Überall auf der Welt verändern sich Ökosysteme. Zwei Gruppen von Plankton bilden die Grundlage des marinen Nahrungsnetzes, und sie sind so eng miteinander verbunden, dass sich eine Veränderung der einen in der anderen deutlich bemerkbar machen kann. Mit der Erwärmung des Ozeans verändern sich beide. „Meine Forschung fragt, wie sie sich verändern, also 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, bekommen Fische möglicherweise nicht nur weniger Nahrung, sondern Nahrung von geringerer Qualität“, sagt die Forscherin Lauriane Ribas-Deulofeu von der Nord Universität.
Eine einzelne Planktonprobe enthält Tausende Individuen, und die Proben einer Saison unter dem Mikroskop durchzuarbeiten dauert Monate. Ribas-Deulofeu setzt stattdessen künstliche Intelligenz ein, um die Organismen zu klassifizieren und zu vermessen. Der Gewinn ist nicht nur Geschwindigkeit: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler können mehr Standorte häufiger überwachen und Ergebnisse Umweltverwaltungen und der Politik nahezu in Echtzeit zur Verfügung stellen, statt erst Jahre später. „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 sie.
Die beiden Hauptgruppen sind Phytoplankton und Zooplankton. Phytoplankton sind mikroskopisch kleine, einzellige Organismen, etwa Grünalgen oder Cyanobakterien, die im Wasser treiben und mit Sonnenlicht durch Photosynthese ihre eigene Energie erzeugen. Zooplankton sind mikroskopisch kleine, tierähnliche Organismen, die sich von Phytoplankton und anderen winzigen Organismen ernähren. Zusammen bilden sie die Grundlage mariner und süßwassergebundener Nahrungsnetze.
Vereinfacht gesagt ist Phytoplankton unverzichtbar, weil es den größten Teil der organischen Substanz erzeugt, die das Leben im Ozean trägt, und das mit kaum mehr als Sonnenlicht, Kohlendioxid und Nährstoffen. Es wird vom Zooplankton gefressen, das wiederum Fischen und anderen Meerestieren als Nahrung dient. Gehen die Phytoplanktonbestände zurück oder verschiebt sich auch nur ihre Artenzusammensetzung, können sich die Folgen durch das gesamte Nahrungsnetz ziehen. „Phytoplankton wird nicht verschwinden, aber welche Arten dominieren, verändert sich, ebenso wie die Menge an Biomasse, die sie erzeugen. Wir untersuchen auch, ob sich der Zeitpunkt der Blüten verschiebt und wie Räuber darauf reagieren. Jede dieser Veränderungen könnte sich durch das Ökosystem fortsetzen und die Fischbestände erreichen, von denen Menschen abhängen“, sagt Ribas-Deulofeu.
Plankton spielt zudem eine entscheidende Rolle für das Klima der Erde. Phytoplankton nimmt durch Photosynthese Kohlendioxid auf und gibt Sauerstoff ab; ein Teil des gebundenen Kohlenstoffs sinkt in die Tiefsee und wird dort über Jahrhunderte gespeichert. „Deshalb ist es so wichtig, Plankton zu überwachen und zu verstehen, wie es vom Klimawandel betroffen ist“, sagt sie.
Norwegen steht mit dieser Aufgabe nicht allein. Forschende in ganz Europa arbeiten zusammen, um Veränderungen mariner Ökosysteme besser zu verstehen. „Wir bauen ein Forschungsnetzwerk in Europa auf, in dem wir Daten, Wissen und Ausrüstung teilen. Unser EU-gefördertes Projekt BioBoost+ bringt acht Einrichtungen in sieben Ländern zusammen. Darüber hinaus wirken wir an einem Netzwerk von rund 50 Partnern in Europa mit, das den Einsatz von KI für die Bildanalyse von Mikroplankton vereinheitlicht“, sagt Ribas-Deulofeu.
