Sonophore ermöglicht autonome Beobachtung von Mikronekton‑Gemeinschaften in der Dämmerungszone des Ozeans

Dem Leben in den dämmrigen Mittelschichten des Ozeans zuhören

Tief unter der sonnenbeleuchteten Oberfläche des Ozeans liegt eine weite „Dämmerungszone“, die von kleinen Fischen, Tintenfischen, Garnelen und Quallen bevölkert ist. Diese Lebewesen tragen still und stetig zur Regulierung des Erdklimas bei, indem sie Kohlenstoff in die Tiefsee transportieren und Räuber wie Thunfisch ernähren. Dennoch sind ihre tatsächlichen Bestände und täglichen Bewegungen weitgehend unbekannt, weil sie fernab der Küste leben und nur schwer zu erforschen sind. Diese Arbeit stellt ein neues Instrument namens „Sonophore“ vor, das diese Tiere mithilfe von Schall aufspürt, ohne große Forschungsschiffe zu benötigen, und so die Tür zu ganzjährigen Beobachtungen eines der größten — aber am wenigsten gesicherten — Reservoirs tierischen Lebens unseres Planeten öffnet.

Eine verborgene Welt in der Dämmerungszone

Die ozeanische Dämmerungszone, die sich etwa von 200 bis 1000 Metern Tiefe erstreckt, ist Heimat von Schwärmen kleiner, aktiver Tiere, die als Mikronekton bezeichnet werden. Obwohl sie einzeln nur bescheidene Größe haben, können sie zusammen die größte Wirbeltierbiomasse auf der Erde darstellen. Indem sie nachts zur Oberfläche hinaufwandern, um zu fressen, und tagsüber in die Tiefe zurückkehren, transportieren sie Kohlenstoff, Nährstoffe und Energie durch die Wassersäule und treiben damit die „biologische Pumpe“ an, die Kohlenstoff in der Tiefsee speichert. Dieselben Tiere stützen auch bedeutende Fischbestände, indem sie größere Räuber ernähren. Schätzungen ihrer globalen Gesamtmasse weichen jedoch um fast das Zehnfache voneinander ab, was größtenteils darauf zurückzuführen ist, dass traditionelle Netze und schiffgestützte Erhebungen zu lückenhaft, selektiv und teuer sind, um ein vollständiges Bild zu liefern.

Ein schwimmender Lauscher aus handelsüblichen Bauteilen

Die Forscher gingen dieses Problem an, indem sie zwei weithin verfügbare Technologien kombinierten: autonome Profilbojen, ähnlich denen des globalen Argo‑Programms, und kompakte Echolote, die Schallimpulse aussenden und die Echos einzelner Tiere aufzeichnen. Sie montierten breitbandige akustische Sensoren auf kommerziellen MRV Alto‑Bojen und ließen diese neue Plattform, den Sonophore, frei treiben, während sie wiederholt von der Oberfläche bis etwa 1000 Meter tauchte. Während einer 102‑stündigen Mission vor Tasmanien im Jahr 2025 absolvierten zwei solche Systeme 24 unbemannte Tauchgänge. Die Bojen bewegten sich mit den Strömungen nur wenige Kilometer pro Tag, blieben im Wasser stabil mit minimaler Neigung und sammelten sehr saubere akustische Daten — ein Beleg dafür, dass ein einfaches, modulares Design in realen Bedingungen zuverlässig funktionieren kann.

Tägliche Wanderungen in feinen Details verfolgen

Jeder Tauchgang erzeugte etwa 20.000 akustische Pings und Detektionen von Tausenden einzelnen Organismen. Aus der Stärke der Echos konnte das Team auf die relative Größe jedes Tiers und seine Tiefe schließen und so hochaufgelöste Karten erstellen, wie viele Tiere jede Schicht der Wassersäule besetzten. Die Daten zeigten deutlich Tag‑Nacht‑Unterschiede, die mit täglichen vertikalen Wanderungen übereinstimmen: Bei Tageslicht sammelten sich die meisten Tiere unterhalb von etwa 450 Metern, während nachts viele, insbesondere die größeren, in den oberen 100 Metern anzutreffen waren. Subtilere Veränderungen zwischen 100 und 450 Metern deuteten auf komplexeres Verhalten hin, etwa dass verschiedene Gruppen ihre bevorzugten Tiefen verlagerten oder je nach Lichtstärke besser oder schlechter detektierbar wurden.

Vom Einzelprototyp zum globalen Beobachtungsnetz

Über diese erste Demonstration hinaus skizzieren die Autorinnen und Autoren, wie sich der Sonophore zu einem leistungsfähigen globalen Beobachtungssystem entwickeln könnte. Mit verbesserter Energieverwaltung, besserer Abstimmung zwischen Bojenbewegung und akustischer Abtastung, zusätzlichen Frequenzen und an Bord durchgeführter Datenverarbeitung könnten künftige Versionen die mehrjährigen Lebensdauern standardmäßiger Argo‑Bojen erreichen und kompakte Datensummen per Satellit übertragen. Da die akustische Rückstreuung von Mikronekton inzwischen als Schlüsselgröße für globale Ozean‑ und Klimaüberwachung anerkannt ist, könnten Schwärme solcher Bojen die langfristigen, beckenweiten Messungen liefern, die nötig sind, um Ökosystem‑ und Klimamodelle zu verfeinern und verschiedene Typen von Mittelschicht‑Gemeinschaften zu unterscheiden — von nährstoffreichen Auftriebsgebieten bis zu nährstoffarmen Wirbeln.

Warum das für Klima und Fischerei wichtig ist

Einfach ausgedrückt zeigt der Sonophore, dass es jetzt möglich ist, kostengünstige robotische Sentineln auszusenden, die monatelang bis jahrelang dem Leben in der Tiefsee „zuhören“. Indem verstreute Schiffserhebungen in kontinuierliche, tiefenaufgelöste Aufzeichnungen von Tierdichte und ‑bewegungen verwandelt werden, kann dieser Ansatz die Unsicherheit darüber, wie viel Kohlenstoff Mikronekton in die Tiefsee transportieren und wie viel Nahrung sie für wirtschaftlich wichtige Fische liefern, erheblich verringern. Mit der Erwärmung und Veränderung der Ozeane könnten Flotten solcher schall‑sensitiven Bojen zu einem unverzichtbaren Bestandteil klimaresilienter Meeresbewirtschaftung werden und Wissenschaftlern sowie Entscheidungsträgern helfen, eine verborgene, aber lebenswichtige Komponente des Lebenserhaltungssystems der Erde im Blick zu behalten.

Zitation: Downie, R.A., Jansen, P., Macaulay, G.J. et al. Sonophore enables autonomous observation of micronekton communities in the ocean twilight zone. Sci Rep 16, 11558 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41581-5

Schlüsselwörter: mesopelagisches Mikronekton, ozeanische Dämmerungszone, autonome profilierende Bojen, akustische Überwachung, biologisches Kohlenstoffpump