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Was sind die Ozeangruben?
Die Meeresgräben es sind Abgründe im Meeresboden, die sich infolge der Aktivität der tektonischen Platten der Erde bilden, die beim Zusammenfließen unter die andere geschoben werden.
Diese langen, engen V-förmigen Vertiefungen sind die tiefsten Teile des Ozeans und sind in der ganzen Welt bis in Tiefen von etwa 10 Kilometern unter dem Meeresspiegel zu finden.
Im Pazifik sind die tiefsten Gräben und sind Teil des sogenannten "Ring of Fire", der auch aktive Vulkane und Erdbebenzonen umfasst.
Die tiefste ozeanische Grube ist der Marianengraben in der Nähe der Marinas mit einer Länge von mehr als 1.580 Meilen oder 2.542 Kilometern, 5-mal länger als der Grand Canyon in Colorado, USA und im Durchschnitt 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, Kurilen, Kermadec und den Philippinen mehr als 10.000 Meter tief.
Im Vergleich dazu hat der Mount Everest 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 Ozeangruben besetzen die tiefste Schicht des Ozeans. Der intensive Druck, das Fehlen von Sonnenlicht und die kalten Temperaturen machen diesen Ort zu einem der einzigartigsten Lebensräume der Erde.
Wie entstehen Meeresgräben?
Die Gruben werden durch Subduktion gebildet, ein geophysikalischer Prozess, bei dem zwei oder mehr tektonische Platten der Erde zusammenlaufen und der älteste und dichteste unter die hellere Platte geschoben wird, was den Meeresboden und die äußere Kruste (die Lithosphäre) verursacht. es krümmt sich und bildet eine Neigung, eine V-förmige Vertiefung.
Subduktionszonen
Mit anderen Worten, wenn die Kante einer dichten tektonischen Platte auf die Kante einer weniger dichten tektonischen Platte trifft, krümmt sich die dichtere Platte nach unten. Diese Art von Grenze zwischen Schichten der Lithosphäre wird konvergent genannt. Der Ort, an dem die dichteste Platte subduziert wird, wird als Subduktionszone bezeichnet.
Der Prozess der Subduktion führt dazu, dass die Gruben dynamische geologische Elemente sind, die für einen bedeutenden Teil der seismischen Aktivität der Erde verantwortlich sind und häufig das Epizentrum großer Erdbeben sind, darunter einige der größten Erdbeben, die aufgezeichnet wurden.
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 diese wird immer subduziert.
Die bekanntesten Ozeangräben sind das Ergebnis dieser Grenze zwischen konvergenten Platten. Der Peru-Chile-Graben der Westküste Südamerikas wird von der ozeanischen Kruste der Nazca-Platte gebildet, die sich unter der kontinentalen Kruste der südamerikanischen Platte ablagert.
Der Ryukyu-Graben, der sich vom südlichen Japan aus erstreckt, ist so geformt, dass die ozeanische Kruste der philippinischen Platte unter der kontinentalen Kruste der eurasischen Platte liegt.
Selten können ozeanische Gruben gebildet werden, wenn sich zwei Platten mit kontinentaler Kruste treffen. Der Marianengraben im Südpazifik wird gebildet, wenn die imposante pazifische Platte unter die kleinste und am wenigsten dichte Platte der Philippinen subduziert 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 der Bergkette, die parallel zur Grube liegt.
Der Aleutengraben wird dort gebildet, wo sich die pazifische Platte unter der nordamerikanischen Platte in der Arktis zwischen dem Staat Alaska in den Vereinigten Staaten und der russischen Region Sibirien abstützt. Die Aleuten bilden einen vulkanischen Bogen, der die Alaska-Halbinsel und nördlich des Aleutengrabens verlässt.
Nicht alle Ozeangräben sind im Pazifik. Der Puerto Rico Trench ist eine komplexe tektonische Vertiefung, die teilweise durch die Subduktionszone der Kleinen Antillen gebildet wird. Hier wird die ozeanische Kruste der riesigen Platte Nordamerikas unter der ozeanischen Kruste der kleinsten karibischen Platte subduziert.
Warum sind Meeresgräben wichtig?
Das Wissen über Meeresgräben ist aufgrund seiner Tiefe und abgelegenen Lage begrenzt, aber Wissenschaftler wissen, dass sie eine bedeutende Rolle in unserem Leben an Land spielen.
Ein Großteil der seismischen Aktivitäten der Welt findet in Subduktionsgebieten statt, die verheerende Auswirkungen auf Küstengemeinden und noch mehr auf die Weltwirtschaft haben können.
Die Erdbeben in den Subduktionszonen am Meeresboden waren für den Tsunami im Indischen Ozean im Jahr 2004 und das Tohoku- und Tsunami-Erdbeben in Japan im Jahr 2011 verantwortlich.
Durch das Studium der Meeresgräben können Wissenschaftler den physikalischen Prozess der Subduktion und die Ursachen dieser verheerenden Naturkatastrophen verstehen.
Das Studium der Gruben gibt Forschern auch ein Verständnis für die neuartigen und vielfältigen Formen der Anpassung von Organismen aus den Tiefen des Meeres an ihre Umwelt, die den Schlüssel für biologische und biomedizinische Fortschritte darstellen können.
Die Untersuchung, wie sich Tiefseeorganismen an das Leben in ihren rauen Umgebungen angepasst haben, kann dazu beitragen, das Verständnis in vielen verschiedenen Forschungsbereichen zu fördern, von Diabetesbehandlungen bis zur Verbesserung von Waschmitteln.
Forscher haben bereits Mikroben entdeckt, die hydrothermale Quellen in den Meeresabgründen bewohnen, die als neue Formen von Antibiotika und Medikamenten gegen Krebs in Frage kommen.
Solche Anpassungen können auch den Schlüssel zum Verständnis des Ursprungs des Lebens im Ozean darstellen, wenn Wissenschaftler die Genetik dieser Organismen untersuchen, um das Puzzle der Geschichte darüber zu bilden, wie sich das Leben zwischen isolierten Ökosystemen und schließlich durch sie ausdehnt die Ozeane der Welt.
Jüngste Forschungen haben auch gezeigt, dass sich unerwartet viel Kohlenstoff in den Gruben angesammelt hat, was vermuten lässt, dass diese Regionen eine bedeutende Rolle im Klima der Erde spielen.
Dieser Kohlenstoff wird im Erdmantel durch Subduktion beschlagnahmt oder von Bakterien in der Grube verbraucht.
Diese Entdeckung bietet Möglichkeiten für mehr Forschung über die Rolle von Gruben, sowohl als Quelle (durch Vulkane und andere Prozesse) als auch als Reservoir im Kohlenstoffkreislauf des Planeten, das die Art und Weise beeinflussen kann, wie Wissenschaftler schließlich verstehen und vorhersagen die Auswirkungen der von Menschen verursachten Treibhausgase und des Klimawandels.
Die Entwicklung neuer Technologien aus den Tiefen des Meeres, von Unterwasserfahrzeugen über Kameras und Sensoren bis hin zu Probennehmern, wird Wissenschaftlern große Möglichkeiten bieten, die Ökosysteme der Gruben für lange Zeit systematisch zu untersuchen.
Dies wird uns helfen, Erdbeben und geophysikalische Prozesse besser zu verstehen, wie Wissenschaftler den globalen Kohlenstoffkreislauf verstehen, Wege für die biomedizinische Forschung eröffnen und möglicherweise zu neuen Einsichten in die Evolution des Lebens auf der Erde beitragen.
Dieselben technologischen Fortschritte werden neue Möglichkeiten für Wissenschaftler schaffen, den Ozean als Ganzes zu untersuchen, von abgelegenen Küsten bis zum eisbedeckten Arktischen Ozean.
Leben in den Ozeangräben
Die Meeresgräben gehören zu den feindlichsten Lebensräumen der Erde. Der Druck beträgt mehr als 1000 Mal in Bezug auf die Oberfläche und die Temperatur des Wassers liegt leicht über dem Gefrierpunkt. Vielleicht noch wichtiger ist, dass das Sonnenlicht nicht in tiefere Meeresgräben eindringt und die Photosynthese unmöglich macht.
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", die besagt, dass je größer die Sichtbarkeit eines Organismus ist, desto mehr Energie muss er für die Jagd auf Beutetiere oder die Abwehr von Raubtieren ausgeben. Im Allgemeinen ist das Leben in den Gräben des dunklen Ozeans isoliert und in Zeitlupe.
Druck
Der Druck am Boden des Challenger Abgrunds, dem tiefsten Punkt 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 sich in diesen Hochdruckumgebungen entwickeln, haben keine Organe, die sich mit Gasen wie der Lunge füllen. Diese Organismen, von denen viele mit Seestern oder Quallen verwandt sind, bestehen hauptsächlich aus Wasser und gelatinösem Material, das nicht so leicht zerdrückt werden kann wie Lungen oder Knochen.
Viele dieser Kreaturen navigieren die Tiefen gut genug, um jeden Tag eine vertikale Wanderung von mehr als 1.000 Metern vom Boden der Grube zu machen.
Sogar die Fische in den tiefen Gruben sind gallertartig. Viele Arten von Schneckenfischen mit Zwiebelköpfen leben zum Beispiel im Boden des Marianengrabens. Die Körper dieser Fische wurden mit Einweg-Taschentüchern verglichen.
Dunkel und tief
Flache Meeresgräben haben weniger Druck, können sich aber immer noch außerhalb des Sonnenbereichs befinden, wo Licht in das Wasser eindringt.
Viele Fische haben sich in diesen dunklen Ozeangruben an das Leben angepasst. Einige nutzen Biolumineszenz, dh sie erzeugen ihr eigenes Licht, um ihre Beute anzuziehen, einen Partner zu finden oder den Räuber abzuwehren.
Nahrungsnetzwerke
Ohne Photosynthese sind marine Gemeinschaften hauptsächlich von zwei ungewöhnlichen Nährstoffquellen abhängig.
Der erste ist "Seeschnee". Seeschnee ist der kontinuierliche Fall von organischem Material aus den Höhen in der Wassersäule. Meeresschnee ist hauptsächlich Abfall, einschließlich Exkrementen und Überresten von toten Organismen wie Fisch oder Seegras. Dieser nährstoffreiche Meeresschnee füttert Tiere wie Seegurken oder Tintenfisch-Vampire.
Eine weitere Nährstoffquelle für die Nahrungsnetze von Ozeangruben kommt nicht aus der Photosynthese, sondern aus der Chemosynthese. Chemosynthese ist der Prozess, bei dem Organismen im Ozeangraben, wie Bakterien, chemische Verbindungen in organische Nährstoffe umwandeln.
Die chemischen Verbindungen in Chemosynthese Methan oder Kohlenstoff verwendet werden, von hydrothermalen Quellen, die die heißen Gase und toxischen eisige Meerwasser und Flüssigkeiten dioxid Schiff ausgetrieben. Ein gewöhnliches Tier, das auf Chemosynthesebakterien angewiesen ist, um Nahrung zu erhalten, ist der riesige Röhrenwurm.
Die Gräber erforschen
Die Meeresgruben sind nach wie vor einer der am schwersten zu findenden und wenig bekannten Meereshabitate. Bis 1950 glaubten viele Ozeanographen, dass diese Gruben unveränderliche Umgebungen in der Nähe von leblos waren. Bis heute basiert ein Großteil der Forschung in Meeresgräben auf Meeresbodenproben und fotografischen Expeditionen.
Das ändert sich langsam, während die Forscher tiefgründig graben. Der Herausforderer Tief am Boden des Marianengrabens liegt im Pazifischen Ozean in der Nähe der Insel Guam tief.
Nur drei Menschen haben die Challenger Deep der tiefste Ozean Graben in der Welt besucht: eine deutsch-amerikanische Besatzung zusammen (Jacques Piccard und Don Walsh) im Jahr 1960 erreichte eine Tiefe von 10.916 Metern und Entdecker in Residenz von National Geographic James Cameron im Jahr 2012 10.984 Meter (Zwei andere unbemannte Expeditionen haben auch den Challenger Abyss erkundet).
Die Entwicklung von Tauchbooten zur Erkundung von Meeresgräben bietet eine Vielzahl einzigartiger Herausforderungen.
Submersibles muss unglaublich stark und elastisch sein, mit starken Meeresströmungen zu kämpfen, null Sicht und hohem Druck des Marianengrabens.
Die Entwicklung der Technik, um Menschen sicher zu transportieren, ebenso wie empfindliche Ausrüstung, ist immer noch eine große Herausforderung. Das U-Boot nahm Piccard und Walsh Challenger Tiefe, die außergewöhnliche Triest, war ein ungewöhnliches Schiff als bathyscaphe (U-Boot die Tiefen des Ozeans zu erkunden) bekannt.
Camerons Unterwasser-Challenger Deepsea Challenger hat sich erfolgreich innovativen Herausforderungen gestellt. Um die Tiefseeströme zu bekämpfen, wurde das U-Boot entworfen, um langsam zu rotieren, als es abstieg.
Die Lichter auf dem U-Boot waren keine Leuchtstoffröhren oder Glühlampen, aber winzigen LED-Arrays über eine Fläche von etwa 30 Metern zu beleuchten.
Vielleicht noch erstaunlicher ist, dass die Deepsea Challenger selbst entworfen wurde, um sich selbst zu komprimieren. Cameron und sein Team entwickelten einen synthetischen Schaum auf Glasbasis, der es dem Fahrzeug ermöglichte, sich unter dem Druck des Ozeans zu komprimieren. Die Deepsea Challenger kehrte 7,6 Zentimeter kleiner an die Oberfläche zurück als beim Abstieg.
Referenzen
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