Mikroalger og kunstig intelligens kommer Østersøen til undsætning

Døde fisk, fedtemøg og en havbund uden ilt, hvor intet kan overleve. Det er virkeligheden flere steder i Østersøen. Iltsvind begyndte for alvor at ramme danske farvande i 1980’erne, primært på grund af næringsstofudledning fra landbrug og spildevand, og det har udviklet sig markant negativt over de seneste 20 år, og situationen er i dag værre end på noget tidspunkt siden begyndelsen af 2000’erne.

Men det skal mikroalger afhjælpe. De driver rundt i milliarder i havvandet, usynlige for det blotte øje, men mikroalgerne ved mere om Østersøens tilstand end nogen målesonde. De reagerer på de mindste ændringer i næringsstoffer, temperatur og strømforhold. De vokser eksplosivt, når økosystemet er ude af balance. Og når de dør, efterlader de iltfattige dødzoner i deres kølvand.

Nu vil forskere bruge algerne som biologiske alarmklokker i et system, der kan forudsige – og hjælpe med at forhindre – Østersøens kollaps.

Hvad nu hvis vi kunne lytte til, hvad algerne fortæller os i realtid? Hvad hvis landmænd, politikere og miljømyndigheder kunne se, hvilken effekt forskellige tiltag har på havets tilstand – og det hele før en eneste krone er brugt eller et eneste fiskeopdræt lukket?

Det er ambitionen bag RECOVER-projektet, hvor forskere fra Tyskland og Danmark i de kommende tre år vil arbejde hen mod at bygge en digital tvilling af den sydvestlige Østersø. Et virtuelt ocean, styret af data fra havets vigtigste varslingssystem: algerne selv.

"Mikroalgerne befinder sig i centrum af projektet, fordi de er en indikator for økosystemets tilstand," siger professor Anja Engel fra GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research i Kiel, der leder det grænseoverskridende projekt.

"Afhængigt af belastningen med næringsstoffer ændrer algefællesskabets biodiversitet sig. De fortæller os præcis, hvad der er galt – hvis vi lærer at lytte," forklarer hun.

Oceanets detektiver
Mikroalgerne fungerer som oceanets egne sensorer – levende måleinstrumenter for alt fra eutrofiering til klimaforandringer. Når der er for meget fosfor i forhold til nitrogen, som det er tilfældet i store dele af Østersøen, ændrer algefællesskabets sammensætning sig.

"I et system som Østersøen, der er delvist anoxisk – dvs. iltfattigt - og mister meget nitrogen, har vi et relativt højt fosforindhold i forhold til nitrogen," forklarer Anja Engel.

"Så favoriserer vi alger, der kan fiksere atmosfærisk nitrogen. Det er blågrønalger – cyanobakterier."

Disse massive blomstringer af trådformede cyanobakterier er ikke bare et æstetisk problem, når de skyller op på strandene hen over sommeren. De er nemlig også ofte giftige.

"Følsomme mennesker, børn og endda kæledyr som hunde kan blive alvorligt syge, hvis de kommer i kontakt med vandet eller drikker det," siger Engel.

Det er derfor, strandene må lukkes. Men allerede før det sker, har algerne advaret os. Vi skal bare blive bedre til at forstå deres sprog.

Og det er netop her, RECOVER kommer ind: Ved at kortlægge algernes arter, antal og sammensætning i realtid kan forskerne ikke bare måle økosystemets nuværende tilstand – de kan forudsige, hvad der sker, hvis man ændrer på forholdene.

"Det er biomassen af algerne, det er algefællesskabets sammensætning, der virkelig informerer os om økosystemets helbred," siger Engel.

"Med RECOVER vil vi bruge den information, som algerne giver os, som en indikator for økosystemets status."

Fra biologisk alarm til digital intelligens
Her kommer Syddansk Universitet ind i billedet. På Mads Clausen Instituttet i Sønderborg arbejder forskere med at udvikle de sensorer og AI-værktøjer, der skal omsætte algernes biologiske signaler til brugbar information.

"Vi kombinerer avanceret sensoteknologi med kunstig intelligens for at skabe et system, der kan overvåge havet langt mere omfattende end traditionelle metoder," siger lektor Jacek Fiutowski fra MCI.

"I stedet for dyre, tidskrævende analyser får vi realtidsdata, der kan integreres direkte i den digitale tvilling. Det åbner helt nye muligheder for at forstå, hvordan Østersøen reagerer på ændringer – og det starter med at lytte til algerne."

På Center for Industriel Software på SDU arbejder forskere samtidig med at undersøge selve hjernen i systemet: de AI-modeller og datavisualiseringsværktøjer, der skal gøre komplekse oceanografiske data tilgængelige for almindelige mennesker.

Projektet anvender både højopløselige kamerasystemer, der kan identificere og tælle algeceller automatisk, og cutting-edge DNA-analyser, der kan afsløre hele algefællesskabets sammensætning fra en enkelt vandprøve. Data fra disse systemer skal så kobles sammen med oceanografiske modeller og kunstig intelligens.

En gryde uden bundprop
Udfordringen er ikke bare teknisk. Den er også politisk og geografisk. Som Anja Engel forklarer, fungerer Østersøen som en gryde:

"Når det gælder det vigtige næringsstof fosfor, beholder Østersøen i høj grad det, der bliver udledt i den."

Det betyder samtidig, at hvad der bliver udledt i i Tyskland påvirker forholdene i Danmark – og omvendt. Vand, der er i Sønderborg i dag, kom fra Flensborg Fjord i går og fra Kielerfjorden dagen før. Strømme og vind forbinder økosystemet på tværs af grænser.

"Det er derfor, det grænseoverskridende aspekt er så vigtigt," siger Engel.

"Hvis vi for eksempel tænker på marine beskyttelsesområder, kan vi ikke bare tænke på bundlivet. Vi skal forstå vandsøjlens rumlige og tidsmæssige sammenhænge. Det kræver, at vi ved, hvor bredt vi skal tænke."

RECOVER-projektet sammenligner derfor også de tyske og danske tilgange til forvaltning af havet. Hvordan adskiller reguleringsmetoderne sig? Hvad accepterer landmænd og fiskere i de to lande? Og hvilke løsninger virker bedst?

Fra data til demokrati
Men den digitale tvilling som projektet sigter mod at bygge, skal ikke bare være et redskab for forskere. Projektets mest ambitiøse mål er at gøre algernes advarsler – og kompleks oceanografi – tilgængelig for alle: fra kommunalpolitikere til fiskere til helt almindelige borgere, der bader ved kysten.

"Vi kan simulere effekten af forskellige klimascenarier og teste forvaltningsstrategier, før de implementeres," forklarer Fiutowski.

"Forestil dig, at en kommune overvejer at etablere et nyt beskyttelsesområde. Med vores værktøj kan beslutningstagere se konsekvenserne i en virtuel model først – hvordan reagerer økosystemet? Forbedres vandkvaliteten? Hvad betyder det for fiskeriet? Det demokratiserer beslutningsprocessen."

Gennem workshops, borgerinddragelse og såkaldte citizen science-initiativer – hvor lokale fiskere eksempelvis udstyres med sensorer til at indsamle data om alger – ønsker projektet at bygge bro mellem videnskab og samfund.

Når videnskaben viser vejen
RECOVER kan ikke alene løse Østersøens problemer. Men projektet kan levere den viden og de værktøjer, som politiske beslutningstagere akut mangler.

"RECOVER kan ikke bringe Østersøen i god økologisk tilstand, men projektet kan generere viden og blive et vigtigt værktøj for politikere og relevante beslutningstagere," siger Anja Engel ærligt og tilføjer:

Og måske vigtigst af alt: Projektet kan hjælpe med at vise, hvilke tiltag der rent faktisk virker.

"Politikerne træffer beslutninger og skal derefter overvåge systemet for at vurdere, hvor effektive de er," siger Engel.

"Nuværende overvågningsmetoder er ofte forældede og tidskrævende. Vi har nu teknologien til at gå over til vurdering i realtid."

Når RECOVER er færdigt i 2028, vil forskerne levere konkrete værktøjer: sensorer, der er billige nok til at blive brugt i stor skala. Disse AI-modeller, der kan visualisere algeopblomstring, og en interaktiv digital platform, hvor alle kan udforske Østersøens fremtid.

En digital tvilling, der gør det usynlige synligt – og algernes alarmsignaler forståelige.

Og måske, håber forskerne, vil det være begyndelsen på en ny æra for Østersøen. En hvor beslutninger ikke længere træffes i blinde, men baseret på simulationer, data og viden. En hvor algerne får en stemme i de politiske forhandlingslokaler – før det er for sent.