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

バルト海は、河川からの淡水と海洋からの塩水が混ざり合う、北欧の半閉鎖的な盆地であるという、非常にユニークな水域です。この汽水環境は、魚類や水生植物から、海底の泥の中に住む微小な生物に至るまで、独特な生命の集まりを支えています。しかし、この繊なる生態系は、増大する圧力に直面しています。過剰漁獲、汚染、そして気温の上昇が、生息地を劣化させ、主要な種の個体数を減少させています。この被害を食い止め、海を再生するためには、管理者たちはこれらの種が正確にどこに生息しているのかを知る必要があります。彼らには、一部の孤立した領域だけでなく、全域にわたるあらゆる魚、植物、無脊椎動物の全範囲を示す詳細な地図が必要です。この完全な全体像がなければ、海を守るための取り組みは、暗い部屋の中でライトなしで進むようなものです。問題に偶然出くわすことはあっても、安全な経路を計画することはできません。

長年、このような包括的な視点を持つことは困難でした。バルト海は9つの異なる国によって共有されており、それぞれが独自のモニタリングプログラム、手法、およびデータ形式を持っています。スウェーデンで行われた調査はフィンランドのものとは大きく異なる可能性があり、それらを比較したり、一つのまとまった地図へと繋ぎ合わせたりすることを難しくしています。既存のデータは特定の国内領域のみをカバーしていたり、あるいは数種類のよく知られた種に焦点を当てていたりすることが多く、この海域の生物多様性に関する理解に大きな空白を残していました。これを解決するために、バルト諸国の研究者チームが集まり、統一されたデータセットを構築しました。彼らは、デンマーク海峡とカッテーガットを含むバルト海全域をカバーする、630種におよぶ統一されたハーモナイズド（調和された）マップを作成しました。このデータセットは、これほど広範な海洋生物が、9カ国すべてにわたって一貫した手法でマッピングされた初めての事例です。

研究者たちは、2000年から2024年までの科学的調査を含む、多種多様なソースから観測データを収集することから始めました。彼らは、魚類、水生植物（マクロファイト）として知られる植物、そしてカニや虫などの無脊椎動物の記録を収集しました。これらの動物を見つけるための手法は大きく異なるため――魚はしばしば網で捕獲され、植物はダイバーによって発見され、小さな無脊椎動物は泥の中からすくい上げられるため――チームは各グループを個別に処理する必要がありました。魚類については、特定のエリアに種が存在するか不在かを知るための信頼できる方法を提供する、科学的な底引き網調査のデータに焦点を当てました。水生植物については、すべての植物がカウントされるフルダイブ調査と、他のタイプの記録を組み合わせました。堆積物に住む生物については、「不在」のデータを慎重に構築し、そのサンプリング手法がその種を見つけ出す能力を備えていた場合にのみ、その種が「存在しない」とカウントするようにしました。この慎重なフィルタリングにより、ツールが効果的でなかったために単に見逃されただけの場所が、誤って「空白」として示されてしまうことを防ぎました。

データが整理・洗浄されると、チームはコンピュータモデルを使用して、海全体で各種がどこに生存在するかを予測しました。彼らは単一のコンピュータプログラムに頼るのではなく、3つの異なるモデリング手法の結果を組み合わせました。この「アンサンブル」法は、いわば専門家パネルのような役割を果たし、最終的なマップは異なるモデルの加重平均となり、最も優れたパフォーマンスを示したモデルに高い影響力を与えます。モデルの学習には、水深、温度、塩分濃度、および軟らかい泥から硬い岩に至る底質の種類といった環境レイヤーが使用されました。完成したマップは、地域的な計画にも広域的な戦略にも有用なスケールである250メートルという解像度で、全域をカバーしています。

出力されるものは、単にその種が存在する可能性がある場所を示す単純な絵ではありません。このデータセットには、630種それぞれに対して7種類の異なるタイプのマップが含まれています。あるマップは種の存在確率を示し、別のマップは明確な「はい、または、いいえ」の予測を示します。極めて重要なことに、チームはモデルが自身の予測に対してどの程度の確信を持っているかを示す「確信度マップ」も生成しました。これらの確信度マップは、データが強力で予測が信頼できる領域と、モデルの不確実性が高い領域を浮き彫りにします。これにより、管理者は単に種がどこにいるかを知るだけでなく、意思決定を行うためにその情報をどの程度信頼できるかを知ることができます。例えば、ある種が特定のエリアに存在すると予測されているものの、確信度が低い場合、プランナーは行動を起こす前にさらなるフィールド調査が必要であることを認識できます。

マップの正確性と有用性を確保するため、研究者たちは厳格なレビュープロセスを実施しました。まず、研究機関内の専門家が、例えば日光を必要とする植物が深く暗い海中に存在すると予測されるような、明らかなエラーがないかモデルをチェックしました。彼らは、モデルが種の範囲を過大評価または過小評価していると思われる種を特定しました。次に、バルト海地域全体の国家機関から集まった外部の専門家パネルが、マップをレビューしました。現地の生態系を熟知しているこれらの専門家は、マップが実際の種の生息場所に関する彼らの知識とどの程度一致しているかを評価しました。これらのレビューに基づき、すべての種にスコアが与えられました。630種の大半は高い評価を得ており、これらのマップが保全のための信頼できるツールであることを示しています。

最終的なデータセットは、101種の魚類、189種の水生植物、および340種の無脊椎動物をカバーしています。この包括的なコレクションは、次世代のバルト海管理の基盤となります。これは、2030年までに海の30パーセントを保護するという国際的な目標を支持し、各国が生息地の再生や漁業管理の取り組みを調整するのを助けます。一貫した視点を単一のデータセットとして提供することで、この取り組みは、これまで国境を越えた計画策定を困難にしていた障壁を取り除きました。これらのマップは、科学者から政策立案者に至るまで誰でも利用可能であり、バルト海の生命の全容を把握し、明確さと自信を持ってその未来を計画することを可能にします。