Deep Sea Corals Wagner Seamount, Wikimedia Commons, NOAA Office Of Ocean Exploration And Research

De diepzee

De diepzee is de omvangrijkste leefomgeving op aarde. Van het totale aardoppervlak is zeventig procent bedekt door zee en daarvan is negentig procent diepzee.

We weten heel weinig over de oceanen, omdat ze gewoon veel te groot zijn om te verkennen. We weten meer van het universum dan van onze eigen oceanen.

De gemiddelde diepte van de oceanen op aarde is ongeveer 3.960 meter. Dat is ongeveer dertien Eiffeltorens bovenop elkaar. Het diepste punt, de Marianentrog bij de Filippijnen, ligt op meer dan elf kilometer. De hoogste berg, de Mount Everest, zou vanaf dit punt op de bodem meer dan twee kilometer water boven zich hebben.

De omstandigheden in de diepzee zijn zeer extreem. Per tien meter diepte neemt de druk met één atmosfeer toe. De intensiteit van het licht dat vanaf de oppervlakte in de diepte doordringt, neemt snel af. Op 800 meter is er alleen nog een vaag blauwig schijnsel over. Nog verder naar beneden, op duizend meter diepte, is het pikdonker en bestaat er geen verschil tussen dag en nacht. De temperatuur van het water is doorgaans niet hoger dan twee graden Celsius. Zuurstof, opgelost in het water, is er maar mondjesmaat beschikbaar. En voedsel is er extreem schaars.

Op de bodem van de diepzee

Tot ongeveer 1.000 m diepte is er veel leven in zee: bijvoorbeeld kreeften, sponzen, koralen en koraalriffen. Langs de hellingen daar de diepzee treffen we haaien en roofvissen aan, maar op de bodem van de oceaan lijkt alles zo doods als een woestijn. Toch is ook hier leven, tot zelfs in de bodem. In de diepte treffen we bijvoorbeeld zeekomkommers aan, een soort roofdieren. Ook zijn er zee-egels en diepzeewormen. Maar de bodem van de diepzee is toch vooral nog onbekend terrein voor de mens, terra incognita. Steeds weer worden er nieuwe, onbekende soorten ontdekt.

Twee manieren van leven

Op het aardoppervlak is het leven afhankelijk van de zon. Planten en algen gebruiken zonne-energie om voedsel te maken (dit noemen we fotosynthese). Dieren eten de planten, of dieren eten andere dieren die de planten eten. Je kunt het leven op aarde en het grootste deel van de zeeën zien als een auto op zonne-energie: ze worden aangedreven door de zon.

De levensvormen bij diepzeebronnen hebben een alternatieve manier van leven; het is afhankelijk van chemische energie. Bacteriën gebruiken chemische stoffen in het hete water om voedsel te maken (dit noemen we chemosynthese). Dieren eten de bacteriën, of dieren eten andere dieren die de bacteriën eten. Je kunt dit leven zien als een auto op benzine – het wordt aangedreven door chemische stoffen.

Vissen in de diepzee

Het diepterecord van vissen staat op naam van een zeventien centimeter lange aalachtige vis. Hij leeft op negenduizend meter onder zeeniveau. Het is verbluffend dat de vissen van de diepzee kunnen overleven in zo'n extreme leefomgeving. Ze moeten zien te overleven in een voedselarm milieu zonder groene planten leven die zonne-energie vastleggen. Ze moeten vertrouwen op wat er toevallig aan voedsel naar de bodem zinkt. Daarnaast leven er in de diepzee ook roofvissen die op de aaseters jagen. Die moeten wachten tot er een langskomt. Het grootste probleem voor individuele diepzeevissen is dat hun omgeving pikdonker is. Zij moeten hun prooi of partner in het duister kunnen vinden. Veel diepzeevissen hebben heel grote ogen, om het laatste sprankje licht op te vangen.

Vissen zonder kleur

Veel diepzeevissen zijn zo zwart als de nacht. Dat heeft wellicht een functie bij roofvissen, die zo verhinderen dat een prooi die licht geeft dwars door de maagwand heen blijft schijnen en mogelijk andere roofvissen aanlokt. Dat zou de vis zelf in gevaar brengen. De zwarte buitenkant van de vis schermt de lichtgevende maaginhoud effectief af. Er bestaan ook soorten waarvan alleen de maag zwart is en de rest van het lichaam niet.

Wachten op voedsel

In open diepzeewater lokken vissen hun prooi vaak met licht. Op de bodem zie je juist meer afwachtende strategieën. Die vissen lokken hun prooi niet, maar ze vertrouwen erop dat de stroming hun voedsel aanvoert. De vissen hebben lange buikvinnen vlakbij de kop die ze gebruiken om op te staan. Zo houden ze hun kop omhoog en kunnen ze de omgeving in de gaten houden. De groep van de driepootvissen bijvoorbeeld bezit lange borstvinnen die bijna aan de kop vastzitten. Op deze manier kunnen zij hun kop vlakbij de bodem houden maar wel in een stabiele positie in de stroming om te ruiken of er een prooi in de buurt is.

Lichtgevende vissen

Er zijn diepzeevissen die zelf licht produceren. Lichtorganen in diepzeevissen kom je in veel verschillende gedaanten tegen. Sommige vissen produceren licht met behulp van bepaalde enzymen of ze hebben bepaalde bacteriën die licht uitzenden. Sommige vissoorten gebruiken hun lichtorganen als een soort mijnwerkerslamp. Een soort diepzeeroofaal heeft lichtorganen onder zijn ogen die rood licht produceren. Het omgevingslicht dat op die diepte nog doordringt is blauw en groen van kleur. De meeste vissen hebben zich daaraan aangepast en dus het vermogen om rood licht te zien verloren. De roofvis zelf kan het nog wel waarnemen. Hij kan het rode licht ongehinderd gebruiken om zijn prooi op te sporen. Het is een bizarre wapenwedloop.

Black Smokers

Daar waar de platen die de oceaanbodem vormen naar twee kanten uiteenwijken, vinden we warmwaterbronnen. Deze spuiten constant heet water dat verwarmd is door het magma uit het binnenste van de aarde. Het hete water van meer dan 300 graden zit vol opgeloste mineralen. Als het door spleten in de bodem naar buiten spuit, komt het in aanraking met het ijskoude zeewater. Het gevolg is, dat de mineralen neerslaan. Zo ontstaan de zwarte schoorstenen, of Black Smokers.

In de omgeving van de schoorstenen is de temperatuur constant zo´n twintig graden. En dat maakt, samen met de rijkdom aan mineralen, dat er veel leven is: witte krabben, schelpen en talloze slakjes zonder mond, darm of maag. Kenmerkend zijn de witte kokers van soms reusachtige baardwormen die met hun felrode mond het water filteren. Deze bizarre levensgemeenschap op een diepte van meer dan twee kilometer is pas in 1977 ontdekt.

Heet of koud water?

Hoe kan iets overleven in gloeiend heet water? Het water dat uit de black smokers komt, is heel heet, meer dan 400°C, maar het koelt snel af als het zich vermengt met het koude zeewater rondom de schoorsteen. Op een paar centimeter afstand van een black smoker kan het water een aangename 20°C zijn, maar een paar centimeter verder kan het al afgekoeld zijn tot 2°C. Dieren gedijen uitstekend in het warme water rond de heetwaterbronnen.

Kokerwormen

In het diorama van de black smoker bovenaan dit beeldscherm zie je kokerwormen. Een kokerworm heeft geen mond en maag. Hoe overleeft hij dan? De worm absorbeert zuurstof, kooldioxide en waterstofsulfide uit het water om de bacteriën die binnenin hem leven van voedsel te voorzien. De bacteriën maken energierijke chemische verbindingen om zichzelf in stand te houden en hun gastheer, de kokerworm. Deze samenwerking om te overleven noemen we symbiose. Lengte: tot 1,8 meter.

Foto: Model van een blacksmoker uit de collectie van Museon-Omniversum

Een nieuwe manier van denken

Wetenschappers wisten al lang dat er bacteriën zijn die waterstofsulfide (een giftig gas dat ruikt naar rotte eieren) omzetten in voedsel. Maar ze hadden nooit verwacht dat ze hele voedselketens zouden vinden die gebaseerd zijn op waterstofsulfide, afkomstig uit het binnenste van de aarde. Door de ontdekking van kolonies dierlijk leven bij diepzeebronnen, die waterstofsulfide uit hun schoorstenen blazen, moesten wetenschappers hun theorieën herzien over het leven op aarde…en dat op andere planeten.

Zou er leven zijn bij onderwaterbronnen op andere planeten?

Vroeger dachten wetenschappers dat al het leven afhankelijk was van de energie van de zon. Maar bij onderwaterbronnen in de diepzee heeft het leven genoeg aan water, chemische stoffen en hitte uit het binnenste van de aarde. Tegenwoordig denken sommige wetenschappers dat het leven op onze planeet is begonnen bij onderwaterbronnen. Als ze gelijk hebben, kan er ook leven zijn op andere planeten!