Das Aquarium
Ein lebendiges Schaufenster zu einer einzigartigen Unterwasserwelt
Wir Menschen besitzen eine natürliche Neugierde für Unbekanntes und Unentdecktes. Und so ist es kaum verwunderlich, dass der durch ein völlig anderes Medium, nämlich Wasser, geprägte Lebensraum eine fast magische Anziehung auf uns ausübt. Auch der angeborene Hang zur Natur, der in einer immer stärker urbanisierten Welt immer weniger Erfüllung findet, steigert dieses Bedürfnis. Eine Reise in diese geheimnisvolle Unterwasserwelt wird möglich durch eine menschliche Erfindung, die den aquatischen Lebewesen ein neues Zuhause außerhalb ihres eigentlichen Lebensraumes gibt, und zugleich das Wissen sowie das Verständnis darüber mehrt: Das Aquarium.
Die ersten ihrer Art wurden vor über 100 Jahren in London (1851), Paris, New York, Hawaii, Berlin und auf Helgoland (1902) eröffnet. Letzteres beispielsweise gewährte einen Einblick in die Unterwasserwelt um Deutschlands einzige Hochseeinsel in der Nordsee. Die 65 km vom Festland entfernt liegende, aus Buntsandstein bestehende, und den Gezeiten unterliegende Insel ist infolge dessen geprägt von einem Felswatt, also felsigem Grund, der durch Ebbe und Flut Lebensbereiche aufweist, die dauerhaft, überwiegend, zeitweilig oder selten von Wasser bedeckt sind. Die sich daraus ergebende Fülle unterschiedlich strukturierter Lebensbereiche hat zu einer Zonierung und dadurch zu einer überdurchschnittlichen Artenvielfalt von Pflanzen und Tieren geführt. Die Präsentation dieses und anderer komplexer Ökosysteme ist der Schwerpunkt heutiger, moderner (Groß-)Aquarien. Zumeist zeigen sie einerseits lokale aquatische Lebensräume, und andererseits solche von überregionalem Interesse, wie z.B. die Unterwasserwelt der Tropen. Natürlich beeinflusst die Lage jedes Großaquariums (≥ 100.000 L) die individuelle Gestaltung, so dass das kühlende oder wärmende Nass entweder aus dem ursprünglichen Lebensraum selbst, also dem Meer, See oder Fluss stammt, oder künstlich vor Ort im Aquarium hergestellt wird. Das künstliche Meerwasser – als heute technisch machbarer Standard – ermöglicht den Aquarien marine Ökosysteme auch fernab der natürlichen Vorkommen, d.h. im Binnenland, für die Besucher erlebbar zu machen. Ein weiterer, das aquatische Leben, limitierender Faktor sowohl in der natürlichen Umgebung als auch in Aquarien ist die Aufrechterhaltung der spezifischen Wasserparameter. Denn an diese sind die Organismen entsprechend ihres jeweiligen Habitats individuell angepasst, und können in diesem nur in gewissen Schwankungsbreiten überleben.
Für die Gewährleistung der Wasserwerte in den Aquarien sind heute meistens sehr komplexe und aufwendige technische Systeme notwendig und in Betrieb. Dabei werden offene, halb offene und geschlossene Kreisläufe unterschieden. Die offenen Systeme beziehen das Wasser aus der Umgebung, und führen es nach Gebrauch und Reinigung wieder in diese zurück. Dies gilt überwiegend für Aquarien, die ausschließlich den ihnen unmittelbar benachbarten Lebensraum abbilden, also Meerwasseraquarien an Küsten oder Binnenlandaquarien an Seen oder Flüssen. Aquarien mit geschlossenen Kreisläufen sind unabhängig von ihrem Standort, weil sie das benötigte (Meer-)Wasser künstlich herstellen. Dazu wird Süßwasser mit den essentiellen Meersalzen in den erforderlichen Verhältnissen gemischt, auf seine Eigenschaften überprüft, und erst dann zur Nutzung freigegeben bzw. den marinen Organismen zur Verfügung gestellt. Der dazu notwendige technische Aufwand ist ein bedeutender Faktor mit zum Teil hohen Kosten, der Aquarien zugleich aber in die Lage versetzt, immer komplexere Ökosysteme zu realisieren und dem Besucher zugänglich zu machen. Dies steigert nicht nur das Interesse der Menschen für die Unterwasserwelt, sondern bietet auch die Möglichkeit auf die zunehmend bedrohliche Lage der entsprechenden Lebensräume hinzudeuten. Auch der Baustoff Beton und der Kunststoff Acrylglas haben den Weg zu den heutigen Aquarien geebnet, die vielfältige und multifunktionelle Erlebniswelten darstellen. Die Erfindung und Verwendung von Acrylglas hat viele Vorteile: Es ist wesentlich leichter als Glas auf Siliziumdioxid-Basis (Sand), haltbarer, pflegeleichter und vor allem verformbarer, so dass die Herstellung und Verwendung von gigantischen, flachen oder gebogenen Scheiben, Tunneln und Kuppeln in heutigen Großaquarien unverzichtbar geworden ist. Aber zu einem adäquaten Zuhause gehören nicht nur die passenden chemischen und physikalischen (sogn. abiotischen) Bedingungen, sondern auch das „Ambiente“, d.h. die biologische Strukturierung der Umgebung. So sind alle Becken eines Aquariums den spezifischen Bedürfnissen der jeweiligen Arten angepasst, und stellen eine Kopie des natürlichen Habitats dar. Und umso naturgetreuer der künstliche Lebensraum gestaltet ist, umso gesünder werden die Lebewesen sein. Ihr Wohl besitzt oberste Priorität, ist es doch die Grundlage ihrer Existenz, und damit für die Zufriedenheit der Besucher eines nachhaltig und erfolgreich agierenden Aquariums.
Ein Aquarienbecken, das das Leben im Felswatt dokumentieren soll, wird also immer eine felsartige Struktur aufweisen, ein Kelpbecken Kelp beinhalten, und ein Korallenriffbecken von unterschiedlichen Korallen geprägt sein. Die notwendigen Ausstattungskomponenten bestehen heutzutage meistens aus künstlichen Materialien (z.B. in Wasser beständige Kunststoffe), und sind sehr detailgetreu gestaltet. Dem geschulten Betrachter werden die Unterschiede zu natürlichen Exponaten aber trotzdem auffallen. Das Aquarium Helgoland zeichnete sich aufgrund seiner exponierten Lage auch durch die Möglichkeit aus, seinen Bewohnern und Besuchern natürlichen Exponate zur Verfügung zu stellen. Denn seine Anbindung an ein meeresbiologisches Forschungsinstitut erlaubte die Nutzung der entsprechenden Infrastruktur. Forschungstaucher lieferten dazu in regelmäßigen Abständen z.B. lebende Braunalgen, wie den Finger- oder Palmentang, als Teil der natürlichen Ausstattung der Becken. Die präsentierte Authentizität der Becken wurde durch zwei weitere Faktoren unterstrichen: Einerseits führte die Verwendung natürlichen Meerwassers, dessen Temperatur sich das ganze Jahr über nur um wenige Grad vom dem aus der natürlichen Umgebung unterschied, zur selben der Jahreszeit entsprechenden spezifischen Biorhythmik (gesteigerte Aktivität im Sommer, reduzierte im Winter). Andererseits war der Eintrag von verschiedenen Meeresbewohnern, wie Seeanemonen oder Fischlarven, in die Becken ohne aktives Zutun möglich, da als Wasserfiltrationsmethode lediglich schonende Sedimentation eingesetzt wurde.
In Aquarien mit geschlossenen Kreisläufen, bei denen die Wasserreinigung mittels Sanddruckfiltern erfolgt, und das Wasser mit hohem Druck durch Sand gepresst wird, sind die Überlebenschancen eher gering. In Aquarienbecken mit artgerechten Wasserparametern und artspezifischer Habitatgestaltung werden die Bewohner von den guten Lebensbedingungen profitieren. Aber ein weiterer Faktor hat entscheidenden Einfluss: Ausreichendes und artspezifisches Futter. Denn hungrige Fische fressen sich wie in der Natur gegenseitig, so dass irgendwann nahezu leere Becken das Resultat wären. Das führt aber auch dazu, dass in Aquarien nur wohlgenährte Fische anzutreffen sind, denn sie müssen keine großen Entfernungen zurücklegen, um zu neuen Futterquellen zu gelangen. Die räumliche Separation bei der Fütterung spielt aber in Aquarien sehr wohl eine wichtige Rolle, nämlich um Räuber und potenzielle Beute, die durchaus im selben Becken leben können, nicht auf den gegenseitigen Geschmack zu bringen. Der erfolgreiche Betrieb eines Aquariums erfordert in vielerlei Hinsicht eine exzellente organisatorische und logistische Planung, um alle Facetten zu würdigen und entsprechende Maßnahmen zu implementieren. Inzwischen sind die Rahmenbedingungen für die Haltung relativ vieler aquatischer Organismen bekannt. Sogar Meeresbewohner aus der Tiefsee können in Aquarien gehalten werden, denn viele bewegen sich im Zuge der Nahrungssuche in täglichen Wanderungen von ihren angestammten Tiefen an die Meeresoberfläche und wieder zurück, sind also Druckschwankungen gewohnt und an diese angepasst. Vieles ist aber noch nicht erforscht, und gerade die konstanten Bedingungen in den Großaquarien stellen hervorragende Möglichkeiten zur Erforschung der Pflanzen und Tiere dar. Die riesigen Becken mit Millionen Litern Fassungsvermögen – wie zum Beispiel dem Zentralbecken vom S.E.A. Aquarium in Singapur mit 18 Millionen Litern – geben auch Raum für Artenschutz. Und als Ort des Erlebens und Verstehens sind Aquarien geradezu prädestiniert für eine gezielte Wissensvermittlung über die präsentierten Lebensräume und seine Erforschung. Sie bieten außerdem die Möglichkeit der Etablierung von Wissenschaft als zentralen, institutionellen Bestandteil zukünftiger Aquariengenerationen, bis hin zu einer durch den Besucher geprägten, aktiv ausgeübten Forschung (Citizen Science) in Zusammenarbeit mit etablierten und fachimmanenten Wissenschaftlern. Forschung zum Anfassen und Mitgestalten. Aquarien können und werden als interdisziplinäre Kompetenzzentren einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis und Erhalt unseres Planeten sowie seiner Bewohner beitragen. Kommen Sie mit auf eine faszinierende Reise unter Wasser, um auch die Welt über Wasser besser verstehen zu können.
Forschung im Aquarium
Einblicke in die Methodik, den Versuchsaufbau und die Durchführung in von Menschenhand geschaffenen Wasserkörpern
Wissenschaft – Des Erkennens der Gründe wegen
„Rerum cognoscere causa – Des Erkennens der Gründe wegen“ als Leitspruch des Berliner Tagesspiegel umschreibt den Selbstzweck der Wissenschaft in perfekter Weise. Denn sie hinterfragt die von der Natur und Menschenhand gegebenen Zusammenhänge, und versucht allgemeingültige Erkenntnisse abzuleiten, mittels derer die Lebensgestaltung optimiert werden kann. Dieses Prinzip entstammt ebenfalls der Natur, denn Anpassung aufgrund von Wissen erlangt durch Neugier und Erfahrung sichert das Überleben. Dieser Anpassungsprozess hat maßgeblich zur Evolution und damit einer wissensbasierten, verbesserten Existenz beigetragen. Diesem Umstand verdanken wir heute unseren entsprechend hohen Lebensstandard, und die Tatsache, dass die menschliche Lebensspanne auf diesem Planeten immer länger wird. Da die Steigerung der Lebensqualität bis zum heutigen Tage in überwiegendem Maße mit einer anwachsenden Nutzung der natürlichen Ressourcen einhergegangen ist, bedarf es zukünftig vermehrte Anstrengungen diese nachhaltig zu gestalten, um zu verhindern, das wir Menschen als einzige Art auf der Erde uns selbst der Existenzgrundlage berauben. Die Ausweitung der menschlichen Lebensräume, Klimawandel und Biodiversitätsverlust sind zentrale Erscheinungen, die diese anthropogen bedingten Veränderungen deutlich machen. Aber auch in dieser Situation liefert die WISSENSCHAFT den entscheidenden Beitrag für einen verantwortungsvollen Umgang mit der Umwelt durch FORSCHUNG.
Was ist nun Wissenschaft, und wie funktioniert sie?
Der grundlegende Ansatz besteht darin eine Nullhypothese zu formulieren, und durch Untersuchungen und Experimente sowie deren Ergebnisse zu überprüfen, ob sie bestätigt (Verifizierung) oder widerlegt (also nicht bestätigt; Falsifizierung) werden kann.
Wie werden Untersuchungen bzw. Experimente durchgeführt?
Vor jeder Untersuchung, jedem Versuch bzw. Experiment muss eine detaillierte Planung erfolgen, im Zuge derer der Versuchsaufbau, die Durchführung und die Auswertung festgelegt werden. Das heißt die Zahl der zu untersuchenden Objekte, das dafür nötigte Equipment, die notwendige Anzahl an Personal (Forscherinnen und Forschern), sowie die Auswertungsmethodik werden ermittelt bzw. strukturiert. Für aussagekräftige Untersuchungen bzw. Experimente ist es außerdem von ausschlaggebender Bedeutung, lediglich nur einen einzigen – das mögliche Ergebnis beeinflussenden – Parameter zu variieren, und alle anderen konstant zu halten. Denn sonst ist nicht nachvollziehbar welcher Parameter zur Veränderung des potenziellen Resultats geführt hat. Zusätzlich zu einem adäquaten Versuchsaufbau muss auch die Durchführung (wiederholter Messungen) immer demselben Prozedere unterliegen. Sonst können nicht reproduzierbare Ergebnisse infolge des veränderten Ablaufs entstehen. Außerdem ist auch darauf zu achten, dass die erfolgenden Messungen das Ergebnis nicht beeinträchtigen. Da sie das aber nach HEISENBERG immer tun, ist es auch deswegen notwendig alle Messungen immer in derselben Art und Weise durchzuführen, damit sie als immer gleiche, quasi systemimmanente Faktoren auftreten, und dadurch vernachlässigt werden können. Und schließlich muss die Ergebnisauswertung in geeigneter Weise erfolgen. Das heißt, dass man sich darüber bewusst sein muss, dass nahezu jede Form eines beispielsweise statistischen Auswertungsverfahrens eine Informationsreduzierung darstellen kann, also Ergebnisausprägungen wegfallen, weil sie mit der einen oder anderen Auswertungsmethode nicht erfasst werden. Des Weiteren können manchmal Untersuchungen oder Versuche nur unter sehr begrenzten Versuchsressourcen stattfinden, so dass quasi nur eine bestimmte, begrenzte Anzahl an Wiederholungsuntersuchungen (Experimenten) möglich ist. Im Vorfeld (also bei der Versuchsplanung) muss darauf geachtet werden, dass alle gewünschten Informationen auch gewonnen werden. Die Komplexität wissenschaftlicher Untersuchungen ist oft viel größer als anhand der häufig sehr komprimierten Ergebnisse sichtbar wird. Auch die schwierigen Bedingungen unter denen wissenschaftliche Untersuchungen z.T. durchgeführt werden, werden häufig unterschätzt.