≪Black and White Smokers≫, ≪Weisse und Schwarze Raucher≫, sind untermeerische, hydrothermale Schlote. Das Phänomen kennen wir an Land als heisse Quellen, Fumarolen und Geysire.
v.l.n.r.: Black- und White Smokers, © Wikimedia Public Domaine by NOAA
Quellen am Grund der Ozeane
Auf den mittelozeanischen Rücken, ein weltumspannendes System von Gebirgszügen in den Ozeanen, die als heisse Naht zwischen zwei auseinanderstrebenden Lithosphärenplatten entstehen, finden sich Thermalquellen mit Temperaturen über 400 Grad.
Hydrothermale untermeerische Schlote © Creative Commons 4.0 by DeDuijn
Solche Quellen entstehen, wenn Meerwasser hunderte von Metern in den Meeresboden eindringt, dort erhitzt wird und wieder an die Oberfläche gelangt. Dabei bilden sich am Meeresgrund aus ausgefällten Mineralen die sogenannten ≪Schwarzen oder Weissen Raucher≫, röhren- oder kegelförmige Schlote, aus denen das heisse Wasser zusammen mit einer Sedimentwolke austritt. Wenn sich nämlich das heisse Wasser mit dem kalten Tiefseewasser vermischt, scheiden sich gelöste Stoffe als feine Partikel aus, die eine Wolke bilden, so dass der Eindruck einer Rauchwolke entsteht.
Die Farbe des „Rauchs“ wird durch die unterschiedliche Wassertemperatur und der, auf dem Weg durch die Erdkruste, herausgelösten Elemente bestimmt. Sind im austretenden Wasser der „Raucher“ vor allem Sulfide und Salze von Eisen, Mangan, Kupfer und Zink vorhanden, entsteht die schwarze Farbe durch das Ausfällen von Eisen-II (Mangan/Kupfer/Zink)-Sulfid. Sind dagegen in grösseren Mengen Sulfate, wie Anhydrit und Gips, oder Siliziumdioxid im austretenden Wasser gelöst, entsteht der „Weisse Raucher“.
Raucher als Biotope
„Raucher“ und ihre Umgebung bilden einzigartige Biotope. Die Basis ihrer Nahrungskette sind chemolithotroph aktive Archaeen und Bakterien; Lebewesen die die Oxidation von Schwefelwasserstoff als Energiequelle nutzen, um organische Verbindungen aus anorganischen Stoffen herzustellen. So wurde bei einem 2’500 Meter tiefen „Schwarzen Raucher“ ein Grünes Schwefelbakterium entdeckt, das eine anoxygene Photosynthese mit Schwefelwasserstoff oder Schwefel als Reduktionsmittel betreibt, denn hier gelangt kein Sonnenlicht zu den Bakterien. Über die lichtempfindlichen Chlorosomen wird die Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) der heissen Lösungen des „Rauchers“ aufgefangen und als Energiequelle für die Photosynthese nutzbar gemacht.
Hypothesen zur Evolution des Lebens
Die extremen Umweltbedingungen, wie sie in der Tiefsee in der Nähe „Schwarzer Raucher“ herrschen, lassen an die Verhältnisse in der frühen Erdgeschichte denken, in denen der Ursprung des irdischen Lebens vermutet wird. Vulkanismus mit hohen Temperaturen und hohem Druck, Mangel an Licht und eine hohe Konzentrationen anorganischer Stoffe weisen deshalb der Umgebung „Schwarzer Raucher“ eine besondere Bedeutung zu. Die chemoautotroph aktiven Bakterien und Archaeen werden wegen ihres anaeroben Stoffwechsels und der Energiegewinnung ohne Nutzung von Sonnenlicht sowie ihrem Habitat, das auf der frühen Erde herrschte, als repräsentativ für die frühesten Formen des Lebens angesehen. -:)
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