Fünf Wochen im VorausNeue Technik warnt vor fleischfressenden Ostsee-Bakterien
Ein kleiner Kratzer beim Baden, und im schlimmsten Fall droht eine lebensbedrohliche Infektion: Vibrionen machen die Ostsee in warmen Sommern zur Risikozone. Die Gefahr ließ sich bislang nicht vorhersagen. Einem Forschungsteam gelingt nun jedoch genau das.
Vibrionen sind eigentlich ganz normale Bewohner der Meere - rund 150 Arten zählen Fachleute. Doch etwa jede zehnte davon kann Menschen, Fischen oder Muscheln gefährlich werden. Eine der unangenehmsten ist Vibrio vulnificus, das schwere Wundinfektionen auslösen kann. Die Ostsee gilt als ein Hochrisikogebiet im Sommer, weil sich die Keime in warmem, nicht zu salzigem Wasser besonders wohlfühlen. Bisher konnte man das Auftauchen der Bakterien kaum vorhersagen - einem Forschungsteam gelingt dies nun mithilfe künstlicher Intelligenz.
Zuvor hatten die Forscher unter Leitung des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde jede Menge Daten gesammelt: Zwischen April 2022 und Mai 2023 zogen sie entlang der Ostseeküste und der Warnow-Mündung bei Rostock rund 1500 Wasserproben. Dazu kamen Umwelt-, Wetter- und Satellitendaten zu Temperatur, Salzgehalt, Nährstoffen, Chlorophyll und Strömungen.
Salzgehalt spielt wichtige Rolle
Bei der Analyse zeigte sich aus Sicht der Autoren ein eindeutiges Muster: Das gefährliche Bakterium Vibrio vulnificus tauchte fast ausschließlich zwischen Ende Juni und Anfang September auf, besonders bei Wassertemperaturen über 18 Grad Celsius und einem Salzgehalt zwischen etwa 12 und 18 Promille. Mit diesen Daten trainierte das Team verschiedene KI-Modelle - die besten lieferten verlässliche Prognosen vier bis fünf Wochen im Voraus. Ihre Ergebnisse haben die Forscher im Fachmagazin "Water Research" veröffentlicht.
Der Schlüssel zum Erfolg lag laut den Autoren aber nicht allein in der Menge der Daten, sondern in ihrer feinen zeitlichen und räumlichen Auflösung. Dadurch konnten die Forschenden genau nachvollziehen, wie sich die mikrobielle Gemeinschaft im Wasser verändert, bevor die gefährlichen Keime in Erscheinung treten.
"Muster für Vorhersagen nutzen"
"Wir konnten zeigen, dass sich das Auftreten der potenziell gefährlichen Vibrionen durch charakteristische ökologische Veränderungen frühzeitig ankündigt", erklärt Erstautor Conor Christopher Glackin, der am IOW zu dem Thema promoviert, laut einer Mitteilung. "Genau solche Muster kann künstliche Intelligenz erkennen und für Vorhersagen nutzen." Am treffsichersten waren jene Modelle, die nicht nur physikalische Werte wie Temperatur berücksichtigten, sondern auch die Verschiebungen in den Bakteriengemeinschaften.
"Damit rückt erstmals ein praktikables Frühwarnsystem in greifbare Nähe", sagte Studienleiter Matthias Labrenz. Gerade im touristisch stark genutzten deutschen Ostseeraum mit seinen Millionen Urlaubsgästen gehe es deshalb darum, so Labrenz, Risikozeiten möglichst klar von unbedenklichen Badebedingungen abzugrenzen - aus Gründen der Gesundheitsvorsorge wie auch der Wirtschaft. Die Hoffnung der Forschenden: dass pauschale Warnungen langfristig durch lokal präzise, tagesaktuelle Risikoeinschätzungen ersetzt werden.