Ozeanografie Tierische Meeresforscher


Ungewöhnliche Helfer sammeln Messdaten aus dem Meer: Mit Sensoren beklebte Robben messen die Temperatur und den Salzgehalt des Wassers. Vielleicht bekommen sie bald Roboter-Konkurrenz.
Von Sven Titz

Jedes Jahr im späten Südsommer häuten sich auf der Marion-Insel zwischen Südafrika und der Antarktis die See-Elefanten. Das ist die ideale Gelegenheit für Joachim Plötz und sein Team vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven: Zunächst betäuben die Biologen die bis zu vier Tonnen schweren Kolosse mit einer Spritze. Anschließend kleben sie den Tieren einen Satellitensender mit Antenne auf den Kopf. "Wir verwenden einen Zweikomponentenkleber aus Kunstharz", sagt Plötz. Der Sender - ungefähr so groß wie eine Zigarettenschachtel - stört die See-Elefanten kaum.

Bis zu 1500 Meter tief tauchen die Tiere, 30 bis 40 Mal am Tag. Die Sensoren in den aufgeklebten Kästchen registrieren die Position, die Tauchtiefe, die Wassertemperatur und den Salzgehalt. Wann immer die größten Robben der Welt an die Meeresoberfläche kommen, senden die Transmitter alle Daten an die amerikanisch-französischen Argos-Satelliten - von dort gelangen sie zu den Forschern in Bremerhaven.

"Solche Projekte boomen derzeit", berichtet Plötz. Die Idee, Robben als "Messplattform" für die Ozeanografie zu nutzen, gebe es schon seit den 80er Jahren. Aber erst jetzt seien die Sensoren klein und leistungsfähig genug geworden, um die Anforderungen der Meeresforscher zu erfüllen. Die Körperwärme der See-Elefanten verfälscht die Temperaturwerte kaum, denn die Tiere sind hervorragend wärmeisoliert, sagt Plötz. "Im Winter bleiben auf ihrem Fell sogar die Schneeflocken liegen, ohne zu schmelzen".

Sensor an der Haiflosse

Den meisten Meeresforschern reiche die Genauigkeit der Messdaten aus, stimmt Steven Bograd zu. Der Ozeanograf an der National Oceanic and Atmospheric Administration im kalifornischen Pacific Grove ist an dem Forschungsvorhaben "Tagging of Pacific Pelagics" (TOPP) beteiligt. Auch in diesem Projekt werden Meerestiere mit Sensoren versehen. Die Forscher des TOPP-Teams haben außer See-Elefanten schon Seelöwen, Meeresschildkröten, Wale und sogar Haie mit Sensoren ausgestattet.

Wale sind allerdings nicht ganz unproblematisch. Denn die Sensoren müssen mit einer Saugscheibe angeheftet werden, und die löst sich leicht. Haie hingegen besitzen in der Rückenflosse einen perfekten Körperteil für die Messinstrumente: Weil sie oft aus dem Wasser ragt, kann der Sensor die Messdaten besonders gut funken.

"Die tierischen Ozeanografen könnten in künftigen Ozeanmesssystemen eine wichtige Rolle spielen", sagt Bograd. "Außerdem lernen wir, wie die Meeresbedingungen - Temperatur und Strömungen - das Verhalten der Tiere beeinflussen".

Albatrosse messen die Wassertemperatur

Das TOPP-Projekt ist Teil eines noch umfangreicheren Vorhabens, des 150 Millionen US-Dollar teuren Ocean Tracking Network, das von der kanadischen Dalhousie University in Halifax geleitet wird. Tausende von Meeresbewohnern weltweit - darunter auch viele Fische - sollen in den kommenden zehn Jahren mit Sensoren bestückt werden. Selbst Albatrosse werden künftig mit Minisensoren an den Füßen versehen - wenn die Vögel auf dem Wasser landen, sollen die Geräte die Temperatur der Meeresoberfläche messen. Nebenbei wird das Ocean Tracking Network nützliche Daten für Fischereiunternehmen liefern, um den Fang zu erleichtern, andererseits aber auch eine Überfischung zu vermeiden.

Roboter verhalten sich wie Fischschwärme

Von so handfesten Anwendungen ist die Mathematikerin und Ingenieurin Naomi Leonard noch ein ganzes Stück entfernt. Die Forscherin an der University of Princeton arbeitet ebenfalls an der Schnittstelle zwischen mariner Tierwelt und Ozeanphysik: Sie baut Roboter, die sich wie Fische verhalten: "Fische reagieren in Schwärmen vor allem darauf, was die Nachbarn tun, gleichzeitig suchen sie nach Futter." Angeregt von diesem Konzept entwickelte ihre Forschungsgruppe eine Software für die Fortbewegung der "Glider" genannten Meeresroboter.

"Jeder Glider ist identisch programmiert", sagt Leonard. Nur in einem Punkt weicht ihr Konzept von den Fischschwärmen ab: Alle drei Stunden erhalten die Roboter koordinierende Kommandos von einem zentralen Computerserver in Princeton, mit dem sie über Satelliten und breitbandige Internetverbindungen kommunizieren.

Am Nachbarn orientieren für maximale Datenausbeute

Die "Glider" bewegen sich allein durch die Veränderung der Auftriebskraft vorwärts, hinauf und hinunter - eine Wasserpumpe im Inneren reguliert den Auftrieb, künstliche Flossen bestimmen die Richtung. Nicht nur die Temperatur und den Salzgehalt des Wassers zeichnen die Meeresroboter auf; sie haben außerdem ein GPS-Navigationsgerät an Bord. Hinzu kommen Sensoren für Messgrößen, für die sich Biologen interessieren, wie zum Beispiel Leuchterscheinungen im Wasser - die Chlorofluoroeszenz und die Biolumineszenz.

Mitte August wurden die Glider nahe der Monterey Bay in einem 20 mal 40 Kilometer großen Areal erfolgreich getestet. "Wir haben kaum eingegriffen, sondern nur beobachtet, wie sich der Roboterschwarm bewegt", berichtet Leonard. Die Automatisierung soll so groß wie möglich sein. Die Wissenschaftlerin will außerdem vermeiden, Messwerte doppelt und dreifach aufzeichnen - die Roboter sollen sich von selbst so geschickt verteilen, dass sie die größtmögliche Menge an Information liefern.

Einsatz bei Tsunamis oder Giftunfällen

Eines Tages, so hofft die Ingenieurin, wird ein Roboterschwarm selbständig das aufgewühlte Meer unter einem Sturm oder in einem Tsunami untersuchen können. Auch für die Analyse von Giftstoffen bei einem Chemieunfall könnte diese Technik künftig eingesetzt werden. Robben würde man wohl kaum in solche Gebiete schicken - selbst wenn sie einen Sensor auf dem Kopf trügen.


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