Erfolgreiche Planktonprognose
Mit physikalische Strömungsmodellen, biologischen Simulationsmodellen und künstlicher Intelligenz gelang es, das Vorkommen des Zooplanktons im Meer vorherzusagen.
Seit 1999 prognostiziert die Systems Ecology Group (SEG) am Forschungsinstitut Senckenberg in Hamburg als weltweit erste Institution das Vorkommen des Zooplanktons. Ziel ist, vorherzusagen, wann welche Arten am meisten auftreten.
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. Das heißt, die Wissenschaftler irrten sich um nur knapp zwei Wochen in ihrer Vorhersage des Saisonbeginns. Die Trefferquote reicht von der exakten Vorhersage des Saisonbeginns oder -endes z.B. bei Seeigellarven bis zu einer Abweichung um maximal 7 Wochen bei den Larven bodenlebender Krebse.
Damit setzt die Forschergruppe unter der Leitung von Dr. Wulf Greve (57) Maßstäbe in der internationalen Meeresforschung. Das Prognoseverfahren wurde in einem vom Bundesministerium für Forschung und Technologie mit 1, 2 Mio. DM unterstützten Forschungsprojekt in den Jahren 1996 - 1999 entwickelt, an dem neben dem Forschungsinstitut Senckenberg die Biologische Anstalt Helgoland (jetzt am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung), der Fachbereich Informatik und das Zentrum für Meeres- und Klimaforschung der Universität Hamburg sowie das Bundesamt für Seeschiffahrt und Hydrographie in Hamburg beteiligt waren.
Greve verfolgte in diesem Projekt 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 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 gewonnen hat. 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 kamen neben statistischen Verfahren Simulationsmodelle und Künstliche Neuronale Netze zum Einsatz.
Unabhängig voneinander ergaben sie, daß die 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 durch Integration verschiedener Verfahren die Ergebnisse zu verbessern. Dabei werden Strömungsmodelle ebenso wie biologische Simulationsmodelle und die Verfahren der Künstlichen Intelligenz zum Einsatz kommen, deren Möglichkeiten bereits erprobt wurden.
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 Interessenten zur Verfügung (http://www.meeresforschung.de/seg).
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 vorkommender Krebse, Pfeilwürmer 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. Greve plant, diesen Regelungen in den zukünftigen Untersuchungen der SEG besondere Aufmerksamkeit zu widmen.
Weitere Auskünfte:
Dr. Wulf Greve,
Deutsches Zentrum für Marine Biodiversität
im Forschungsinstitut Senckenberg
und Bundesamt für Seeschiffahrt und Hydrographie
Notkestrasse 31
D - 22607 Hamburg
Fon: 040 - 89981870
Fax: 040 - 89981871
e-mail: wgreve@meeresforschung.de
