Wissenschaftler nutzen künstliche Intelligenz, um die Aktivität wirbelloser Tiere auf dem Meeresboden zu kartieren
Meeresablagerungen sind äußerst vielfältig, und die wirbellosen Meerestiere, die sie stören, spielen eine wichtige Rolle für die Gesundheit der Ozeane.
Die Aktivität von wirbellosen Meeresbewohnern wie Würmern, Muscheln und Garnelen wurde mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) kartiert.
Wissenschaftler aus dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten haben große Datensätze mit maschinellem Lernen (einem Zweig der künstlichen Intelligenz) kombiniert, um kritische Faktoren aufzudecken, die die Gesundheit der Meeresökosysteme in allen Weltmeeren fördern und erhalten.
Die Gesundheit der Ozeane verwirklichen
Genau wie Regenwürmer, die den Gartenboden aufrühren und bereichern, rühren die kleinen Lebewesen, die sich in den Sedimenten aufhalten, den Meeresboden auf (ein Prozess, der 'Bioturbation' genannt wird), was sich auf die Regulierung der globalen Kohlenstoff-, Nährstoff- und biogeochemischen Kreisläufe auswirkt und die Bedingungen für die Meeresbewohner verbessert.
Wenn Wissenschaftler verstehen, wie diese Prozesse in verschiedenen Regionen der Welt ablaufen, können sie besser nachvollziehen, was den Zustand der Ozeane bestimmt und wie sie auf den Klimawandel reagieren können. Jetzt haben Wissenschaftler zum ersten Mal eine Methode entwickelt, um den Beitrag von Meeresbodenlebewesen überall auf der Welt vorherzusagen und zu kartieren.
"Wenn wir wissen, wie die Bioturbation mit anderen Aspekten der Umwelt zusammenhängt, können wir besser vorhersagen, wie sich diese Systeme als Reaktion auf den Klimawandel verändern könnten", sagte Shuang Zhang, Professor an der A&M University of Texas und Hauptautor der Studie.
"Wir wissen schon seit einiger Zeit, dass Ozeansedimente extrem vielfältig sind und eine entscheidende Rolle bei der Vermittlung der Gesundheit der Ozeane spielen, aber erst jetzt haben wir Informationen darüber, wo und in welchem Umfang diese Gemeinschaften dazu beitragen", fügt Martín Solan, Professor an der Universität Southampton und Mitautor der Studie, hinzu. "Die Art und Weise, wie diese Gemeinschaften wichtige Aspekte der Ökosysteme der Ozeane beeinflussen, unterscheidet sich zum Beispiel sehr stark zwischen den Küsten und der Tiefsee", so Solan.
Komplexe Umweltbedingungen
Die Forscher nutzten vorhandene Datensätze über die Aktivität von Meereslebewesen und die Tiefe ihrer Sedimentmischung, die von Hunderten von Testpunkten auf der ganzen Welt stammen. Sie brachten diese Daten mit verschiedenen Umweltbedingungen in Verbindung, um die KI so zu trainieren, dass sie genaue Vorhersagen darüber machen kann, was in den Sedimenten des Meeresbodens überall auf der Welt vor sich geht.
Eine komplexe Kombination von Umweltbedingungen - wie Wassertiefe, Temperatur, Salzgehalt, Entfernung vom Land, Tiervorkommen und Nährstoffverfügbarkeit - beeinflusst die Bioturbation, und diese Bedingungen sind weltweit unterschiedlich. All dies wirkt sich auf die Aktivität der wirbellosen Tiere und damit auf die Gesundheit der Meeresökosysteme aus.
"Durch unsere Analyse haben wir herausgefunden, dass nicht nur ein, sondern mehrere Umweltfaktoren gemeinsam die Bioturbation des Meeresbodens und die Ökosystemleistungen, die diese Tiere erbringen, beeinflussen", erklärt Lidya Tarhan, Professorin an der Yale University und Mitautorin der Studie. "Dazu gehören Faktoren, die sich direkt auf das Nahrungsangebot auswirken und den komplexen Beziehungen zugrunde liegen, die das Leben im Meer sowohl heute als auch in der Vergangenheit auf der Erde aufrechterhalten", sagte sie.
"Unsere Analyse legt nahe, dass das derzeitige globale Netz von Meeresschutzgebieten diese wichtigen Prozesse am Meeresboden nicht ausreichend schützt, was darauf hindeutet, dass bessere Schutzmaßnahmen erforderlich sind, um die Gesundheit der Ökosysteme zu fördern", fügt Tarhan hinzu.
Quellenhinweis:
Zhang, S.; Solan, M.; Tarhan, L. Global distribution and environmental correlates of marine bioturbation. Current Biology, 2024.