Als in 250 Meter Tiefe die Schein­werfer des Tauchbootes »Jago« aufleuchten, bietet sich uns ein atemberaubendes Bild: Korallenstöcke in hellen Farben und vielen Formen, dazwischen Seeigel und Schwämme in kräftigen Tönen, Jungfische, die zwischen den Korallen Deckung suchen, Käferschnecken, die Schwämme anknabbern, winzige Krebse und massenhaft tierische Planktonorganismen.

Hier unten am Sula-Rücken vor Mittelnorwegen, achtzig Kilometer vor der Küste Trondheims, ist die Strömung phasenweise unerwartet stark. Als Pilot muss Jürgen Schauer vom Max-Planck-Institut für Verhaltensphysiologie in Seewiesen all seine Erfahrung aufwenden, um unser Gefährt ganz dicht an die winzigen Blumentiere heranzusteuern, ohne sie zu beschädigen. Bei dieser meiner ersten Tauchfahrt zum Sula-Riff im Jahr 1997 möchte ich vorsichtig Proben von der Korallenbank und ihren Bewohnern einsammeln. Vor allem aber will ich das Verhalten der Korallenpolypen beobachten und filmen.

Naturforscher wussten wohl schon vor Jahrhunderten, dass vielerorts vor den Küsten Skandinaviens, Großbritanniens und der Iberischen Halbinsel Korallen vorkommen. Bereits der schwedische Wissenschaftler Carl von Linné (1707-1778) beschrieb die verbreitete Tiefwasserkorallenart Lophelia pertusa. Die Kenntnisse stammten sicherlich ursprünglich von Fischern. Wo es im Nordatlantik Korallen Blumentiere gab, da lohnte der Fang.

Doch erst in den letzten Jahrzehnten entpuppten sich die reichen Fischgründe nicht selten als große Korallenbänke, als die Bodenfischerei immer tiefere Zonen der Schelfmeere erschloss und andere Rohstoffindustrien, etwa Erdölunternehmen, an die Kontinentalhänge vordrangen. Die riesigen Ausmaße und den hohen ökologischen Wert dieser Tiefwasserriffe erkannte die Forschung vielerorts erst in den letzten Jahren. Noch immer ist in Lehrbüchern zu lesen, dass große Korallenriffe nur in der obersten, lichtdurchfluteten Zone warmer Meere entstehen. Nun sind Korallen an sich prädestiniert, Nährstoffe und Planktonorganismen aus dem Wasser aufzunehmen. An beidem mangelt es in den Meeresgebieten von tropischen Flachwasserriffen. Jene Korallen nehmen aber Mikroalgen in ihr Gewebe auf, wo diese wie in einem Kohlendioxid-Treibhaus gedeihen. Die Korallenpolypen beziehen in dieser Symbiose von den Photosynthese treibenden Algen Nährstoffe und versorgen die Algen ihrerseits mit Stoffwechselprodukten.

Tiefwasserkorallen wie Lophelia beherbergen keine symbiontischen Algen. Diese könnten in der Dunkelheit großer Tiefen ohnehin nicht existieren. Darum hielten Biologen und Geologen Tiefwasserkorallen bisher für eine Kuriosität. Sie glaubten, Korallen würden in kalten, lichtlosen Meeresgebieten allenfalls kümmerlich wachsen und schon gar nicht Riffe aufbauen.

Die Forschungen der letzten Jahre erwiesen das Gegenteil. Riffbildende Tiefwasserkorallen wachsen selbst hoch im Norden ähnlich rasch wie tropische Flachwasserarten. Ein Rätsel war nun, woher sie in dieser Umwelt die Energie dafür nehmen, also wie sie sich ernähren – ob die kleinen Korallenpolypen zum Beispiel winzige Tiere fressen. Damit zusammen hängt die Frage, woher das unerwartet reiche Nährstoffangebot in diesen Regionen letztlich stammt.

Die Kontinentalränder und die tieferen Zonen der Schelfmeere, welche die Landmassen der Kontinente säumen, sind fast noch weniger erforscht als die eigentliche Tiefsee. Erst vor gut zehn Jahren begannen Meeresforscher die dortigen Korallenvorkommen konsequent zu erfassen und zu untersuchen. Immer wieder überraschten die Ausmaße der Korallenbänke und deren Artenvielfalt. Genauso erstaunt registrierten die Forscher die mannigfaltigen Formen der Riffe. Auch hatten sie am Meeresboden nicht derart starke Strömungen erwartet, die nach heutigen Erkenntnissen für diese Oasen der Tiefsee anscheinend schon immer wichtig waren.

Vorstoß zum Kontinentalrand

Wie sich jetzt herausstellt, ist dieser exotische Lebensraum außerordentlich dynamisch – dadurch aber auch sehr empfindlich gegenüber menschlichem Zugriff. Moderne Fischfangmethoden haben bereits weite Gebiete verwüstet, und Ölfirmen interessieren sich zunehmend für die Kohlenwasserstofflagerstätten unter zahlreichen Riffgebieten an den Kontinentalrändern. Von den Korallenbänken vor Norwegens Küsten, die insgesamt eine Fläche von schätzungsweise 1500 bis 2000 Quadratkilometern bedecken, ist bereits etwa ein Drittel unwiederbringlich zerstört. Außer Bodenschleppnetzen setzt die Fischerei heute auch Walzen ein. Diese werden über den Grund geschleift, um Fische aufzustören. Solche brachialen Methoden bedeuten für die fragilen Korallenstöcke ein Desaster. Ein wichtiges Ziel von Forschungsexpeditionen in den 1990er Jahren zum Sula-Riff und zu anderen Korallenbänken vor Europas Küsten war daher, auch diese Zerstörungen zu erfassen und die Verantwortlichen darauf aufmerksam zu machen.

Vielleicht eben noch rechtzeitig könnte es gelingen, mit politischen Maßnahmen die zunehmende Verwüstung der Tiefwasserkorallenriffe aufzuhalten. Als sich Ende der 1990er Jahre immer klarer abzeichnete, dass nur umfangreiche Forschungsprogramme die für politische Entscheidungen benötigten Daten zusammentragen können, startete die Europäische Union im Frühjahr 2000 in ihrem fünften Rahmenprogramm das internationale Forschungsprojekt ACES (Atlantic Coral Ecosystem Study), das sie mit 2,3 Millionen Euro fördert. Daran beteiligen sich zehn Wissenschaftlerteams aus fünf europäischen Staaten. Außer Deutschland sind dies Irland, die Niederlande, Großbritannien und Schweden.

ACES erfasst Korallenvorkommen im östlichen Nordatlantik von Gibraltar bis Nordnorwegen. Es untersucht zudem deren jeweilige Entstehungsgeschichte sowie die Besonderheiten der einzelnen Gebiete. Anhand solcher Befunde erstellen wir für die Anrainerstaaten Empfehlungen zur nachhaltigen Nutzung dieser Ökosysteme. Die Staaten können damit dann Regelwerke zum Schutz der Tiefwasserkorallen erarbeiten. Erste Erfolge, der bisher willkürlichen Nutzung, ja Ausbeutung der wertvollen Meeresgebiete gegenzusteuern, lassen sich bereits verbuchen.

Der Sula-Rücken auf dem Trondheim-Schelf gehört zu den imposantesten Korallenriffgebieten im Nordostatlantik. Die dortige Riffprovinz haben Wissenschaftler vor gut zehn Jahren entdeckt, aber ihre Ausmaße wurden erst in den letzten Jahren klar. Imposante, erstaunlich mannigfaltige Vorkommen von Tiefwasserkorallen verteilen sich aber über die gesamte westliche Abbruchkante Europas und über die angrenzenden Schelfmeere, von Gibraltar bis zum Nordkap. Im Süden zieht sich dieser Gürtel bis weit über den afrikanischen Äquator hinaus. Selbst in den norwegischen Fjorden und vor der Westküste Schwedens im Skagerrak wachsen mancherorts Korallenbänke nicht selten in erstaunlich geringer Wassertiefe. Anscheinend säumen Tiefwasserkorallenriffe mehr oder weniger locker weltweit die Kontinentalränder. Nur sind sie vor Europas Küsten bisher am besten erfasst.

Das ACES-Projekt untersucht fünf der europäischen Verbreitungsgebiete intensiv. Neben dem Sula-Riff auf dem mittelnorwegischen Schelf sind dies Vorkommen im schwedischen Kosterfjord im Skagerrak, außerdem drei große Regionen weiter südlich dicht an Kontinentalabhängen: den Rockall-Trog mit der angrenzenden Porcupine-Bucht westlich der britischen Inseln sowie auf Höhe der Iberischen Halbinsel die Galizia-Bank. Ein paar Seemeilen westlich dieser Bank sank kürzlich der Tanker »Prestige«. Das ausgelaufene Öl schädigt nachhaltig die marinen Ökosysteme.

Das norwegische Sula-Riffsystem dürfte zu den weltweit größten Kaltwasserriffen gehören. Es erstreckt sich in 250 bis 310 Meter Tiefe mehr als 13 Kilometer lang als 400 bis 600 Meter breites Band in nordost-südwestlicher Richtung. Dieses Korallengebiet setzt sich aus Dutzenden einzelner steiler lang gestreckter Riffketten und vielen einzeln stehenden Hügeln zusammen. Am dichtesten und höchsten stehen sie auf dem Scheitel des Sula-Rückens. Die höchsten Gipfel ragen vom Meeresboden 35 Meter auf. Im Mittel messen die Grate und Dome 10 bis 15 Meter Höhe.

Schon die ersten Echolot- und Sonaraufnahmen ließen eine auffallend klare Grenze zwischen Riff und umgebendem Meeresboden erkennen. Fotos und Proben, die versenkte automatische Stationen, Tauchroboter und schließlich bemannte Tauchgänge lieferten, zeigten dann genauer den Aufbau dieser norwegischen Korallenbänke und ihre Bewohner. Während es am Riff von Leben wimmelt, wirkt die Umgebung meistens recht karg. Nur vereinzelt sieht man dort etwa einen Schwamm, eine Seewalze oder sogar einen größeren Fisch, gelegentlich an einem Felsbrocken auch einmal eine Ansammlung von Borstenwürmern, Manteltieren und Seeanemonen.

Am Sula-Riff selbst haben Meeresforscher bisher Hunderte von Tierarten gefunden. Auch viele bekannte Speisefische wie Rotbarsch, Seelachs und Kabeljau laichen dort ab oder haben dort ihre Jagdgründe. Wenn die Hochseefischerei diese Ökosysteme zerstört, vernichtet sie zugleich ihre eigenen wirtschaftlichen Ressourcen.

Insgesamt lassen sich an diesen Riffen fünf Lebenszonen unterscheiden, die jeweils eine deutlich andere Tierwelt mit typischer Artenzusammensetzung beherbergen. Die oberste, etwa eineinhalb Meter mächtige Schicht im Gipfelbereich und an den oberen Flanken der steilen Hügel beansprucht weitgehend die Steinkoralle Lophelia pertusa. Hauptsächlich diese meist weiße Koralle liefert auch das Riffgerüst. Zwei weitere Korallenarten tragen in geringerem Maße zum Riffwachstum bei. Auf den Kuppen und oberen Flanken wachsen die Korallenstöcke mit ihren Ablegern dicht bei dicht zu mehrere Meter großen halbkugelförmigen Gebilden heran. Dieses Areal bevorzugen etwa die Rotbarsche.

Pilze und Schwämme als Architekten

Von einigen Schwämmen, Muscheln und oft kräftig farbigen Oktokorallen abgesehen, finden sich hier verhältnismäßig wenige festsitzende Arten. Lophelia wehrt sich mit einem Schleimüberzug der noch lebenden Teile gegen neue Korallenbesiedlung und Fraßfeinde. Konkurrenz, fremde Arten, überhaupt Fremdkörper kalkt die Koralle regelrecht ein. Die Polypen dulden aber einen bis zu 25 Zentimeter langen räuberischen Borstenwurm, Eunice, der sie vor Fraßfeinden schützt und seinerseits eine härtere Wohnröhre erhält. Diese Symbiose trägt erheblich dazu bei, das gesamte Riffgerüst zu stabilisieren.

Schon in dieser Zone fressen Bohrpilze und Bohrschwämme das Kalkgerüst an. Schließlich sackt dadurch ein Korallenstock in der Mitte, seinem ältesten Teil, zusammen, während ein äußerer Ring noch weiter wächst. Solche Schwämme und andere Kalk verwertende Organismen sorgen dafür, dass ein Riff schon in seinem oberen Teil immer wieder umstrukturiert wird und so neue Lebensnischen entstehen – auch wortwörtlich als Höhlen und Ritzen.

Das vielfältigste Leben herrscht in der zweiten Zone, einer mehrere Meter hohen Schicht aus den Kalkgerüsten abgestorbener Korallenstöcke, die voller kleiner Hohlräume steckt. Auch hier siedelt vereinzelt Lophelia, wächst aber an den oft senkrechten Wänden nur zu kleinen, flachen Formen heran. Arten aus fast allen Gruppen wirbelloser Tiere finden hier Lebensgrund, Unterschlupf und Nahrung, darunter farbenprächtige Seeanemonen, vielerlei Muscheln und Schnecken, Armfüßer und Tintenfische wie auch Korallenarten, die keine Kolonien bilden. An Überhängen finden sich Ansammlungen großer Muscheln der Gattung Acesta, die sich vom Plankton ernähren. Eine wichtige Funktion als Weidegänger im Riff scheinen Krebse, Seesterne und Seeigel zu haben.

Weiter unten, in der dritten Zone, haben sich in das Korallengerüst bereits Schlamm, Sand und Tierskelettreste eingelagert. Dieser jahrtausendealte Abschnitt steht mit ebenfalls oft fast senkrechten Wänden bis zu 15 Meter hoch. Neben einzelnen kleinen Korallenstöcken bestimmen nun große Schwämme und Oktokorallenfächer das Bild. Auf den letzten Metern fällt das Riff immer flacher ab. Die vierte Zone bedeckt Korallenschutt. Darauf leben unter anderem große Krebse und Igelwürmer. Die unterste, nur noch wenig ansteigende Geröllzone am Fuß besiedeln vor allem Schwämme.

Die Korallenbestände des Porcupine-Beckens vor Irland bieten ein völlig anderes Bild. Dort wachsen die gleichen riffbildenden Korallenarten wie auf der Sula-Bank, in dem Fall allerdings in 600 bis 900 Meter Tiefe an den Rändern einer Senke nahe am Kontinentalrand. Dass in dem Meeresgebiet massenhaft Kaltwasserkorallen leben, wissen Forscher seit rund 130 Jahren. Doch erst Mitte der 1990er Jahre entdeckten sie die merkwürdigen Riesenhügel, auf denen diese Korallen wachsen. Seismische Messungen durch unser Schwester-EU-Projekt GEOMOUND, koordiniert von Jean-Pierre Henriet von der Universität Gent (Belgien), enthüllten, dass dort viele über hundert Meter hohe Kegel oder Dome, so genannte Mounds, die Topografie des Kontinentalrandes bestimmen. Ein Teil von ihnen ist bereits völlig von Sedimenten verschüttet, andere ragen weit über die Sedimente hinaus.

Drei völlig verschieden wirkende Mound-Provinzen lassen sich im Porcu­pine-Becken unterscheiden. Am weitesten im Norden liegen die Magellan-Mounds. Bis auf wenige herausragende Kuppen, auf denen Korallen wachsen, sind sie fast alle ganz von Sedimenten bedeckt. Die höchsten von ihnen messen 90 Meter. Gegen­über den anderen beiden Provinzen zeichnen sich die hiesigen Gebilde durch ihre Vielfalt an Größen und Formen aus. Dicht südlich davon ragen die ein bis fünf Kilometer breiten Hovland-Mounds bis zu 150 Meter vom heutigen Meeresgrund auf. Auch ihre Basis versteckt sich im Sediment. Sie dürfte wohl nochmals 100 Meter tief sein. Diese Berge tragen besonders viele Korallenstöcke. Davon ein ganzes Stück weiter im Südosten am irischen Kontinentalhang liegen die Belgica-Mounds. Einzeln oder in Gruppen bilden sie bis zu 150 Meter hohe Kegel und lang gezogene Strukturen, die auf der Hangseite meist im Sediment stehen, auf der zur Tiefsee offenen Seite aber steile Wände bilden. Auch sie tragen gerüstbildende Korallen.

Im Sommer 2001 konnte die CARACOLE-Expedition unter Leitung von Karine Olu vom IFREMER-Forschungsinstitut bei Brest alle Mound-Provinzen erstmals zusammenhängend kartieren. Mit dem Tiefsee-Tauchroboter »Victor« vom Forschungsschiff »L’Atalante« gelangen metergenaue Vermessungen und gezielte Probennahmen, was das Wissen über diese spektakulären Korallenhügel nachhaltig vertiefte.

Diese Ökosysteme unterscheiden sich in vieler Hinsicht von den norwegischen Tiefwasserriffen. Die Korallen bilden viel weniger mächtige, dafür aber flächendeckende Dickichte. Die Artenvielfalt an gerüstbildenden Korallen ist generell höher. Zudem trägt der bizarre, trichterförmige Kieselschwamm Aphrocallistes wesentlich zum Gerüst bei. Auffallend sind auch die vielen Seelilien und farbenfrohen Anemonen.

In mancher Hinsicht ähnelt die Umwelt der Porcupine-Korallen dennoch den Lebensbedingungen am Sula-Riff. Das betrifft unter anderem die Strömungen, die auch hier trotz der Tiefe bemerkenswert stark sind. Gleiches ist für andere Tiefwasserkorallengebiete typisch. Geschwindigkeiten von bis zu vierzig Zentimeter pro Sekunde wurden gemessen. Manche meiner Kollegen und ich vermuten einen Zusammenhang mit den Lebensansprüchen der Korallen.

Ein Aspekt scheint ihr hoher Nahrungsbedarf zu sein, der ihnen das starke Wachstum erlaubt. Bei meiner Tauchfahrt 1997 zum Sula-Riff beobachtete ich Korallenpolypen beim Fressen – die erste Beobachtung dieser Art. Bisher war unbekannt, ob Lophelia-Korallen kleine Tiere fangen oder lediglich Nährstoffe und totes Material aus dem Wasser fischen. An die Meeresoberfläche geholte Polypen wiesen stets einen leeren Magenraum auf. Doch nun konnte ich zuschauen – und mit einer Spezialkamera in zwei Zentimeter Entfernung filmen –, wie die einen halben Zentimeter großen Polypen mit ihren Fangtentakeln eifrig kleine Krebse fischten und sie rasch in ihr Inneres beförderten. Inzwischen kennen wir eine ganze Palette kleiner wirbelloser Tiere, die diese Koralle einfängt und frisst.

Wählerische Korallen

Besonders bemerkenswert erscheint, dass sich die Korallenvorkommen in jeder untersuchten Region auf ein relativ enges Tiefenintervall beschränken. Dieses Fenster liegt aber in jedem Gebiet anders. Manche norwegischen Bänke beginnen schon in weniger als hundert Meter Tiefe. Sie reichen oft bis zu 200 oder 300 Meter hinab. Andere vor Irland und Schottland beginnen erst 500 oder 600 Meter tief und enden teils bei 1000 Metern. Selbst noch tiefere Riffe sind bekannt. Anscheinend herrschen jeweils nur in dem besiedelten Intervall geeignete Lebensbedingungen für die Gerüstkorallen. Doch welche Faktoren können das sein?

Vergleicht man Eigenschaften der betreffenden Wassermassen wie Temperatur, Salz- oder Sauerstoffgehalt, so ergibt sich: Tiefwasserkorallen beanspruchen eine Temperatur zwischen vier und zwölf Grad Celsius und einen relativ hohen Salzgehalt. In Wasser mit hohem Salzgehalt ist mehr Kalziumkarbonat gelöst, das Korallen für ihre Kalkskelette verwerten.

Wichtig für den Standort sind auch die so genannten internen Wellen, Resonanzphänomene, die an den steilen Kontinentalrändern an den Grenzen unterschiedlicher Wassermassen auftreten. Sie konzen­trieren Nährstoffe und absinkendes Plankton dort in bestimmten Tiefenschichten. Dies wiesen unsere Projektpartner Tjeerd van Weering vom Niederländischen Meeresforschungszentrum auf Texel und Martin White von der Universität Galway gemeinsam für den Rockall-Trog und die Porcupine-Senke nach.

Wahrscheinlich nützen die Wasserbewegungen den Korallen noch in anderer Hinsicht. Auffälligerweise stehen die meisten Korallenbänke des europäischen Atlantiks auf Erhebungen, an Steilhängen und anderen exponierten Stellen. Wohl wegen der starken Strömungen lagert sich auf solchen Flächen wenig Sediment ab. Um sich anzusiedeln, benötigen die Korallenlarven einen festen Untergrund. Heftige Strömungen halten ihnen geeignete Flächen frei. Sicher galt das auch in der Vergangenheit.

Am Sula-Riff lassen sich die teils noch hypothetischen Zusammenhänge gut aufzeigen. Nach Wachstumsberechnungen und radiometrischen Altersdatierungen begannen sich die dortigen Korallenbänke erst vor etwas über 8000 Jahren zu bilden, nur rund 4000 Jahre, nachdem sich die letzten Gletscher vom Sula-Rücken zurückgezogen hatten. Da sich ihre Geschichte recht gut zurückverfolgen lässt, könnten sie ein Modell dafür abgeben, wie Tiefwasserkorallenriffe entstehen.

Die ersten Korallenlarven auf dem Sula-Rücken scheinen sich an Geländemarken festgesetzt zu haben, welche riesige Eisberge hinterlassen hatten. Diese Eisberge waren zum Ende der letzten Vereisung vom skandinavischen Eispanzer abgebrochen. Auf dem Sula-Rücken stießen sie auf Grund und schliffen bis über zehn Meter tiefe und hundert Meter breite Rinnen ein. Die aufgeworfenen Ränder solcher Pflugmarken lassen sich an vielen Stellen noch heute auf Sonaraufnahmen gut erkennen. Die Eisberge schleppten auch große Felsbrocken mit, die nach ihrem Abschmelzen auf dem Grund liegen blieben und sich als Korallengrund eigneten. Vor wenig mehr als 7000 Jahren suchte eine gewaltige Umweltkatastrophe das Sula-Riff heim: Große Teile des nahe gelegenen Kontinentalrandes brachen in die Tiefsee ab. Fünfzehn Meter hohe Flutwellen trafen die Küsten. Das junge Riff wurde von Sedimentfahnen bedeckt und entging nur knapp seiner Vernichtung.

Literaturhinweise


André Freiwald et al. in: Facies, Bd. 47, S. 179, 2002.

Large Deep-Water Coral Banks in the Porcupine Basin, Southwest of Ireland. Von B. De Mol et al. in: Marine Geology, Bd. 188, S. 193, 2002.

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In Kürze


-Korallen oder Blumentiere: Die weltweit fast 5000 Arten dieser festsitzenden Hohltiere mit nesselbewehrten Fangtentakeln bilden Kalkskelette. Bei vielen Arten entstehen aus Einzelindividuen (Polypen) Tierstöcke, doch nur ein Teil von ihnen vermag Riffe aufzubauen. Lediglich rund 120 Arten, darunter etwa dreißig stockbildende, leben nicht in Symbiose mit einzelligen Algen – zu ihnen gehören die Arten der Tiefwasserkorallen, die bis in 6000 Meter Wassertiefe verbreitet sind. -Die bis zu einige hundert Meter tiefen Schelfmeere überspülen die Kontinentalschelfe (Festlandsockel) der Kontinente. Am Kontinentalrand, am Übergang zur Tiefsee, geht das Schelf mit einem scharfen Knick in den steilen Kontinentalabhang über.

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Mit Robotern und Tauchbooten zu den Riffen der Kontinentalränder


Die artenreichen Ökosysteme der tiefen Schelfmeere und Kontinentalabhänge erschließen sich erst jetzt mit den neuen technischen Ausrüstungen, die in Meerestiefen von einigen hundert bis über tausend Meter operieren können. Die Vermessung von Tiefwasserriffen erfolgt zunächst grob und dann in hoher Auflösung insbesondere durch tiefgeschleppte Sonarsysteme, die den Schall wenige Meter oberhalb der Riffe fächerförmig ausstrahlen. An interessanten Stellen werden Messsäulen abgesetzt, die monatelang vor Ort bleiben und verschiedenste physikalische Daten und Fotos von bewegten Objekten liefern. Mit Geräten aller Art bestückte Tauchroboter (remote operated vehicles, ROVs) arbeiten ähnlich selbsttätig wie in der Raumfahrt auf Planeten abgesetzte Sonden. Unter anderem liefern sie Proben von verschiedenen Zonen der Riffe. Den besten Aufschluss aber geben bemannte Tauchfahrten.



Aus: Spektrum der Wissenschaft 2 / 2003, Seite 56
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