Um die ökologische Nische von pelagischen Raubtieren wie Schnabelwale, Pottwale und Delfine (aber auch Seevögel, Haie, Thunfische und Schwertfische) zu entschlüsseln, muss man mehr über die Beute wissen, von der sie sich ernähren, wie z. B. pelagische Fische und Tintenfische. Dieses oft winzige ozeanische Mikronekton (mit Quallen und Garnelen) wandert nachts in die Oberflächenschichten des Ozeans und tauchen tagsüber wieder in Tiefen von 600 m oder mehr ab. Diese tägliche vertikale Wanderung wird von akustischen Sonden als sich bewegende tiefe Streuschichten aufgezeichnet. Aufgrund dieses Verhaltens fungieren mesopelagische Organismen als Kohlenstoffpumpe, die organische Stoffe, Nährstoffe und Energie von der Oberfläche, wo sie sich ernähren, in das Innere des Ozeans transportiert. Dieser biologische Prozess ist in der Lage, die Folgen des Klimawandels abzuschwächen. Diese Ausfahrt lieferte zusätzliche Informationen über die mesopelagische Gemeinschaft, die in der Azorenregion lebt.

Probenahme in der Tiefe

Eine effiziente Beprobung von Mikronektonorganismen erfordert spezielle Fanggeräte. Während der Expedition FS Meteor M202 wurden zwei Arten von standardisierten Schleppnetzen eingesetzt. Das RMT 8+1 (Rectangular Midwater Trawl) ist ein Zwei-Netz-System, mit dem die Mikronekton-Gemeinschaft im Mittelwasser gleichzeitig mit ihrer potenziellen planktonischen Beute beprobt werden kann. Das Hauptnetz hat eine Öffnung von 8 Quadratmetern und eine Maschenweite von 4,5 mm; das dazugehörige Planktonnetz hat eine Öffnung von 1 Quadratmeter und eine Maschenweite von 320 µm. Gelegentlich beprobten wir auch das Mikronekton, das mit dem Multinetz gefangen wurde, einem 9-Netz-Schleppnetz mit mehreren Öffnungen und einer Maschenweite von 300 µm, das für die Beprobung von Zooplankton in ausgewählten, diskreten Tiefenschichten ausgelegt ist.

Beide Schleppnetze filterten die Wassersäule zwischen 900 m und der Oberfläche, wobei der Schwerpunkt auf der tiefen Streuschicht lag. Die Netze waren mit Tiefensensoren ausgestattet. Vom 23. bis 29. Juli wurden vier RMT8+1- und vier Multinetz-Schleppnetze westlich der Insel Terceira auf den Azoren eingesetzt.

Sortieren und Verarbeiten des Fangs

Sobald die Netze an Bord sind, ist es an der Zeit, die Tiere herauszuholen! Die Netze wurden sorgfältig mit Meerwasser gespült, um sicherzustellen, dass keine Tiere übersehen wurden. Anschließend wurde der Fang nach Fischen, Tintenfischen, Krebstieren, Quallen und anderen Organismen, wie Polychaeten, sortiert.

Fische und Tintenfische wurden, soweit möglich, mit Hilfe von dichotomen Schlüsseln (z. B. von der FNAM, 1986-1989, oder für Fische in Sutton et al., 2020) bestimmt. Die Schlüssel verwenden morphologische Merkmale zur Unterscheidung der Arten, und da die meisten Exemplare klein waren, wurden binokulare optische Mikroskope verwendet.

Nach der Identifizierung wurden die Proben gemessen, gezählt, registriert, beschriftet und bei -20 ºC in kleinen Beuteln oder Mikroröhrchen für eine spätere Analyse eingefroren.

Die Fänge des Tages

Insgesamt wurden 2506 individuelle Fische gefangen. Erwartungsgemäß wurden mit dem RMT8+1 93 % der Exemplare gefangen, davon mehr als zwei Drittel (69,5 %) mit dem 8 m²-Netz. Die meisten Fische aus dem Multinet (85 %) wurden mit den 4 Netzen gefangen, die die tiefsten beprobten Schichten filterten, d. h. zwischen 375 und 675 m Tiefe.

Es wurden etwa 80 verschiedene Fischtaxa identifiziert. 533 Individuen (21,3 % der Gesamtmenge) wurden 56 Arten zugeordnet. Der häufigste Fisch mit ~70 % der gefangenen Individuen gehörte zur Gattung der Borstenmäuler (Cyclothone), von denen man annimmt, dass sie die am häufigsten vorkommenden Wirbeltiere der Erde sind.

Auf die Familie der Borstenmäuler (Gonostomatidae) entfielen 78 % der gefangenen Fische, was vor allem auf die bereits erwähnte Dominanz der 1937 Individuen von Cyclothone spp. zurückzuführen ist. Es folgten Laternenfische (Myctophidae) und Beilbauchfische (Sternoptychidae), deren relative Häufigkeit jedoch viel geringer war (7,3 % bzw. 6 %). Der Sloan-Viperfisch Chauliodus sloani (66 Individuen) und der halbnackte Beilbauchfisch.

Die vielfältigsten Familien in unserem Fang waren Laternenfische (Myctophidae, 20 Sp.), Drachenköpfe (Stomiidae, 8 Sp.), Borstenmäuler und ihre Verwandten (Gonostomatidae, 7 Sp.), Beilbauchfische (Sternoptychidae, 5 Sp.), Gratköpfe (Melamphaidae, 3 Sp.) und Leuchtfische (Phosichthyidae, 2 Sp.). Diese 45 Arten der typischsten mesopelagischen Fischfamilien stellen etwa 40 % der Arten derselben Familien dar, die auf den Azoren bekannt sind (46 % der Myctophiden und 25 % der Stomiiden). Zwei Arten (der Laternenfisch Taaningichthys bathyphilus und der Beilbauchfisch Sternoptyx pseudodiaphana) wurden bisher noch nicht für diese Region gemeldet. Drei Exemplare der offenbar seltenen Art Parabrotula plagiophtalma (Parabrotulidae) wurden ebenfalls gefangen. Zu den seltenen Fängen dieser Fahrt gehörten u.a. auch Vertreter der Barrel-Eye (Opisthoproctidae), Schnepfenaale (Nemichthyidae) und Tiefseestinte (Bathylagidae).

Die meisten Fische waren klein, mit einer durchschnittlichen Größe von 37,1 mm Standardlänge. Die längsten Exemplare waren der Schnepfenaal Nemichthys scolopaceus (365 mm) und ein Serrivomer sp. (327 mm). Das längliche Borstenmaul (Sigmops elongatus) war mit acht Exemplaren zwischen 146 und 267 cm die häufigste Art unter diesen “Riesen”, aber auch einige andere Stomiiden waren groß, wie der schuppenlose Schwarze Drachenfisch (Melanostomias bartonbeani) und der Zackenbarsch (Astronesthes gemmifer). Die meisten der vorherrschenden kleinen Borstenmäuler (Cyclothone sp.) wurden aufgrund ihrer schieren Anzahl nicht gemessen. Diese Schleppnetze erfassen nicht die größere Komponente des Größenspektrums der in den Mittelwasserhabitaten lebenden Fische.

Reden wir über Tentakel

Neben einer großen Anzahl verschiedener Tiefseefische wurden viel seltener Tintenfische gefangen, zu denen Kalmare, Oktopoden, Sepien und Nautilus gehören. Während M202 haben wir insgesamt 34 Tintenfische gefangen – im Vergleich zu der Menge an Fischen könnten sie fast weniger wichtig erscheinen. Aber im Gegenteil, Tintenfische sind einer der beiden Hauptgründe, warum wir an Bord der RV METEOR sind. Azoren-Zahnwale – der andere Hauptgrund – ernähren sich in großer Zahl von Kalmaren und Oktopoden, insbesondere Schnabelwale wie der Gänse-Schnabelwal Ziphius carvirostris fressen bei ihren Tiefseetauchgängen hauptsächlich Tintenfische. Da wir die Nahrungsgründe der Schnabelwale untersuchten, waren die eher geringen Fangzahlen überraschend, aber Tintenfische sind schnelle und intelligente Tiere, die einem langsam gezogenen Netz leicht ausweichen können. Die Mehrzahl der gefangenen Exemplare waren Jungtiere und oft nur wenige Zentimeter lang, was die Identifizierung zusätzlich erschwerte.

Die am häufigsten gefangene Tintenfischegruppe waren die Glastintenfische (Cranchiidae), deren durchsichtigen und seltsam aussehenden Mitglieder ein bekannter Bestandteil der Ernährung von Schnabelwalen sind. Wir sammelten Exemplare aus den Gattungen Liocranchia, Helicocranchia, Taonius und Galiteuthis. Außerdem fingen wir mehrere Exemplare, die zu den Enoploteuthidae gehören, einer Familie von Tintenfischen, die für die wunderschöne Anordnung zahlreicher Leuchtorgane auf ihrem Körper bekannt ist. Ein „Fang-Favorit“ der Mannschaft war Heteroteuthis dispar, eine Art von Bobtail-Tintenfisch mit großen Augen und einer rundlichen Körperform. Im Gegensatz zu anderen Bobtail-Tintenfischen lebt diese Art nach Erreichen des Erwachsenenalters in der freien Wassersäule.

Unter den 15 von uns identifizierten Tintenfischen befanden sich auch Exemplare von drei „club-hooked“ Kalmaren, zwei chiroteuthiden Tintenfischen, zwei jungen Oktopoden und zu unserer großen Aufregung ein Exemplar von Bathyteuthis, einem kleinen und sehr seltenen Tiefseekalmar.

Alle Tintenfisch-Proben werden mit einem Barcode versehen, um eine genaue taxonomische Identifizierung zu ermöglichen. Später werden unsere KollegInnen sie für Messungen des Kaloriengehalt aufbereiten, um zu verstehen, wie nahrhaft diese Tiere als Beute für die Wale der Azoren sind. 

Weitere Studien – Die Augen von Tiefseefischen

Die Ausfahrt M202 bot auch die Gelegenheit, die Evolution der sensorischen Systeme von Tiefseefischen zu untersuchen. Diese Fische, die aus einer extremen Umgebung stammen, weisen oft faszinierende Anpassungen auf, die einzigartig sind und bei keiner anderen Wirbeltierart vorkommen. Selbst in der dunklen Tiefe müssen Fische noch Beute oder einen Partner finden. Fische nutzen ihr Sehvermögen, um Artgenossen zu identifizieren, und in vielen Fällen basiert dies auf ihren einzigartigen biolumineszenten Mustern. Entweder haben sie eine artspezifische Konstellation von Leuchtorganen (Photophoren) am Körper, wie bei den Laternenfischen (Myctophiformes), oder sie unterscheiden sich in Form und Farbe ihrer Kinnbarteln, wie bei den Drachenfischen (Stomiiformes). Nach der Identifizierung der Arten, den Messungen und der Entnahme von DNA-Gewebe konzentrierten wir uns auf die Augen der Fische, sezierten ihre Netzhäute und fixierten sie entweder für die anschließende transkriptomische Analyse (RNA-Gehalt) oder in flüssigem Stickstoff für eine noch detailliertere Einzelzell-RNA-Sequenzierung. Diese genetischen Instrumente werden es uns ermöglichen, die Zusammensetzung der Sehpigmente zu bestimmen und bis zu einem gewissen Grad zu verstehen, wie diese Fische sehen.

Künftige Studien

Die während dieser Fahrt gefangenen Fische werden für DNA-Barcoding, Stabilisotopenanalyse, Analyse des Mikroplastikgehalts und Mikrobiomanalyse verwendet.

Wir danken der Fahrtleiterin, Véronique Merten, für die Möglichkeit, an der M202-Kampagne teilzunehmen. Unser Dank gilt auch den Besatzungsmitgliedern und unseren KollegInnen, die für den Betrieb der Fanggeräte verantwortlich waren, sowie denjenigen, die bei der Sortierung der Fänge geholfen haben.

Von Filipe M. Porteiro, Thomas Belaoud, Sophie V. Schindler und Zuzana Musilova