Census of Marine Life: Wie das Leben im Ozean kartiert wird

Eine Erfassung von Fragen, nicht eine Zählung jedes Tieres

Der Census of Marine Life war ein internationales Forschungsprogramm, das den Zeitraum 2000–2010 umfasste. Ziel war es, das Wissen über die marine Vielfalt, die Verbreitung der Organismen und – sofern die Methoden dies erlaubten – ihre Häufigkeit zu verbessern. Es sollte weder jedes Tier im Ozean zählen noch war es die erste Entdeckung allen Meereslebens. Das Programm verband Erkundungen, Datenbanken und Analysen der Vergangenheit sowie möglicher Zukunftsszenarien und umfasste nationale und regionale Projekte und Ausschüsse.

Im Abschlussbericht werden mehr als 2.700 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus über 80 Ländern sowie mehr als 670 Laboratorien, Universitäten, Museen und Aquarien beschrieben. Die Zusammenarbeit verknüpfte Feldteams, Taxonomen, Sammlungen, Laboratorien und Datenfachleute; nicht alle Regionen verfügten über dieselben Kapazitäten oder konnten dieselbe Art von Informationen beisteuern. Das Inventar hing sowohl davon ab, Beobachtungen zu gewinnen, als auch davon, Organismen zu identifizieren und Datensätze vergleichbar zu machen.

Drei Konzepte helfen dabei, diese Ergebnisse zu verstehen. Der Artenreichtum gibt an, wie viele Arten in einer Probe oder Region erfasst werden; er hängt davon ab, wonach, wo und mit welchem Aufwand gesucht wurde. Die Verbreitung beschreibt, wo Organismen vorkommen, einschließlich ihrer Tiefe und zeitlichen Veränderung. Für die Häufigkeit ist eine auf eine geeignete Methode und Einheit bezogene Menge erforderlich, etwa pro Fläche oder Volumen, sowie Angaben zum Probenahmeaufwand. Deshalb entspricht die Zahl der Datensätze in einer Datenbank nicht automatisch der Zahl der Individuen oder Arten, der Dichte oder der Gesamthäufigkeit.

Unterschiedliche Methoden, unterschiedliche Beobachtungen

Es gibt kein Instrument, mit dem sich alle Organismen und Lebensräume beobachten lassen. Der Census kombinierte Verfahren, die unterschiedliche Arten von Belegen liefern: Fänge zur Untersuchung von Exemplaren, Bilder des Sichtbaren, akustische Signale, Bewegungsbahnen markierter Tiere und molekulare Analysen. Die Tabelle fasst zusammen, was die jeweiligen Ansätze beitragen können und was sich daraus nicht ableiten lässt.

Mikrobielle Studien veranschaulichen den letzten Unterschied. Im Rahmen des International Census of Marine Microbes (ICoMM) verwendeten Sogin und Mitarbeitende 2006 die Hochdurchsatzsequenzierung von Fragmenten eines bakteriellen ribosomalen Markers in Proben aus Tiefenwasser des Nordatlantiks und diffusen hydrothermalen Quellen. Sie fanden eine weitaus größere Sequenzvielfalt als frühere Schätzungen und zahlreiche seltene Typen, die als Teil der seltenen Biosphäre beschrieben wurden. Das Ergebnis charakterisiert die Proben und die verwendete Technik: Es ist weder ein vollständiger Katalog formal beschriebener Arten noch eine Erfassung der weltweiten mikrobiellen Häufigkeit.

Karten zu Artenreichtum, Tiefe und Bewegung

Das Programm versammelte Studien zu Küsten und offenem Ozean, Oberfläche, Wassersäule und Meeresboden sowie zu unterschiedlichen Lebensräumen und Regionen. Einige Projekte rekonstruierten vergangene Veränderungen: HMAP griff unter anderem auf Logbücher von Schiffen, Aufzeichnungen und Überreste zurück. Andere untersuchten modellabhängige Szenarien: FMAP beobachtete nicht die Zukunft, sondern erstellte Projektionen, die bestimmten Annahmen unterlagen. Diese Ansätze ermöglichen unterschiedliche Fragestellungen und dürfen nicht mit gleichzeitigen Messungen aller Ozeane verwechselt werden.

Eine 2010 veröffentlichte Analyse verglich Muster des Artenreichtums von 13 großen Gruppen. Sie fand Höchstwerte des Artenreichtums bei Küstenarten im westlichen Pazifik, während mehrere ozeanische Gruppen ihre Höchstwerte in breiten Bändern mittlerer Breitengrade aufwiesen. Die Meeresoberflächentemperatur stand in engem Zusammenhang mit der Vielfalt der untersuchten Gruppen, doch dieser Zusammenhang belegt keine einzige Ursache: Auch Lebensraum und Geschichte waren für die Küstenarten von Bedeutung. Das Muster ist keine universelle Karte aller Meeresarten.

Die Verfolgung von Räubern zeigt eine andere Beobachtungsskala. Das Programm Tagging of Pacific Predators (TOPP) markierte Individuen im Nordpazifik; ein 2011 veröffentlichter Artikel analysierte Verfolgungsdaten von 2000–2009 und beschrieb Routen und Ansammlungsgebiete, die mit ozeanischen Strukturen verbunden waren. Es handelt sich um ein späteres Ergebnis auf Grundlage von Daten aus dem Jahrzehnt des Census, nicht um eine Verlängerung des offiziellen Programms bis 2011. Die Bahnen der verfolgten Individuen geben Aufschluss über deren Bewegungen, nicht über die Verbreitung aller Populationen.

Zum Abschluss des Jahres 2010 fasste NOAA mehr als 1.200 formal beschriebene Meeresarten zusammen, die aus der Arbeit im Zusammenhang mit dem Programm hervorgegangen waren, sowie weitere Arten, deren Beschreibung noch ausstand. Außerdem berichtete die Behörde von etwa 30 Millionen integrierten Datensätzen. Diese Datensätze sind nicht 30 Millionen gezählte Tiere: Sie können Beobachtungen unterschiedlicher Art, von verschiedenen Orten und Zeitpunkten sowie mit unterschiedlichen Methoden darstellen. Sie sind auch kein aktueller Zähler von OBIS. Eine formal beschriebene Art, ein neuer Datensatz und die Beobachtung einer bekannten Art sind unterschiedliche Ergebnisse.

Lücken erkennen, bevor eine Karte interpretiert wird

Die räumliche, zeitliche und Tiefenabdeckung sowie die taxonomischen Gruppen waren ungleichmäßig erfasst. Eine 2010 veröffentlichte Analyse von OBIS-Datensätzen fand eine starke Konzentration der Daten auf flache Gewässer und eine Unterrepräsentation des mittleren und tiefen pelagischen Wassers. Das Fehlen von Datensätzen beweist nicht, dass es dort kein Leben gibt: Es zeigt teilweise, wo beobachtet und dokumentiert worden war.

Eine Null kann nur dann als Abwesenheit interpretiert werden, wenn Versuchsaufbau, Aufwand und Nachweisfähigkeit angemessen dokumentiert sind. Zudem können die zusammengeführten Quellen aus unterschiedlichen Zeiträumen stammen und verschiedene Methoden und Einheiten verwenden. Beim Vergleich von Artenreichtum oder Häufigkeit müssen diese Metadaten geprüft werden; die Überprüfung von Namen, Koordinaten oder Datumsangaben verbessert die Konsistenz der Daten, beseitigt aber für sich genommen weder Verzerrungen der Abdeckung noch macht sie aus einem Vorkommensnachweis einen Populationsschätzer.

OBIS: ein weiter wachsendes Vermächtnis

Das Ocean Biodiversity Information System (OBIS) entstand im Rahmen des Census und wurde 2009 von der Zwischenstaatlichen Ozeanographischen Kommission der UNESCO innerhalb von IODE übernommen. Heute funktioniert es als Netzwerk von Knoten, das georeferenzierte Daten zusammenführt, darunter historische Daten und Beiträge aus der Zeit nach dem Census. OBIS ist daher weder eine auf 2010 eingefrorene Datenbank noch dürfen seine aktuellen Datensätze pauschal diesem Jahrzehnt zugeschrieben werden.

Je nach Datensatz finden sich Vorkommensnachweise, Probenahmeereignisse, Messungen und Metadaten. Namen werden mit taxonomischen Ressourcen wie WoRMS abgeglichen, und Felder und Werte werden Qualitätskontrollen unterzogen. Das hilft bei der Interpretation und beim Auffinden von Problemen, garantiert aber weder, dass alle Felder vollständig sind, noch dass eine Region gut beprobt wurde. WoRMS dient der Überprüfung von Namen und Synonymen; es ist keine Erfassung der Häufigkeit.

Für die Erkundung oder den Download von Daten beschreibt das OBIS-Handbuch die Nutzung von Mapper, API und Analysewerkzeugen. Es empfiehlt sich, Methode, Beobachtungsdatum, Tiefe, Aufwand, Qualitätskennzeichen und Version des Datensatzes zu prüfen. Das Aktualisierungsdatum ist nicht zwangsläufig das Datum der Probenahme. Die standardmäßigen Downloads von Mapper enthalten keine Abwesenheitsdatensätze; über einige Wege können solche Datensätze angefordert werden, sofern sie vorhanden sind. Auch die Bedingungen für die Weiterverwendung unterscheiden sich je nach Datensatz: Kostenloser Zugang bedeutet keine uneingeschränkte Nutzungserlaubnis.

Zwei CMarZ-Datensätze zeigen, wie sich konkrete Vermächtnisse untersuchen lassen, ohne sie als globale Karten zu behandeln:

Bei der Interpretation jedes Datensatzes sind Taxon, Beobachtungsdatum, Ort und Tiefe, Methode, Einheit oder Zählung, Datenanbieter, Qualität und Version zu unterscheiden. Ohne diese Informationen kann eine einzelne Zahl präziser oder besser vergleichbar erscheinen, als sie tatsächlich ist. Die Kartierung des Meereslebens ist letztlich eine Synthese unvollständiger Beobachtungen: Sie ermöglicht es, Muster zu erkennen und neue Fragen anzustoßen, sofern sie zusammen mit den Methoden und Lücken gelesen wird.