Region-wide distribution models of aquatic species in the Baltic Sea

Die Ostsee ist ein einzigartiges Gewässer, ein halbumschlossenes Becken in Nordeuropa, in dem Süßwasser aus Flüssen mit Salzwasser aus dem Ozean vermischt wird. Diese brackige Umgebung beherbergt eine ganz eigene Vielfalt des Lebens, von Fischen und Unterwasserpflanzen bis hin zu den winzigen Kreaturen, die im Schlamm auf dem Meeresboden leben. Dieses empfindliche Ökosystem steht jedoch unter wachsendem Druck. Überfischung, Verschmutzung und steigende Temperaturen bauen Lebensräume ab und führen dazu, dass die Populationen wichtiger Arten zurückgehen. Um diesen Schaden zu stoppen und das Meer wiederherzustellen, müssen die Verwalter genau wissen, wo diese Arten leben. Sie benötigen detaillierte Karten, die das gesamte Verbreitungsgebiet jedes Fisches, jeder Pflanze und jedes Wirbellosen in der gesamten Region zeigen, und nicht nur in isolierten Taschen. Ohne dieses vollständige Bild sind die Bemühungen zum Schutz des Meeres wie der Versuch, sich in einem dunklen Raum zu orientieren – man stößt vielleicht auf ein Problem, aber man kann keinen sicheren Weg planen.

Jahrelang war es schwierig, eine solch umfassende Sicht zu erstellen. Die Ostsee wird von neun verschiedenen Ländern geteilt, die jeweils über eigene Monitoring-Programme, Methoden und Datenformate verfügen. Eine Untersuchung in Schweden könnte ganz anders aussehen als eine in Finnland, was es schwierig macht, die Ergebnisse zu vergleichen oder sie zu einer einzigen, kohärenten Karte zusammenzufügen. Bestehende Daten deckten oft nur spezifische nationale Gebiete ab oder konzentrierten sich auf nur wenige bekannte Arten, was große Lücken in unserem Verständnis der biologischen Vielfalt der Region hinterließ. Um dies zu lösen, kam ein Team von Forschern aus den verschiedenen Ostseestaaten zusammen, um einen einheitlichen Datensatz aufzubauen. Sie erstellten einen einzigen, harmonisierten Satz von Karten für 630 verschiedene Arten, der die gesamte Ostsee einschließlich der Dänischen Durchfahrten und der Kattegat abdeckt. Dieser Datensatz stellt das erste Mal dar, dass eine so große Vielfalt an Meereslebewesen mit einer konsistenten Methode über alle neun Länder hinweg kartiert wurde.

Die Forscher begannen damit, Beobachtungsdaten aus einer Vielzahl von Quellen zu sammeln, darunter wissenschaftliche Untersuchungen, die zwischen 2000 und 2024 durchgeführt wurden. Sie sammelten Aufzeichnungen für Fische, Unterwasserpflanzen (bekannt als Makrophyten) und Wirbellose wie Krabben und Würmer. Da sich die Methoden, um diese Tiere zu finden, stark unterscheiden – Fische werden oft in Netzen gefangen, Pflanzen werden von Tauchern entdeckt und kleine Wirbellose werden aus dem Schlamm aufgesammelt –, musste das Team jede Gruppe separat verarbeiten. Für Fische konzentrierten sie sich auf Daten aus wissenschaftlichen Netzuntersuchungen, die eine zuverlässige Möglichkeit bieten zu wissen, ob eine Art in einem bestimmten Gebiet vorhanden oder abwesend ist. Für Unterwasserpflanzen kombinierten sie Daten aus vollständigen Tauchuntersuchungen, bei denen jede Pflanze gezählt wird, mit anderen Arten von Aufzeichnungen. Für die Kreaturen, die im Sediment leben, konstruierten sie sorgfältig „Absenz“-Daten, wobei sie sicherstellten, dass sie eine Art nur dann als fehlend zählten, wenn die Untersuchungsmethode durchaus in der Lage gewesen wäre, sie zu finden. Diese sorgfältige Filterung verhinderte, dass die Karten falsche Lücken anzeigten, wo eine Art lediglich durch ein weniger effektives Werkzeug übersehen worden war.

Nachdem die Daten bereinigt und organisiert worden waren, nutzten die Teams Computermodelle, um vorherzusagen, wo jede Art in der gesamten See lebt. Sie verließen sich nicht auf eine einzige Art von Computerprogramm, sondern kombinierten die Ergebnisse von drei verschiedenen Modellierungsansätzen. Diese „Ensemble“-Methode fungiert wie ein Expertengremium, bei dem die endgültige Karte ein gewichteter Durchschnitt der verschiedenen Modelle ist, wobei den Modellen, die am besten abschnitten, ein größeres Gewicht beigemessen wird. Die Modelle wurden mit Umgebungsschichten wie Wassertiefe, Temperatur, Salzgehalt und der Art des Bodensubstrats, das von weichem Schlamm bis zu hartem Gestein reicht, trainiert. Die resultierenden Karten decken die gesamte Region mit einer Auflösung von 250 Metern ab – eine Skala, die fein genug ist, um sowohl für die lokale Planung als auch für breite regionale Strategien nützlich zu sein.

Das Ergebnis ist nicht nur ein einfaches Bild davon, wo eine Art vorkommen könnte. Der Datensatz enthält sieben verschiedene Arten von Karten für jede der 630 Arten. Einige Karten zeigen die Wahrscheinlichkeit, mit der eine Art vorhanden ist, während andere eine klare „Ja oder Nein“-Vorhersage liefern. Entscheidend ist, dass das Team auch Karten erstellt hat, die zeigen, wie sicher sich das Modell bei seinen eigenen Vorhersagen ist. Diese Konfidenzkarten heben Bereiche hervor, in denen die Daten stark und die Vorhersage zuverlässig sind, sowie Bereiche, in denen das Modell unsicherer ist. Dies ermöglicht es den Verwaltern, nicht nur zu sehen, wo eine Art lebt, sondern auch, ob sie die Informationen gut genug vertrauen können, um Entscheidungen zu treffen. Wenn beispielsweise eine Art in einem Gebiet vorhergesagt wird, in dem die Konfidenz jedoch niedrig ist, wissen die Planer, dass sie vor dem Handeln möglicherweise weitere Felduntersuchungen durchführen müssen.

Um sicherzustellen, dass die Karten genau und nützlich waren, unterzogen die Forscher sie einem strengen Überprüfungsprozess. Zuerst prüften interne Experten aus den Forschungsinstituten die Modelle auf offensichtliche Fehler, wie etwa die Vorhersage, dass eine Pflanze, die Sonnenlicht benötigt, im tiefen, dunklen Ozean lebt. Sie markierten Arten, bei denen das Modell den Lebensraum scheinbar über- oder unterschätzte. Danach überprüfte ein externes Expertengremium aus nationalen Behörden der Ostseeregion die Karten. Diese Experten, die die lokale Ökologie genau kennen, bewerteten, wie gut die Karten mit ihrem eigenen Wissen darüber übereinstimmten, wo die Arten tatsächlich leben. Basierend auf diesen Überprüfungen erhielt jede Art eine Bewertung. Die meisten der 630 Arten erhielten hohe Punktzahlen, was darauf hindeutet, dass die Karten zuverlässige Instrumente für den Naturschutz sind.

Der endgültige Datensatz umfasst 101 Fischarten, 189 Arten von Unterwasserpflanzen und 340 Wirbellose Arten. Diese umfassende Sammlung bildet das Fundament für die nächste Generation des Meeresmanagements in der Ostsee. Sie unterstützt internationale Ziele, 30 Prozent des Meeres bis 2030 zu schützen, und hilft den Ländern, ihre Bemühungen zur Wiederherstellung von Lebensräumen und zur Verwaltung der Fischerei zu koordinieren. Durch die Bereitstellung einer einzigen, konsistenten Sicht auf die biologische Vielfalt der Region beseitigt diese Arbeit die Barrieren, die ein grenzüberschreitendes Planen zuvor schwierig gemacht hatten. Die Karten stehen nun jedem zur Verfügung, von Wissenschaftlern bis hin zu politischen Entscheidungsträgern, sodass sie das volle Ausmaß des Lebens in der Ostsee sehen und ihre Zukunft mit Klarheit und Zuversicht planen können.