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Zeitfragen | Beitrag vom 16.01.2020

Wasser Eine rätselhafte Flüssigkeit

Von Marko Pauli

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Eine türkis gefärbte Wasseroberfläche mit unterschiedlichen Farbschattierungen (Unsplash / Lars Zhang)
Warmes Wasser gefriert schneller als kaltes - eine von vielen Merkwürdigkeiten rund ums Wasser. (Unsplash / Lars Zhang)

Wasser ist ein Geschenk des Kosmos. Aber eines, das voller Rätsel steckt: So kann Eis auch heiß sein - oder schwarz. Und in Gewässern leben Milliarden unerforschter Mikrobenarten. Im Kampf gegen den Klimawandel könnten sie eine wichtige Rolle spielen.

Was ist Wasser?

Nach dem Urknall entstand das Universum. Seine Masse besteht zu etwa dreiviertel aus Wasserstoff. Sauerstoff ist das dritthäufigste Element und wie Wasserstoff auch sehr verbindungsfreudig. Überall haben sie sich zusammengetan, schreibt der Physiker Philip Ball in seinem Buch "H2O - Biographie des Wassers":
"In den unermesslichen Weiten des interstellaren Raums vereinigen sich diese beiden Elemente - und dort entstehen der Nil, das Arabische Meer, die Wolken und die Schneeflocken, die Zellflüssigkeit, die Eisebenen Neptuns und wer weiß welche anderen Flüsse, Ozeane und Regentropfen auf Welten, die wir niemals zu Gesicht bekommen werden."

Im entstandenen Kosmos sammelten sich Gase und Staub und formten felsige Brocken, die bald ineinander krachten. Andere Brocken, von weit her kommend und mit vereistem Wasser anreisend, taten es ihnen nach. So entstand die Erde. Millionen Jahre später kühlte sich der glühende Planet langsam ab.

"Eines Tages dann, irgendwo zwischen 4,4 und 4 Milliarden Jahren in der Vergangenheit, war die Temperatur ausreichend gefallen, um das Wasser kondensieren zu lassen. Am Himmel taten sich Wolken auf, und die Ozeane regneten herab."

Ausgesprochen kontaktfreudige Moleküle

Die kleinste Einheit Wasser ist H2O, die wahrscheinlich einzige chemische Formel, die jeder kennt: zwei Atome Wasserstoff und ein Atom Sauerstoff. Schaut man sich die Wassermoleküle genauer an, offenbart sich eine auffällige Lebendigkeit - oder sagen wir lieber Kontaktfreudigkeit.

"Von allen bekannten Flüssigkeiten ist Wasser wahrscheinlich die, die am meisten untersucht und am wenigsten verstanden wird." Das sagte Felix Franks, einer der wenigen echten Fachleute für die Physik und die Chemie des Wassers. Wasser weist über 70 Anomalien auf, heißt, es verhält sich oft ungewöhnlich. Da ist zum Beispiel die Dichte-Anomalie: Flüssigkeiten ziehen sich normalerweise zusammen, werden dichter, je kälter es wird. Bei Wasser gilt das nur bis vier Grad, darunter dehnt es sich plötzlich aus. Deshalb schwimmt Eis in Seen oben, während die Wassertiere unten auf dem Grund überleben können.

Eine weitere Anomalie ist der Mpemba-Effekt, benannt nach einem tansanischen Wissenschaftler, der entdeckte, dass warmes Wasser schneller gefriert als kaltes. Manchmal zumindest. Eigentlich hat Mpemba den Effekt wiederentdeckt, denn bereits Aristoteles hat ihn beschrieben. Wissenschaftlich erklärt ist er bis heute nicht.

Die Anomalien hängen mit dem immer wieder variierenden Sozialverhalten der Wassermoleküle zusammen. Jedes verfügt quasi über vier Haken, mit denen es vier andere Moleküle einfangen kann. So entstehen Wasserstoffbrücken, die in flüssigem Zustand einen Bruchteil von Sekunden halten, bevor neue gebildet werden. Computermodelle flüssigen Wassers zeigen ein sich ständig änderndes verrücktes Klettergestell.

Eis, halb so heiß wie die Sonne

Wenn Wasser zu Eis wird, erstarren die sonst so lebendigen Moleküle und formieren sich zu Kristallen. Doch Eis muss nicht unbedingt kalt sein, weiß der Physiker Marius Millot, er hat welches hergestellt, das halb so heiß ist wie die Sonne:

"Das Eis in unserem Alltag existiert bei niedriger Temperatur und hat eine hexagonale kristalline Struktur, dieses wird 'ice one' genannt. Doch wenn man es zusammendrückt, kann man sogar bei Raumtemperatur Eis bilden. Damit experimentieren Forscher jetzt schon seit über einem Jahrhundert und wir haben 19 verschiedene Formen von kristallinem Eis entdeckt. Die meisten von ihnen existieren unter hohem Druck."

Das superionische Eis ist Ice XVIII. Das Team um Marius Millot hat Wasser mit einem der stärksten Laser weltweit beschossen, die Folge waren eine Temperatur von mehr als 1700 Grad und ein Druck, drei bis vier Millionen Mal höher als der Luftdruck auf der Erde. Außerdem zeigte es eine besondere Leitfähigkeit, einen superionischen Zustand. Das Eis ist teils fest, teils flüssig.

"Superionisches Eis ist wirklich sehr ungewöhnlich", sagt Millot. "Es ist schwarz und es absorbiert Licht. Und dann hat es diese sehr ungewöhnliche Eigenschaft, dass es auf halbem Weg zwischen einem Festkörper und einer Flüssigkeit ist. Im superionischen Eis ist der Sauerstoff in einem festen Muster angeordnet und erzeugt dreidimensionale Kristallgitter. Der Wasserstoff aber fließt in diesem Gitter wie eine Flüssigkeit."

Ist im Inneren von Uranus und Neptun superionisches Eis?

Die geheimnisvolle Substanz existierte nur Bruchteile von Sekunden. Im Innern der Eisriesen Uranus und Neptun könnte dieses Eis Normalität sein.

"Weil alle Planeten heiß geboren wurden, sind sie es in ihrem Inneren immer noch. Das gilt auch für größere Planeten wie Neptun und Uranus", erklärt Millot. "Wir glauben, dass ein ziemlich großer Teil der Planeten aus Wasser besteht, das unter Druckbedingungen von Hunderten Gigapascal und Temperaturen von Tausenden Grad existiert, und unsere Experimente legen nahe, dass dieses Wasser superionisches Eis ist."

Insbesondere in seinem gefrorenen Zustand zeigt Wasser außergewöhnliches Verhalten. Das lässt sich nicht nur im Labor nachvollziehen. Stellt man z.B. destilliertes Wasser in einer sehr reinen Flasche vorsichtig ins Tiefkühlfach, bleibt es bis minus 40 Grad flüssig. Bis man es ausgießt, dann lässt sich beobachten, wie es augenblicklich zu Eis wird.

"Wasser ist sehr faszinierend, all diese Phasen und kristallinen Strukturen. Wenn man es abkühlt und auf einen vergleichsweise bescheidenen Druck komprimiert, dann gibt es eine Fülle von faszinierenden Verhaltensweisen, amorphe Phasen mit verschiedenen Wasser-Flüssigkeiten, verschiedenen Anordnungen der Moleküle, sogar in der flüssigen Phase."

Amorphes, sprich ungeordnetes Eis entsteht, wenn die Wassermoleküle so schnell gefrieren, dass sie keine Zeit haben, sich zu einem Gitter anzuordnen. Solche Eisformen tauchen im interstellaren Raum häufig auf, sie lassen sich aber auch im Labor herstellen. Forscher haben -140 Grad kaltes, amorphes Eis ganz langsam erwärmt und dann festgestellt, dass sich dieses in zwei verschiedene zähe Flüssigkeiten umwandelt. Das Team um die schwedischen Physiker Anders Nilsson und Lars Petterson vermuten, dass beide Arten Wasser auch bei Zimmertemperatur existieren und kommen zu dem Schluss:

"Wasser ist keine komplizierte Flüssigkeit, sondern zwei einfache Flüssigkeiten in einer komplizierten Beziehung."

Hat Wasser ein Gedächtnis?

Ob Wasser auch bei Zimmertemperatur aus zwei Flüssigkeiten besteht, konnte bisher nicht nachgewiesen werden, die Moleküle vermischen sich zu schnell. Eis ist da besser zu untersuchen. Marius Millot hofft, durch seine Experimente mit superionischem Eis weitere unbekannte Gestalten des Wassers zu entdecken:

"Bei jeder Untersuchung entdecken wir neue seltsame Phänomene, wahrscheinlich können wir ewig weitermachen und ungewöhnliche und exotische Eigenschaften des Wassers kennenlernen."

Manchmal sind diese allerdings auch nur vermutet, das zeigt die Geschichte der Wasserforschung. Da ist zum Beispiel das sogenannte "Polywasser". In den 60er-Jahren meinten russische Wissenschaftler entdeckt zu haben, dass Wasser, in sehr enge Röhrchen gepresst, eine zweite, ungewöhnlich dichte und zähe Flüssigkeit ausbildet. Es folgten wissenschaftliche Publikationen und die Annahme, dass dieses Polywasser tatsächlich existiert. In Zeitungen wurde frohlockt, dass sich wohl schon bald Möbel aus Wasser herstellen ließen. Als ein Wissenschaftler warnte, ein Tropfen davon könnte eine Kettenreaktion in Gang setzen und Ozeane zu Meeren aus Wachs machen, setze beinahe Panik ein. Am Ende zeigte sich, dass das vermeintliche Polywasser bloß Verunreinigungen in den Versuchslaboren waren.

Der französische Immunologe Jaques Benveniste konnte 1988 immerhin im Fachblatt "Nature" davon berichten, dass Wasser über ein Gedächtnis verfügt. Eine einmal vorhandene Substanz hinterlässt einen Abdruck im Wasser, behauptete er, der auch dann noch nachgewiesen werden kann, wenn rein rechnerisch kein Molekül der Substanz mehr enthalten sein dürfte. Zur Unterstützung der Homöopathie wird Benveniste immer noch zitiert. Doch in unabhängigen Versuche zeigte sich dieser Effekt nicht. Benveniste stand bald isoliert da, blieb bis zu seinem Tode aber vom Wassergedächtnis überzeugt.  

Wie lebendig ist Wasser?

Vor etwa 3,7 Milliarden Jahren sind in einer Uratmosphäre chemische Prozesse abgelaufen, die zu ersten organischen Verbindungen geführt haben. Diese sollen sich, so die Theorie, in den Urozeanen angereichert haben. Wie genau, ist umstritten.

Die einen sagen, dass Schlote in den Tiefen des Urmeeres einen Chemiecocktail ausspuckten, aus dem organische Verbindungen wuchsen. Andere vermuten, dass die wichtigsten Bausteine für Leben aus dem All kamen. Denn im Inneren von Meteoriten wurden organische Substanzen nachgewiesen.

Die ersten Organismen waren jedenfalls Einzeller, die irgendwann in der Lage waren, Wassermoleküle zu knacken und so Wasserstoff als Nahrung zu gewinnen. Dadurch wurde Sauerstoff frei und gelangte in eine zuvor lebensfeindliche Atmosphäre. Die Mikroben im Wasser schufen die Grundlagen für das Leben an Land.

Sie leben auch heute noch in den Meeren, und das nicht zu knapp: Bis zu 90 Prozent der Biomasse in den Ozeanen besteht aus Mikroben.

Freundliche Mikroben halten das Meerwasser sauber

Wasser und Mikroben sind quasi schon immer auf der Erde und auch sonst kaum voneinander zu trennen. Man muss nur einen Tropfen aus irgendeiner Stelle eines Ozeans nehmen und ihn mit einem der modernen DNA-Sequenzierer untersuchen, wer die dort zu findenden Lebewesen zählen und ihre genetische Informationen ordnen möchte, hätte sehr viel zu tun.

"Wenn man schwimmt und man schluckt Wasser, nimmt einen Schluck Salzwasser, kann man dann vielleicht eine Million Zellen gerade geschluckt haben", sagt die Meeresforscherin Antje Boetius. "Nun sind das alles freundliche Meeresbakterien, fast alles, die scheren sich eigentlich gar nicht um den Menschen und tun uns auch nichts, im Gegenteil, die halten das Meerwasser sauber." 

Antje Boetius, Direktorin des Alfred-Wegener-Instituts bei einer Rede (picture alliance / dpa / Carmen Jaspersen)Antje Boetius, Direktorin des Alfred-Wegener-Instituts (picture alliance / dpa / Carmen Jaspersen)

Antje Boetius ist Leiterin des Alfred-Wegener-Instituts in Bremerhaven. Die Meeresforscherin ist Fürsprecherin der kaum beachteten Kleinstlebewesen in den Ozeanen. Sie ermöglichen schließlich auch heute noch Leben. Algen und Bakterien bilden zum Beispiel das Phytoplankton, das organische Substanzen produziert, die die Grundlage für die Nahrungskette des Meeres sind. Und wenn es Meersalze und Kohlenstoff bei Sonnenlicht aufspaltet, sorgen sie auch für einen Großteil des Sauerstoffs, der von den Meeren in die Atmosphäre aufsteigt.

"Wenn man jetzt einen Atemzug macht und dann noch einen, dann ist ein Atemzug von den Pflanzen an Land, und ein Atemzug ist von den kleinen Einzellern im Meer. Im Meer gibt es ja keine Bäume und Gräser, aber da gibt's einzellige Algen und die machen genau die Hälfte vom Sauerstoff, den wir atmen. Und deswegen muss man auch wieder sagen: Das ist doch verrückt, was die Meere alles für uns leisten, ohne dass wir darüber nachdenken."

Mikroben fressen Öl und Methan

Mikroben spielen häufig eine positive Rolle im Meer, weiß Antje Boetius. Sie wies Bakterien im Meeresschlamm nach, die große Mengen des starken Treibhausgases Methan fressen und so davon abhalten, in die Atmosphäre zu gelangen.

"Meine Lieblingsmikroben im Meer, an der Oberfläche, sind die, die Erdöl fressen können, weil, es kommt ja nicht nur durch Unfälle, sondern vor allen Dingen auch natürlich Erdöl aus dem Meeresboden raus, und die Meere sind ja eigentlich sauber weitestgehend, weil es eben diese kleinen Helfer gibt, die zum Beispiel Erdöl beseitigen, weil sie es auffressen."

Dort, wo sie leben, in wärmeren Gewässern, können sie es schnell abbauen. Das Öl etwa, das BP mit der "Deepwater Horizon" im Golf von Mexiko verlor, war schon nach wenigen Jahren fast komplett abgebaut, das der "Exxon Valdez" in Alaska dagegen belastet immer noch die Umwelt. Nur ein Prozent der in den Meeren lebenden Mikroben ist bisher bekannt. Antje Boetius schätzt, dass dort bis zu eine Milliarde unbekannte Arten von Mikroben leben:

"Kann man sich gar nicht vorstellen. Das bedeutet nämlich eigentlich, dass die Erde uns ein fremder Planet ist."

Ein unsichtbares und unbekanntes Reich. Mikroben sind in ihrem Wirken oft sehr spezialisiert, ihre Einsatzmöglichkeiten für den Menschen scheinen nahezu grenzenlos.

Mikroben fressen auch Plastik...

Plastik. Zehn Millionen Tonnen landen jährlich in den Meeren, Tendenz steigend.

Große Plastikteile bilden in allen Ozeanen riesige Strudel und die Menge an Mikroplastik ist Schätzungen zufolge schon halb so groß wie die Menge an Plankton.

Mikroben leben überall und unter extremen Bedingungen, je nach Nahrungsvorliebe. Es gibt kaum etwas, was Bakterien nicht fressen. Insofern liegt es auch nicht fern, nach welchen zu suchen, die auf Plastikmüll spezialisiert sind.

In der Abteilung für Mikrobiologie und Biotechnologie an der Universität Hamburg wurden Bakterien gefunden, die Polymere abbauen, den Grundbestandteil von Plastik. Wolfgang Streit leitet die Abteilung.

"Das ist ein Inkubationsraum, 37 Grad", erklärt er. "Davon haben wir mehrere und da reichern wir verschiedene Mikroorganismen an, aber nicht als Einzelorganismen, sondern im Konsortium. Uns interessiert es gar nicht, wer da wirklich drin ist. Hauptsache, die bauen die Polymere ab."

An den Wänden des Labors hektisch rudernde Greifarme, sie halten Reagenzgläser mit Mikroben und simulieren Meeresbedingungen.

"Wir wollen nicht, dass sich die Fasern und Polymere nur unten absetzen." Wolfgang Streit zeigt eine kleine durchsichtige Petrischale, hier werden Mikroben in einem Nährmedium vervielfältigt:

"Da drauf haben Sie verschiedene Organismen, die Polyethylenterephthalat, also PET, abbauen. Man sieht denen das jetzt nicht an, wenn ich diese Organismen aber aufschließe und auf so eine Petrischale packe, die jetzt entweder eine PET-Folie drin hat, oder PET-Nanopartikel drin hat, dann sehen Sie, hauen die Enzyme da so ein Loch rein und bauen das Zeug ab."

... aber leider sehr langsam

Ein kleines Loch in einer hauchdünnen Folie.

"Da sind jetzt ein paar hundert, vielleicht 200 Bakterien drauf, die wir praktisch durchsuchen, um die richtigen zu finden, die dann diese Löcher in diese PET-Nanopartikel-Platten reinbohren", sagt Streit. "Ja, und das sind dann die für uns interessanten Kandidaten, die diese Höfe machen, und mit denen können wir dann weiterarbeiten.

Eine Plastikverpackung treibt unter Wasser im Meer. (imago / Westend61)Mikroben, die Polymere fressen, könnten hilfreich sein - würden sie schneller arbeiten. (imago / Westend61)

Die Mikrobiologen können gemeinsam mit Verfahrenstechnikern theoretisch große Mengen geeigneter Bakterien heranzüchten. Doch die lassen sich jetzt nicht einfach ins Meer werfen:

"Das geht nicht, weil, wenn man ganz ehrlich ist, gibt es nur für zwei von den meist benutzten Plastiksorten Enzyme. Es gibt lediglich Enzyme, die das Polyethylenterephthalat umsetzen und einige Enzyme, die Polyurethanschäume umsetzen. Für alle anderen wichtigen Kunststoffe gibt es keine verfügbaren Organismen oder verfügbaren Enzyme, die die Polymere angehen. Und selbst wenn man dann solche Enzyme oder Mikroorganismen hat, dürfte das sehr schwierig sein, die jetzt einfach ins Meer auszusetzen, der Verdünnungseffekt ist immens."

Die bisher gefundenen Bakterien gehen mit ihrem Plastikverzehr zudem recht langsam vor, benötigen hunderte Jahre für eine Flasche.

"Wenn man jetzt in 500, 1000 Jahren wiederum auf die Erde kommt und schaut, wo ist das, dann wird man sicherlich - wir haben eine Eisenzeit gehabt, eine Bronzezeit gehabt, dann wird man so eine Plastikzeit finden", sagt Streit.

Bei größeren Temperaturen setzen Mikroben CO2 frei

Plastikzersetzende Organismen sollten eingesetzt werden, bevor das Plastik in die Meere gelangt, also in den Flüssen und Kläranlagen. Und irgendwo gibt es womöglich auch welche, die besser und schneller arbeiten. Die Forscher um Wolfgang Streit suchen sie in Gegenden, wo sie sich wohl fühlen könnten, im Schlamm des Hamburger Hafens etwa oder an stillgelegten Bohrlöchern:

"Rohöl hat eben genau diese Polymere oder so ähnliche Polymere, wie wir sie bei den verschiedenen Kunststoffen haben, sodass wir dort wahrscheinlich auch mikrobielle Communitys haben, die genau diese Polymere angehen können und vielleicht sogar abbauen können."

Sie schaffen Luft zum Atmen, halten CO2 und Methan zurück, sie reinigen die Ozeane von Erdöl und Plastik. Mit der menschenverursachten Klimaerhitzung allerdings könnten die winzigen Helfer zu gefährlichen Gegenspielern werden, weiß Antje Boetius:

"Wenn es ein paar Grad wärmer wird, arbeiten die schneller, und wir kennen aus vielen Versuchen mit Wasser, mit Meeresboden: Wenn es wärmer wird, wird von den Mikroben auch mehr CO2 gemacht."

In der Fachzeitschrift "Nature Reviews Microbiology" hat Antje Boetius gemeinsam mit rund 30 Mikrobiologen aus aller Welt einen Aufruf, eine Warnung veröffentlicht, Mikroben bei der Erforschung des Klimawandels nicht länger zu ignorieren. Sie weisen dort auf den Permafrost hin, in dem alte Pflanzenreste verborgen liegen, die einen gigantischen Kohlenstoffspeicher darstellen. Wenn die freigesetzt werden und Mikroben nur einen Teil davon veratmen, würden sich die Temperaturen noch mehr erhöhen als bisher geschätzt.

"Das sind da wirklich große Flächen der Erde, die gefroren sind: Sibirien, Alaska, Kanada. Da kommt aber jetzt alles ins Tauen durch die Erwärmung, und das geht auch recht schnell voran. Was dort gefroren liegt im Permafrost, ist insgesamt fast zweimal so viel Kohlenstoff, wie schon in der Atmosphäre ist, das sind also erhebliche Mengen. Wenn man sich vorstellt, das würde alles auftauen, dann haben wir wirklich Probleme, weil, das sind dann noch mal mehrere Grad Durchschnittstemperatur global obendrauf."

Mikroben im Meer vollbringen in einer intakten Umgebung Leistungen, von denen alle Lebewesen auf dem Planeten profitieren. Wenn es zu warm wird oder sich die Zusammensetzung des Meerwassers zu stark verändert, wird sich das verändern.

"Das ist dann immer ein großes Problem, dann müssen wir Menschen anfangen, eine Leistung der Natur zu bezahlen, die wir gerade kaputt gemacht haben. Was für eine Verschwendung."

Grundwasser - ein Reich kaum bekannter Kleinstlebewesen

Wasser, dieser kosmische Saft, zeigt die einzigartige Fähigkeit, in mehr als einer physikalischen Form aufzutauchen: flüssig, fest und gasförmig. Letzteres ist für den hydrologischen Kreislauf von entscheidender Bedeutung, denn der größte Teil des Wassers, der als Regen fällt, ist zuvor als Verdunstung von der Meeresoberfläche in den Himmel aufgestiegen. Es dauert etwa zehn Tage, bis dieses gasförmige Wasser kondensiert und als Regen fällt und etwa zwei Wochen, bis es wieder im Meer ankommt.

Ein kleiner Teil des Regenwassers dringt in den Boden ein, sickert durch den obersten, belebten Teil der Erdkruste, bahnt sich seinen Weg, bis es auf eine undurchlässige Gesteinsschicht trifft. Dort angekommen, ist der Regen zu Grundwasser geworden. Weniger als ein Prozent des weltweiten Wasser ist Grundwasser. Auch dort lebt ein Reich kaum bekannter Kleinstlebewesen.

An einer Grundwassermessstelle in einer engen verkehrsberuhigten Straße am Kronsberg, im Südosten Hannovers. Der Vermessungstechniker Dirk Schlösser, Mitarbeiter der Stadt Hannover im Bereich Umweltschutz, hat einen Hydrantendeckel zur Seite geschoben und steht nun mit einer Angel in der Hand an der Öffnung. Ein ungewöhnliches Bild. Er lässt die Angelschnur mit einer Sonde am Ende in die Tiefe hinab.

"Das Pieps-Geräusch sagt, dass wir im Wasser sind mit der Sonde, ich mess jetzt erstmal das Wasser", erklärt er.

Also, in welcher Tiefe das Grundwasser liegt.

"Sind wir bei 16,10 Meter. Um die Sohle zu ermessen, muss ich ganz runter, und das muss man halt erfühlen."

Grundwasser kann Jahrtausende alt sein

Grundwasser ist der größte, der älteste und bis hierhin stabilste Lebensraum, den es auf den Kontinenten gibt. Erforscht ist er allerdings kaum. Doch aus Grundwasser wird Trinkwasser, deshalb ist es wichtig, die dortigen Ökosysteme zu kennen. In Hannover macht man sich auf die Suche - was lebt da alles tief unter der Erde.

"Wenn ich neue Arten suche, dann brauche ich eigentlich nicht in die Tiefsee, wenn ich neue Tierarten finden will, brauche ich nicht in den Regenwald, sondern ich gucke einfach, was ich unter unseren Füßen finde", sagt der Grundwasserökologe Hans Jürgen Hahn. Er erforscht seit Jahrzehnten den immer noch wenig bekannten Lebensraum.

Die Lücken, Klüfte und Höhlen, in denen sich das Wasser sammelt, befinden sich oft hunderte, manchmal tausende Meter unter der Erdoberfläche. Bevor der Regen zu Grundwasser wird, hat er also oft einen langen Weg hinter sich.

"Das geht über Monate, manchmal über Jahre, Jahrzehnte. Oft sogar haben wir es mit Wasser zu tun, das seit Jahrtausenden im Untergrund lagert und sich unten noch bewegt."

Dieses frische Wasser hier, könnte also Jahrhunderte, ja, sogar Jahrtausende Jahre alt sein.

Dass es so klar und frisch ist, hängt hauptsächlich mit den vielen im Grundwasser lebenden Organismen zusammen, erklärt Hans Jürgen Hahn.

"Da sitzen eben Bakterien, da sitzen Tiere, die das Wasser reinigen. Die entnehmen alles, was da an organischem Material gelöst oder auch als Teilchen, als Partikel, unterwegs ist, fressen das, veratmen das und mineralisieren es. Das heißt, dieses gute, dieses gut geschützte, saubere alte Wasser ist frei von organischen Inhaltsstoffen."

35 Prozent der Grundwasser in schlechtem Zustand

In Hannover zeigt das Messgerät einen hohen Sauerstoffgehalt im eben gefischten Grundwasser an. Ein Zeichen, dass es sich hier ganz gut leben lässt.

"Genau, also, da haben die schon mal zumindest genug Luft zum Atmen", so Ingrid Weitzel.

Die Geologin ist bei der Stadt Hannover zuständig für das qualitative Grundwassermonitoring. Die Qualität der Grundwasser in Deutschland ist noch relativ stabil, doch das verändert sich langsam, der Klimawandel und die Einträge aus der Landwirtschaft bleiben nicht ohne Folgen. Laut Umweltbundesamt sind knapp 35 Prozent aller Grundwässer bereits in einem schlechten chemischen Zustand. Und hier liegt ein Grund für die Erforschung des kaum bekannten Lebens: Die Zusammensetzung der Organismen zeigt, wie es um das Wasser steht.

"Die Grundwasser-Biologie hat den Vorteil, dass die Tiere oder insgesamt die Organismen eben, über ihr gesamtes Leben dem Wasser mit all seinen Inhaltsstoffen ausgesetzt sind, sozusagen ein Frühwarnsystem darstellen", sagt Weitzel.

Dirk Schlösser hat die Angel mit Netz und Röhrchen ausgestattet und damit von unten eine Probe hochgeholt. Wasser und Tiere, 20 Meter unter der Erde entnommen. Nun schauen alle Beteiligten auf die langsam klarer werdende Probe im Röhrchen:

"Ich habe eben unten schon die Würmchen, da sind ziemlich dicke Würmer drin hier..."

"...Wobei, ich dachte, ich hätte auch einen Höhlenflohkrebs gesehen. Also, wir haben diese Messstelle jetzt schon dreimal beprobt und hatten jedes Mal auch Höhlenflohkrebse da drin, relativ große. Da ist einer, ein recht großer Höhlenflohkrebs, das ist kein Wurm, das ist ein ... stimmt genau, der ist ja schon fast ein Zentimeter. Da sind auch mehrere, man sieht's jetzt. Da kommt noch einer angekrabbelt."

Ein weißlich-transparenter Krebs, der an eine Krabbe erinnert.

"Die sind jetzt erstmal völlig durcheinander", sagt Ingrid Weitzel. "Die haben ja keine Augen die Tiere, die sind blind und deshalb rennen die meistens dann irgendwann am Rand lang, weil sie erstmal völlig neben der Spur sind. Ein paar kleine am Rand."

"Höheres Leben ist immer ein gutes Zeichen"

"Also, meistens sieht man es so richtig gut, wenn sich diese Schwebstoffe gesetzt haben, dann wird das Wasser klar", ergänzt Dirk Schlösser. "Man sieht, oben fängt schon an klar zu werden, bis ich das alles gesetzt habe, aber man sieht so schon, dass da jede Menge drin los ist."

Weil sie die größten sind, haben die Krebse eigentlich keine natürlichen Feinde da unten wahrscheinlich?

"Nein, natürliche nicht", sagt Weitzel. "Wo die Tiere sehr empfindlich drauf reagieren, sind Temperaturveränderungen, das ist so ein Problem, was auch zunehmend so in den Fokus gerät, natürlich klimawandelbedingt, aber die vielen Temperatureinträge durch unterirdische Bauwerke, Infrastruktur, also man spricht inzwischen ja auch schon von Temperatur-Verschmutzung, und das können die nicht so gut ab."

"Oh ja, da ist richtig was los. Die gehen auch schon aufeinander los."

Und diese Krebse sind ein Indikator dafür, dass das Wasser aber gut ist, weil die so empfindlich sind?

"Erstmal ja, wie gesagt, die Forschung ist jetzt noch nicht soweit. Man kann nicht sagen, die reagieren auf Stoff XY, aber zunächst mal würde ich sagen, höheres Leben ist immer ein gutes Zeichen."

Ein Geschenk des Kosmos

Ebenso eine große Vielfalt an Tieren im Grundwasser. Dass die Wasserwerke zumeist ohne größeren Aufwand Grundwasser zu Trinkwasser machen können, hängt stark mit dem kaum bekannten Leben zusammen, betont Hans Jürgen Hahn.

"Die Ökosysteme, die Lebensgemeinschaften im Grundwasser sind die wesentliche Ursache, sind der wesentliche Grund dafür, warum unser Wasser so sauber ist, das ist ne Ökosystemleistung, sauberes Grundwasser."

Keiner weiß, wie lange sie noch so funktionieren kann, angesichts des Klimawandels und der Einträge aus der Landwirtschaft. 

Was Wasser ist? Kontaktfreudige Moleküle, bewohnt von einem unbekannten Volk von Kleinstlebewesen. Wasser und Mikroben gehören zusammen, seitdem es die Erde gibt. Gebracht wurde beides womöglich von kosmischen Himmelskörpern, angereist von weit her. Wasser ist ein Geschenk des Himmels.

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