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Erfolgreiche Planktonprognose

21.01.2000 - (idw) Universität Hamburg

Seit 1999 prognostiziert die Systems Ecology Group (SEG) am Forschungsinstitut Senckenberg in Hamburg als weltweit erste Institution das Vorkommen des Zooplanktons. Bei der Bewertung der Prognosen des Vorjahres ergab sich eine mittlere Vorhersagegenauigkeit von nur 1,8 Wochen für die von der SEG im Internet publizierten Daten über 17 Arten und Artengruppen. Die Trefferquote reicht von der exakten Vorhersage des Saisonbeginns oder -endes zum Beispiel bei Seeigellarven bis zu einer Abweichung um maximal sieben Wochen bei den Larven von bodenlebenden Krebsen.

Damit setzt die Forschergruppe unter der Leitung von Dr. Wulf Greve Maßstäbe in der internationalen Meeresforschung. Das Prognoseverfahren wurde in einem vom Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie mit 1,2 Millionen Mark unterstützten Projekt in den Jahren 1996 - 1999 entwickelt. Neben dem Forschungsinstitut Senckenberg nahmen die Biologische Anstalt Helgoland, der Fachbereich Informatik und das Zentrum für Meeres- und Klimaforschung der Universität Hamburg sowie das Bundesamt für Seeschiffahrt und Hydrographie in Hamburg daran teil.
Greve verfolgte in diesem Vorhaben ein zu den üblichen Vorgehensweisen alternatives Modell. Anstelle einer primär auf die Ernährung der Zooplankter ausgerichteten Untersuchung betrachtete er für jede Einzelart gleichermaßen Futter, Feinde, Strömung und die Wassertemperatur, die auch auf die Elterntiere der Planktonorganismen wirkt. Diese systemökologische Betrachtungsweise wurde durch eine 20-jährige Messreihe unterstützt, die Greve mit seinen Mitarbeitern auf Helgoland gewann. Durch die dabei eingehaltene hohe Messdichte von mindestens einer Probe in jeder Woche stand ihm ein Material zur Verfügung, an dem die unterschiedlichen Hypothesen über das Vorkommen des Planktons systematisch überprüft werden konnten.
Dabei setzten die Wissenschaftler neben statistischen Verfahren Simulationsmodelle und Künstliche Neuronale Netze ein. Unabhängig voneinander ergaben diese, dass der Meerwassertemperatur bei der Steuerung der Zooplanktondynamik eine größere Bedeutung zufällt, als die bisher benutzten Modelle vorsehen. Die 1999 veröffentlichten Prognosen für eine Auswahl von Arten sind ein erster erfolgreicher Versuch. Es ist vorgesehen, sowohl die Anzahl der Arten von 17 auf annähernd 200 zu erweitern als auch die Ergebnisse durch Integration verschiedener Verfahren zu verbessern. Dabei werden Strömungsmodelle ebenso wie biologische Simulationsmodelle und die Verfahren der Künstlichen Intelligenz, deren Möglichkeiten bereits erprobt wurden, eingesetzt.
Die saisonale Prognose, die angibt, in welchem Zeitraum eine Art hauptsächlich vorkommt, wurde als erster Schritt eingeführt. Die Vorhersage der Größenordnung und der absoluten Häufigkeit sind der zukünftigen Prognostik vorbehalten. Die Prognosen stehen im Internet für Interessen zur Verfügung.
Das Zooplankton - die Tiere des Meeres, deren Ortsveränderung stärker von der Wasserbewegung als von der eigenen Schwimmleistung bestimmt wird - setzt sich aus Milliarden zeitlebens im freien Wasser vorkommenden Krebsen, Pfeilwürmern und Quallen sowie den Larven der Fische und Bodenbewohner zusammen. Die Jahrgangsstärken fast aller Meeresbewohner werden im Plankton festgelegt. Mit der in den letzten Jahrzehnten beobachteten Erwärmung, die sich mit der erwarteten Klimaänderung fortsetzen dürfte, verschiebt sich nach den Untersuchungen der Hamburger Wissenschaftler der Zeitpunkt des Vorkommens vieler Zooplanktonarten. Damit ändern sich ihre Chancen, zum Zeitpunkt des günstigsten Nahrungsangebots vorzukommen. Für manche Arten ist das nachteilig, für andere vorteilhaft. So beginnt das ökologische Gleichgewicht, sich zu verschieben. Der Hamburger Wissenschaftler plant, diesen Entwicklungen in den zukünftigen Untersuchungen der SEG besondere Aufmerksamtkeit zu widmen.

Kontakt:

Dr. Wulf Greve

Deutsches Zentrum für Marine Biodiversität
im Forschungsinstitut Senckenberg
und Bundesamt für Seeschiffahrt und Hydrographie
E-Mail: wgreve@meeresforschung.de
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