Leibniz-Institut entwickelt KI-Modell zur Vorhersage von Vibrionen in der Ostsee
Forschende des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde haben ein KI-Modell entwickelt, das das Auftreten des gefährlichen Bakteriums Vibrio vulnificus bis zu fünf Wochen im Voraus vorhersagen kann. Auf Basis dieser Erkenntnisse testet das Institut nun ein drohnengestütztes Messprogramm für lokale Warnsysteme an der Küste Mecklenburg-Vorpommerns.
Bild: IOW/Daniel Herlemann
Forschende des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) haben erstmals ein Verfahren entwickelt, mit dem sich das Auftreten des Meeresbakteriums Vibrio vulnificus in der Ostsee bis zu fünf Wochen im Voraus vorhersagen lässt. Die Studie wurde im Fachjournal „Water Research" veröffentlicht. Aufbauend auf diesen Ergebnissen testet das IOW seit April ein drohnengestütztes Messprogramm für lokale Vibrionen-Warnsysteme.
Wann und wo das Bakterium auftritt
Vibrio vulnificus ist ein natürlich in marinen Gewässern vorkommendes Bakterium, das über kleinste Hautverletzungen beim Baden in den Körper gelangen kann. Im schlimmsten Fall verursacht es lebensbedrohliche Wundinfektionen oder eine Blutvergiftung. Besonders gefährdet sind ältere Menschen sowie Personen mit geschwächtem Immunsystem. Da steigende Wassertemperaturen die Vermehrung der Bakterien begünstigen, gilt die Ostsee heute als eine der europäischen Hochrisikoregionen.
Um das Auftreten des Erregers besser vorhersagen zu können, untersuchte das IOW-Forschungsteam von April 2022 bis Mai 2023 insgesamt 15 Messstationen entlang der Ostseeküste und der Warnow-Mündung bei Rostock. Zweimal wöchentlich entnahmen Forschende Wasserproben, die sie molekularbiologisch und mikrobiologisch auswerteten. Ergänzt wurden diese Messungen durch Satelliten- und Wetterdaten zu Wassertemperatur, Salzgehalt, Nährstoffen und Strömungsverhältnissen. Insgesamt wertete das Team rund 1.500 Proben aus.
Die Auswertung zeigte ein klares Muster: Nachweise von Vibrio vulnificus konzentrierten sich fast ausschließlich auf die Sommermonate zwischen Ende Juni und Anfang September, vor allem bei Wassertemperaturen über 18 Grad Celsius und Salzgehalten zwischen etwa 12 und 18 Promille. Entscheidend war dabei die hohe zeitliche und räumliche Auflösung der Daten. So konnten die Forschenden beobachten, wie sich mikrobielle Gemeinschaften und Umweltbedingungen ankündigen, bevor das Bakterium verstärkt auftritt. Eine wichtige Rolle spielen dabei offenbar mikrobielle Prozesse nach großen Algenblüten: Beim Zerfall von Phytoplankton werden organische Substanzen freigesetzt, die das Wachstum von Vibrionen begünstigen. Auf Basis dieser Vorläufersignale wurden verschiedene KI-Modelle trainiert. Die leistungsfähigsten Modelle lieferten zuverlässige Prognosen bis zu vier beziehungsweise fünf Wochen im Voraus.
Drohnen sollen lokale Risikoeinschätzung ermöglichen
Die gewonnenen Erkenntnisse fließen nun in ein anwendungsorientiertes Folgeprojekt ein. Seit April 2026 testen Forschende unter Leitung des Umweltmikrobiologen Daniel Herlemann das Programm KIVib-Küste an der Küste Mecklenburg-Vorpommerns. Drohnen erfassen dabei hochaufgelöst Umweltparameter wie Wassertemperatur, Salzgehalt, Strömungen und Blaualgenblüten im Bereich des Badewasserstreifens vor dem Warnemünder Strand. Die Messdaten werden automatisch an einen Server übertragen und ausgewertet. Ziel ist ein lokaler Vibrionen-Umweltindex mit Ampelsystem, der wenige Minuten nach einem Drohnenflug eine standortspezifische Risikoeinschätzung liefern soll.
Langfristig sollen die bislang eher allgemein gehaltenen Warnhinweise durch präzise und kurzfristig aktualisierte Einschätzungen ersetzt werden. Angesichts wärmerer Sommer und einer wachsenden Zahl gefährdeter Personen gewinne das Thema laut den Forschenden zunehmend an Bedeutung, besonders im touristisch stark genutzten deutschen Ostseeraum mit mehreren Millionen Urlaubsgästen pro Jahr.