Erst vor kurzem wurde das Phänomen der Fluoreszenz auch unter Wasser entdeckt. Die dazu notwendige Fluo-Technologie und -Ausrüstung wurde von Dr. Charles Mazel (Massachusetts, USA) entwickelt. In der Dunkelheit begibst Du dich in das Wasser und benutzt einige wenige spezielle Hilfsmittel, die Dich dann in eine absolut surreale, atemberaubende, knallbunte Zauberwelt eintauchen lassen. Selbst für erfahrene SchnorchlerInnen / TaucherInnen ist dies eine neue, faszinierende Erfahrung, als würden sie das Meer und seine Bewohner erneut und zum ersten Mal entdecken.

Die Entdeckung von Fluorenszenz

1565 entdeckte und beschrieb der spanische Arzt Nicolas Monardes ein Phänomen, das wenn man ein bestimmtes Holz mit Wasser in Berührung bringt, dieses das Wasser in wunderschöne Blautöne färbt. Dieses gefärbte Wasser wurde gegen Leber- und Nirenleiden verwendet. Das wundersame Holz (lat. lignum nephriticum, Nierenholz) kam aus Mexiko, seine Heilkraft war den Azteken bereits bekannt, und ist die erste Aufzeichnung von Fluoreszenz. Erst im Jahr 1927, wurde die Fluoreszenz vom Engländer Charles E. S. Philllips auch bei Wasserlebewesen nachgewiesen. Er erbrachte den Nachweis für die Fähigkeit von Anemonen zur Fluoreszenz, die er in einem Gezeitentümpel an Land in einer Brandungszone fand. 1950 schließlich begannen Taucher damit, die Unterwasserlebewesen in ihrem natürlichen Lebensraum auf Fluorenszenz hin zu untersuchen, und es dauerte bis in die 1970er Jahre, bis der US-Amerikaner Dr. Charles Mazel die technischen Hilfsmittel entwickelte, die noch heute beim Schnorcheln bzw. Tauchen verwendet werden.

Was ist Fluorenszenz?

Grundsätzlich lässt sich jeder Stoff zum Leuchten bringen, man muss ihn nur stark genug erhitzen wie beispielsweise Stahl. Doch bestimmte Substanzen zeigen auch eine sogenannte kalte Lichtemission. Das heißt, sie haben die Eigenschaft, Energie in verschiedener Form aufzunehmen und in Licht umzuwandeln, ohne dass man sie auf eine hohe Temperatur bringen muss. Dieses Phänomen wird Lumineszenz genannt. Lumineszenzen können beispielsweise durch chemische, elektrische oder mechanische Vorgänge hervorgerufen werden. Dabei fallen Atome oder Moleküle aus einem Zustand mit hoher Energie in einen Zustand mit niedrigerer Energie zurück und geben dabei die überschüssige Energie in From von Licht ab. Je nach Art der Anregung, werden verschiedene Arten der Lumineszenz unterschieden, So gibt es zum Beispiel Elektrolumineszenz (z. B. Leuchtdioden - LED), Kathodolumineszenz (z. B. Fernsehbildschirm), Chemolumineszenz (z. B. Luminol, zum Nachweis von Blut), Thermolumineszenz (z. B. Glühlampen) etc. Bei der sogenannten Photolumineszenz erfolgt die Anregung durch Photonen, bei der das freiwerdende Licht mehr oder weniger schnell abgegeben wird. Wird es sehr schnell abgegeben, dann bezeichnet man dies als Fluoreszenz (die Lichtemsission endet meist innerhalb einer millionstel Sekunde, wie z. B. bei Schwarzlicht in der Bar, Club oder Diskothek). Zieht sich die Lichtabgabe eher über einen längeren Zeitraum hin, dann nennt man dies Phosphoreszenz (z. B. selbstleuchtende Indexe und Zeiger auf Uhren). Achtung, bitte die Fluoreszenz nicht mit der Biolumineszenz verwechseln! Biolumineszenz ist sicherlich bekannt im Zusammenhang mit Anglerfischen in der Tiefsee (als Lockmittel für Beute), oder mit dem sogenannten Meeresleuchten. Doch im Unterschied zur Fluoreszenz wird die Biolumineszenz durch chemische Reaktionen in lebenden Organismen angeregt. Bei der Fluoreszenz hingegen wird unter Verwendung von Hilfsmitteln von außen, ein winziges Protein namens GFP (engl. green fluorescent protein, dt. Grün fluoreszierendes Protein) angeregt, welches darauf mit einem grünen Licht reagiert. Mittlerweile sind auch andere Varianten des ursprünglichen GFP bekannt, die auch in anderen Farben fluoreszieren, wie z. B. BFP (engl. blue fluorescent protein), CFP (engl. cyan fluorescent protein) and YFP (engl. yellow fluorescent protein).

Welche zusätzlichen Hilfsmittel brauche ich?

Der US-Amerikaner Dr. Charles H. Mazel fand heraus, dass für die Anregung der Fluoreszenz von Unterwasserlebewesen nicht ultraviolettes (UV), sondern blaues Licht am besten ist. Grund hierfür ist wohl, dass sich die Lebewesen im Laufe der Evolution an die Eigenschaften ihres Lebensraums unter Wasser angepasst haben. Bekanntlich werden mit zunehmender Wassertiefe die Farben des sichtbaren Lichts mehr und mehr absorbiert, und nur das kurzwellige Blau dringt noch in größere Tiefen vor. Darum haben übrigens das Meer und auch so mancher See eine blaue Farbe. Dr. Charles H. Mazel entwickelte auf Grundlage dieses Ansatzes die moderne From der Ausrüstung, die sehr einfach zu bedienen ist. Neben der normalen Grundausrüstung für Schnorchler bzw. Taucher, benötigst Du nur noch zwei zusätzliche Ausrüstungsgegenstände:

1. eine Tauchlampe, die Licht im blauen Bereich ausstrahlt (Blaulichtlampe)
2. einen (Gelb-) Filter für Deine Maske

Bei der Blaulichtlampe ist für ein gutes Lichterlebnis die Wahl der richtigen Wellenlänge von entscheidender Bedeutung. Die besten Ergebnisse werden heute bei einer Wellenlänge von ca. 455 bis 465 nm erzielt.

Wie funktioniert Fluo-Schnorcheln / Fluo-Tauchen?

Im Grunde genommen ist Fluoreszenz-Schnorcheln / Fluoreszenz-Tauchen nichts anderes als schnorcheln bei Nacht bzw. Nachttauchgänge, unter Verwendung der vorab beschriebenen zusätzlichen Ausrüstung. Durch die Blaulichtlampe wird das GFP (und all die anderen Protein-Varianten) angeregt, und wandelt die aufgenommene Energie in Licht um. Der Gelbfilter auf der Maske ist notwendig, um auch die schwächeren Fluoreszenzen besser zu erkennen. Es werden dadurch grüne, gelbe und rote Farbtöne erhellt und der Kontrast zu den blauen Bereichen verstärkt. Um Unterwasseraufnahmen von der Fluoreszenz zu machen, wird übrigens auch ein gelber Kamerafilter benötigt. Außerdem schützt der Gelbfilter auch Deine Augen, denn kurzwelliges blaues Licht kann Deine Augen nachhaltig schädigen. Es kann nicht nur zu schmerzhaften Entzündungen der Binde- und Hornhaut kommen, sondern auch zu chronischen Schäden, wie z. B. Schädigungen der Augenlinse (Grauer Star bzw. Katarakt) und der Netzhaut (Makuladegeneration).

Derzeit ist es nur durch das Zusammenspiel einer Blaulichtlampe und eines Gelbfilters möglich, die Fluoreszenz unter Wasser zu sehen. Aktuelle Bestrebungen gehen dahin, dass wohl bald kein Gelbfilter mehr notwendig ist, sondern nur noch eine Speziallampe, um die Effekte der Fluoreszenz zu sehen.

Wer sollte Fluo-Schnorcheln / Fluo-Tauchen?

Da es sich bei Fluoreszenz-Schnorcheln / Fluoreszenz-Tauchen um Aktivitäten in der Nacht und noch dazu im bzw. unter Wasser handelt, ist Erfahrung gefragt. Das Licht der Blaulichtlampe ist nur sehr schwach und für das menschliche Auge kaum bis gar nicht zu erkennen. Wenn Du die normale Unterwasserlampe ausschaltest und auf die Blaulichtlampe wechselst, brauchen Deine Augen eine gewisse Zeit, um sich an die dunkleren Lichtverhältnisse zu gewöhnen. Ein weiteres Problem ist die Kommunikation im und unter Wasser mit Deinem Begleiter / Deiner Begleiterin. Man kann mit normalen Unterwasserlampen in der Nacht, zwar eingeschränkt, doch mit etwas Übung recht gut miteinander kommunizieren. Doch dies funktioniert mit einer Blaulichtlampe, deren Licht man fast nicht sieht, nicht mehr. Du solltest daher bereits eine große Portion Erfahrung mitbringen, beispielsweise viele Male bei Nacht geschnorchelt haben, oder eine Ausbildung im Nachttauchen besitzen, damit Du dich und andere nicht in unfallträchtige Situationen bringst.

Was kann ich beim Fluo-Schnorcheln / Fluo-Tauchen alles sehen?

Es ist sehr wahrscheinlich, dass Du ein Wasserlebewesen fluoreszieren siehst, das so noch niemand vor Dir gesehen hat. Der Grund hierfür ist recht simpel, denn Fluoreszenz-Schnorcheln / Fluoreszenz-Tauchen ist verhältnismäßig neu, und es haben einfach noch nicht so viele Menschen getan. Die Welt unter Wasser, mit all seinen Bewohnern ist schon am Tag ein unvergleichlicher Anblick, doch nachts leuchten die Wasserlebewesen im Strahl Deiner Blaulichlampe in einer ungeahnten Farbenpracht. Der Anblick dieser Zauberwelt versetzt Dich in eine surreale knallbunte Fabelwelt. Dieses Erlebnis ist einfach atemberaubend. Du wirst selbst kleinste Kreaturen sehen, die Dir sonst bei Tageslicht verborgen bleiben. Schalentiere wie beispielsweise Hummer, Krabben, Krebse, Garnelen, aber auch Manteltiere, Schwämme, Anemonen, Quallen, Muscheln, Nacktschnecken, Kopffüßer, Fische und natürlich Korallen fluoreszieren im Dunkeln in knallbunten Farben, um nur ein paar zu nennen. Doch nicht jedes Wasserlebenwesen reagiert gleichstark, manche zeigen sogar überhaupt keine Reaktion. Die Gründe hierfür sind heute noch ein absolutes Rätsel, und werden in der Wissenschaft kontrovers diskutiert.

Welche Anwendungen gibt es für Fluoreszenz?

Es gibt bereits einige Hypothesen und Forschungsergebnisse die zeigen, dass Wasserlebewesen Fluoreszenz u. a. zum Schutz vor ihren Fressfeinden nutzen, und Fische damit sogar gezielt kommunizieren (z. B. um potentielle Geschlechtspartner anzuziehen, Rivalen zu imponieren, ihr Territorium zu verteidigen). Die Erforschung der Bedeutung der Fluoreszenz von Wasserlebewesen, und unter Wasser im allgemeinen, steht noch ganz am Anfang, und wir können gespannt sein, welche fluoreszierenden Wunder noch entdeckt werden.

Im Hinblick auf die wachsende Bedrohung der Korallenriffe durch beispielsweise Umweltverschmutzung, Klimaerwärmung, Versauerung der Meere, zunehmenden Tourismus etc., kann mit Hilfe der Fluoreszenz der Gesundheitszustand eines Riffs bestimmt werden, denn es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Gesundheit von Korallen und ihrer Fähigkeit zu fluoreszieren. So lassen sich beispielsweise Krankheiten und Schäden anhand von Änderungen der Fluoreszenz an Korallen erkennen. Außerdem lassen sich, im Vergleich zu herkömmlichen wissenschaftlichen Methoden, größere Areale eines Korallenriffs ausleuchten und damit auch viel schneller auswerten. Eine weitere Einsatzmöglichkeit für Fluoreszenz besteht im Auffinden von Korallenlarven (Korallenrekruten). Diese winzigen, nur wenige Millimeter kleinen Larven, sind sonst nur sehr schwer im Wirrwarr des Riffs zu finden, doch mit Hilfe der Fluoreszenz sind sie verhältnismässig leicht zu erkennen. Andere Anwendungsgebiete von Fluoreszenz sind beispielsweise Aufhellung / Dekoration (optische Aufheller sind unter Schwarzlicht gut zu sehen, Signalfarben oder auch Tagesleuchtfarben, Textmarker, fluoreszierende Kreide etc.), Beleuchtung (LED, Leuchtstoffröhren etc,), und Anzeigen / Displays / Bildschirme (Fernseh-, Monitor-Bildröhren etc.). Und nicht zuletzt sind auch in der Biochemie und Medizin auf Fluoreszenz basierende Analyse- und Meßverfahren (z. B. Fluoreszenzspektroskopie) bereits heute bedeutende Elemente moderner biologischer Forschung und haben in vielen Bereichen die auf Radioaktivität basierenden Methoden (Autoradiographie) ergänzt oder sogar schon ganz ersetzt.