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Ozeanerwärmung verändert Plankton und könnte Fischfutter nährstoffärmer machen
Wenn sich Meere erwärmen, verändert sich nicht nur die Menge des Planktons, sondern möglicherweise auch seine Zusammensetzung und damit der Nährwert für Fische. Mit KI-gestützter Bildanalyse sollen solche Verschiebungen schneller sichtbar werden, doch die Annahme, dass Fische dadurch weniger und schlechteres Futter erhalten, ist bislang nur eine zu prüfende Hypothese.
Bodø (Norwegen). Winzige Organismen im Wasser tragen einen großen Teil der marinen Nahrungsketten, weil Phytoplankton aus Licht, Kohlendioxid und Nährstoffen organische Substanz aufbaut, die Zooplankton als Nahrung nutzt. Dieses Zooplankton wird wiederum von Fischen, Fischlarven und anderen Meerestieren gefressen, sodass Veränderungen an der Basis des Nahrungsnetzes mehrere trophische Ebenen erreichen können.
Dass dabei nicht nur die Menge, sondern auch die Qualität der Nahrung wichtig ist, zeigen Beobachtungen aus anderen Meeresgebieten. NOAA Fisheries berichtete für das nördliche Beringmeer über eine 17-jährige Zeitreihe, in der große, fettreiche Ruderfußkrebse während warmer Phasen zurückgingen, während kleinere Zooplankter zunahmen. Dadurch entstand ein verändertes Beuteangebot für Tiere, die auf energiereiches Zooplankton angewiesen sind. Dieser Befund belegt die aktuelle Hypothese aus Norwegen nicht, macht aber deutlich, warum Verschiebungen in Planktongemeinschaften für Fische und andere Räuber relevant sein können.
Die Meeresökologin Lauriane Ribas-Deulofeu von der Nord University untersucht, wie sich Phyto- und Zooplankton unter veränderten Umweltbedingungen zusammensetzen, wie ihre Häufigkeit im Lauf der Zeit schwankt und ob sich saisonale Muster verschieben. Dafür wertet sie große Mengen digitaler Aufnahmen aus. Die Arbeiten gehören zum europäischen Projekt BioBoost+, das hochfrequente und möglichst wenig invasive Verfahren zur Beobachtung mariner Biodiversität entwickeln soll.
„Ich habe Tausende Bilder, die analysiert und klassifiziert werden müssen. KI kann bei diesem Prozess helfen, aber zuerst musste ich das System darauf trainieren, die verschiedenen Organismen zu erkennen. Das hat zahlreiche Arbeitsstunden erfordert, weil die Unterscheidung zwischen den Gruppen nicht immer einfach ist“, sagt Ribas-Deulofeu.
Eine einzelne Planktonprobe kann Tausende Individuen enthalten, während die mikroskopische Bearbeitung einer ganzen Probensaison Monate beanspruchen kann. Automatisierte Bildanalyse könnte deshalb mehr Standorte und Zeitpunkte erfassen und Veränderungen deutlich schneller für Forschung und Umweltmanagement sichtbar machen. Das Training der Systeme benötigt dennoch viel manuelle Arbeit und verlässliche Vergleichsdaten, bevor die automatische Klassifikation belastbare Ergebnisse liefert. BioBoost+ läuft von 2024 bis 2027 und verbindet acht Einrichtungen in sieben Ländern. Die Partner setzen digitale Bilddaten und künstliche Intelligenz für die Beobachtung verschiedener mariner Organismengruppen ein.
Im Mittelpunkt steht die Frage, ob die Erwärmung nicht nur verschiebt, welche Planktonarten vorkommen, sondern auch wie viel Biomasse sie bilden, wann ihre Blüten auftreten und wie Räuber auf diese Veränderungen reagieren. Daraus ergibt sich die zentrale, bislang noch nicht bestätigte Vermutung, dass Fische in veränderten Planktongemeinschaften weniger oder energetisch ungünstigeres Futter vorfinden könnten.
„Zwei Planktongruppen bilden die Grundlage des marinen Nahrungsnetzes, und sie sind so eng miteinander verbunden, dass sich eine Veränderung der einen deutlich auf die andere auswirken kann. Während sich der Ozean erwärmt, verändern sich beide. Meine Forschung untersucht, wie sie sich verändern, welche Arten vorkommen und wie sich ihre Häufigkeit im Lauf der Zeit verschiebt, und was das für den Rest des Nahrungsnetzes bedeutet. Wenn unsere Hypothese stimmt, könnten Fische nicht nur weniger Nahrung bekommen, sondern auch Nahrung von geringerer Qualität“, sagt Ribas-Deulofeu.
Die aktuelle Forschungsmitteilung beschreibt damit Fragen, Method