meeresbiologen alle spannenden Antworten aufgeschrieben haben, die dem Leben angesichts der Herausforderungen des Ökosystems Meer eingefallen sind. Zeit genug, fanden John Dabiri und Kakani Katija vom California Institute of Technology, um zwischendurch auch einmal die Blickrichtung zu ändern und sich umgekehrt zu fragen, wie stark eigentlich das Leben im Ozean seine Umgebung beeinflusst. Zum Beispiel dadurch, dass es einfach nur herumschwimmt.

Die Frage ist nicht ganz neu: Schon vor einem Jahrhundert hatten sich Forscher gefragt, ob wohl der vielmilliardenfach pro Sekunde weltweit dauernd ablaufende Flossen-, Fluken-, Geißel- und Tentakelschlag der Meeresorganismen nennenswert dazu beiträgt, das Wasser zu durchmischen. Eine Antwort wäre auch heute noch interessant für Ozeanografen, Klimaforscher und andere Kollegen: Ihre Modelle zur Durchmischung der tieferen und flacheren Wasserschichten sind noch ärgerlich provisorisch. Natürlich spielt der Wind eine Rolle bei der Verwirbelung des Oberflächenwassers - gerade was aber in größeren Tiefen geschieht, die die oben wütenden Stürme kaum beeinflussen, ist nur lückenhaft bekannt.

Wahrscheinlich allerdings, so peilten Ozeanografen seit Jahrzehnten grob über den Daumen, sei der Einfluss von tauchenden Tieren auf den Wasseraustausch nicht allzu groß. Als Anhaltspunkt für ihre Überschlagsrechnung dienten ihnen dabei strömungsmechanische Regeln, die letztlich darauf hinausliefen, dass kleine Flossenschläge wegen der recht großen Viskosität des Meerwassers nie zu sehr weit auslaufenden Strömungen führen, sondern nach kurzer Strecke in sich zusammenbrechen: Die Bewegungsenergie der verwirbelten Wassermoleküle verwandelt sich durch die Reibung mit vielen nahen Nachbarteilchen rasch in Wärme. Der Ozean, so die Schlussfolgerung, wird durch herumschwimmende Tiere vielleicht unmerklich angeheizt, nicht aber gequirlt. Falsch, finden Dabiri und Katija nun - denn ein Mechanismus ist dabei vernachlässigt worden: die Darwin-Durchmischung.

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Der nach Charles Darwin Jr. - dem Sohn des berühmten Evolutionsforschers - benannte Mechanismus beschreibt einen mitreißenden Vorgang, der bei der Bewegung von Körpern in Flüssigkeiten zu beobachten ist. Der Körper - ein Schiffsrumpf, eine Haischnauze oder der Schirm einer Qualle - verdrängt das Wasser zum Teil zur Seite; größere Wasserportionen werden aber gleichzeitig mit dem vorwärtsdrängenden Körper mitezogen. Eine aus kaltem, tiefem Wasser in wärmere, oberflächennahe Schichten aufsteigende Qualle wird zum Beispiel auf Grund dieses Phänomens immer auch Wasser von unten nach oben mitführen - nicht durch Tentakelschlag, sondern durch dauernde Darwin-Durchmischung.