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RUB-Fische aus dem Weltall zurueck



Bochum, 05.05.1998
Nr. 92

Erfolgsmeldung trotz erschwerter Bedingungen
Schnecken, Fische, Pflanzen aus dem Weltraum zurück
Zweite Spaceshuttle-Mission mit ,C.E.B.A.S.- MINI-MODUL"


Nach 16tägigem Flug kehrte die Spaceshuttle Columbia pünktlich am 3.
Mai 1998 zum Kennedy-Space-Center (Florida) zurück. Mit dabei war
wieder das biologische Experimentsystem "C.E.B.A.S.-MINI-MODUL", ein
in sich geschlossenes, künstliches Ökosystem mit Süßwasserfischen,
Schnecken, Wasserpflanzen und Mikroorganismen in einem Wasservolu- men
von nur 8,6 Litern, das unter Leitung des Bochumer Biologen Prof. Dr.
Volker Blüm (Vergleichende Endokrinologie, Fakultät für Biologie der
RUB) entwickelt worden ist. Mit der NEUROLAB-Mission stand das "C.E.-
B.A.S.-MINI-MODUL" zum zweiten Mal und unter härteren Bedingungen im
Weltraum-Test. So war die Experimentierzeit diesmal - im Vergleich zum
Erstflug - beinahe doppelt so lang und das MIMI-MODUL mußte
zeitweilige Temperaturprobleme im Shuttle überstehen. Die
Wissenschaftler melden nach einer ersten Inspektion: ausgezeichneter
Zustand der erwachsenen Fische, ca. 75 Prozent der Schnecken lebend
zurück - alle wissenschaftlichen Folgeuntersuchungen gesichert. Ab dem
12. Mai ist Prof. Blüm wieder in der RUB erreichbar.

Jeder Forscher bekommt seinen Teil

Die Spaceshuttle Columbia startete am 17. April 1998 mit dem
C.E.B.A.S.-MINI-MODUL, in dem sich 4 trächtige Weibchen der Fischart
Xiphophorus helleri (Schwertträger), 225 Jungtiere dieser Art,
zahlreiche Wasserschnecken, Cerato- phyllum-Pflanzen und ein
Bakterienfilter befanden und kehrte nach einem 16-tägigen Flug zum
Kennedy-Space-Center zurück. Die zur Erde zurückgekehrten erwachsenen
Fische befanden sich nach der ersten Inspektion in einem
ausgezeichneten Zustand. Ca. 75 % der eingesetzten Schnecken kamen
ebenfalls lebend zurück. Allen mit diesen Tieren befaßten
Wissenschaftlern stehen nun ausreichende Mengen von
Untersuchungsmaterial zur Verfügung, das in den nächsten Monaten
wissenschaftlich aufgearbeitet werden wird. Die Schnecken hatten
während der Mission eine große Anzahl von Eipaketen abgelegt, von
denen allerdings nur ein Teil überlebte. Auch von den Jungfischen
überlebte die Mission ein geringerer Anteil als erwartet. Trotzdem
reicht die Anzahl der Überlebenden aus, um mit ihnen die geplanten
wissenschaftlichen Untersuchungen ohne gravierende Einschränkungen
durchzuführen.

Pflanzenmasse im Weltall mehr als verdoppelt

Eine erste Analyse der kontinuierlich erfaßten physikalischen
Systemdaten, die Einsichten in den Stoffhaushalt erleichtern werden,
gibt Anlaß zu der Annahme, daß eine extrem hohe Umgebungstemperatur
(bis zu 33°C) im Spaceshuttle auch Auswirkungen auf das MINI-MODUL
gehabt haben könnte. Die Auswertung der Videoaufnahmen wird eine
weitergehende Analyse des Systemverhaltens und eine
Situationsanalyse ermöglichen. Die eingesetzten
Ceratophyllum-Pflanzen vermehrten ihre Biomasse im Verlauf der
Mission um erstaunliche 238 %. Mit der NEURO- LAB-Mission wurde zum
zweiten Mal ein künstliches aquatisches Ökosystem im Weltraum
getestet, diesmal unter den erschwerten Umständen einer im Vergleich
zum Erstflug fast verdoppelten Missionsdauer und den erwähnten
Temperaturproblemen.

Simulierte Biosphäre im Weltraum

Das ,Closed Equilibrated Biological Aquatic System" (C.E.B.A.S.) ist
ein geschlossenes künstliches aquatisches Ökosystem, in dem
wurzellose Wasserpflanzen (Ceratophyllum demersum, Gemeines
Hornkraut) im Prozeß der Photosynthese Lichtenergie in chemische
Energie umwandeln, indem sie Wasser und Kohlendioxid in Kohlenhydrat
und Sauerstoff umwandeln. Letzterer dient Fischen (Xiphophorus
helleri, Schwertträger), Wasserschnecken (Biomphalaria glabrata) und
Mikroorganismen zur Atmung, wobei diese wiederum Kohlendioxid
ausscheiden, welches von den Pflanzen zur Photosynthese benötigt
wird. Als Endprodukt des Eiweißstoffwechsels geben die Wassertiere
Ammoniumionen ab, die sich im Wasser teilweise in giftiges Ammoniak
umwandeln. Dieses wird von speziellen ammoniumoxidierenden
Mikroorganismen in einem Bakterienfilter zuerst in Nitrit- und dann
in Nitrationen umgewandelt, die dann den Pflanzen als
Stickstoffquelle dienen. So etabliert sich das ,Gerüst" eines
Stoffkreislaufs, in dem die Pflanzen als ,Produzenten" Lichtenergie
in chemische Energie umwandeln, wobei u. a. der hierbei gebildete
Sauerstoff von Tieren und Mikroorganismen, den ,Konsumenten",
verbraucht wird. Das C.E.B.A.S. simuliert so in stark vereinfachter
Weise Stoff- und Energiekreisläufe, die die Grundlage der Existenz
der Biosphäre, d. h. der Erdkruste und der Atmosphäre und der darin
befindlichen belebten und unbelebten Natur sind. Somit ist dieses
System ein vorzügliches Experimentierwerkzeug zur Modellanalyse
aquatischer Ökosysteme in der terrestrischen Forschung. In ihm
können aber auch die Einflüsse von Weltraumbedingungen auf die in
ihm lebenden Organismen studiert werden. Die angewandten Aspekte
dieser Forschung führen zu Systemen, in denen durch die Verwendung
pflanzenfressender Fische zusätzlich ein Nahrungskreislauf
geschlossen wird. Diese lassen sich als innovative
Intensiv-Aquakultursysteme zur Produktion pflanzlicher und
tierischer Biomasse zur menschlichen Ernährung optimieren. Dies ist
der zweite Anknüpfungspunkt des C.E.B.A.S. an die Weltraumforschung:
Produktionssysteme für tierisches und pflanzliches Eiweiß sind in
sog. bioregenerativen Lebenserhaltungssystemen (z. B. für lunare oder
planetare Basen) unter reduzierter Schwerkraft nur als geschlossene
Aquakultursysteme realisierbar.

Großmodul mit 150 Litern - Minimodul mit 8,6 Litern

Das C.E.B.A.S. wurde an der RUB in dem vom BMBF über DARA/DLR und
dem Land NRW eingerichteten ,C.E.B.A.S.-Forschungszentrum" von Prof.
Blüm und seinen Mitarbeitern in 13-jähriger Foschungsarbeit
entwickelt; letztere bauten auch am Kennedy Space Center mit
Unterstützung durch die NASA eine große Fisch- und
Schneckenproduktionsanlage auf, in der sie Tausende von Tieren für
die Weltraum- und Laboratoriumsexperimente züchteten. Es gibt zwei
C.E.B.A.S.-Versionen: das ,Original-C.E.B.A.S." mit einem
Gesamtvolumen von ca. 150 l und das ,C.E.-B.A.S.-MINI-MODUL" mit 8,6
l Inhalt, das speziell für Raumfahrtexperimente optimiert wurde. Das
raumflugfähige System wurde von der Bremer Firma OHB gefertigt. Es
besteht aus einem ,Organismentank" und Peripheriegeräten, die einen
nahezu vollautomatisierten Betrieb zulassen, d. h. lediglich die
Kassetten zur Videoaufzeichnung müssen täglich von einem Astronauten
gewechselt werden. Das gesamte Gerät ist in einen sog.
,Middeck-Locker" eingepaßt, der im Schlaf- und Aufenthaltsraum der
Astronauten in ein spezielles Regal eingebaut ist. Der
Organismentank besteht aus den typischen C.E.B.A.S.-Komponenten: 2
Tiertanks, einem Pflanzenbioreaktor, einem Bakterienfilter und einer
Meß-/Überwachungseinheit.

Zwei Ziele - viele Kooperationspartner

Die Weltraumflüge des ,C.E.B.A.S.-MINI-MODULS" hatten zwei Ziele. Das
erste war, die Funktionalität der biologischen und technischen
Komponenten unter Welt- raumbedingungen zu untersuchen, um die
Verwendbarkeit des Systems grundsätzlich auszuloten und erste Ansätze
zu einer Analyse der Interaktionen der Einzelkomponenten zu
erarbeiten. Das zweite Ziel war die Nutzung des Systems zur Lösung
verschiedener wissenschaftlicher Fragestellungen zum Einfluß von
Weltraumbedingungen auf die in ihm lebenden Organismen. Die
Entwicklung des C.E.B.A.S. orientierte sich von Anfang an an diesem
interdisziplinären wissenschaftlichen Rahmenprogramm, in das bei der
STS-89-Mission 4 deutsche und zwei U. S. -amerikanische Universitäten
sowie das Hospital of Special Surgery in New York involviert sind.
Die deutschen Forscher werden vom BMBF via DLR finanziert, die
amerikanischen von der NASA. Alle Unterprojekte sind eigenständige
Forschungsvorhaben. Sie schließen aber auch den Kreis zum
,Ökosystemaspekt" des C.E.B.A.S., indem ihre Einzelergebnisse
wertvolle Bausteine einer Systemanalyse sind.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Volker Blüm, Vergleichende Endokrinologie, Fakultät für
Biologie der RUB, Tel.: 0234/700-4332



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Mit freundlichen Gruessen

Dr. Josef Koenig
RUB - Ruhr-Universitaet Bochum
- Pressestelle -
44780 Bochum
Tel: + 49 234 700-2830, -3930
Fax: + 49 234 7094-136
Josef.Koenig@ruhr-uni-bochum.de

Schauen Sie doch bei uns mal rein:
http://www.rz.ruhr-uni-bochum.de/pressestelle

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