Ett team av forskare från USA och Storbritannien har använt artificiell intelligens (AI) för att kartlägga aktiviteterna för ryggradslösa djur på havsbotten, såsom maskar, musslor och räkor, över alla världens hav.

Forskningen, ledd av Texas A&M University (USA) med utredare från University of Southampton (Storbritannien) och Yale University (USA), kombinerade stora datamängder med maskininlärningstekniker för att avslöja de kritiska faktorerna som stöder och upprätthåller hälsan hos marina ekosystem.

Marina sediment är extremt olika och täcker större delen av jordens yta. Genom att röra upp och kärna havsbotten – en process som kallas "bioturbation" – kan små varelser som lever i sedimenten ha en stor inverkan på att reglera globala kol-, närings- och biogeokemiska kretslopp.

Snarare som maskar som vänder och berikar jorden i vår trädgård, gör ryggradslösa djur samma sak på havsbotten – vilket förbättrar villkoren för havets liv.

Att förstå hur dessa processer fungerar i olika regioner i världen ger forskare viktiga insikter om vad som driver havens hälsa och hur de kan reagera på klimatförändringar.

Denna senaste studie, publicerad i tidskriften Current Biology , utökar denna kunskap genom att för första gången tillhandahålla ett sätt att förutsäga och kartlägga de bidrag som havsbottenvarelser gör när som helst i världen.

"Att veta hur bioturbation länkar till andra aspekter av miljön innebär att vi nu är bättre rustade att förutsäga hur dessa system kan förändras som svar på klimatförändringar", kommenterade Dr Shuang Zhang, ledande forskare och biträdande professor vid Institutionen för oceanografi, Texas. A&M University.

Martin Solan, professor i marin ekologi vid University of Southamptons School of Ocean and Earth Science, tillägger:"Vi har sedan en tid tillbaka vetat att havssediment är extremt olika och spelar en grundläggande roll i att förmedla havets hälsa, men det är först nu vi har insikter om var och med hur mycket dessa samhällen bidrar. Till exempel är det sätt på vilket dessa samhällen påverkar viktiga aspekter av havets ekosystem mycket olika mellan kustlinjerna och djuphavet."

Forskarna använde befintliga datauppsättningar om havsdjursaktivitet och djupet av deras sedimentblandning - data hämtade från hundratals testpunkter runt om i världen. Genom att använda denna information för att träna från, och relatera den till en mängd olika miljöförhållanden, kunde AI göra exakta förutsägelser om vad som händer i sediment på havsbotten, när som helst globalt.

Teamet fann att en komplex kombination av en mängd olika miljöförhållanden påverkar bioturbation och att detta varierar runt om i världen. En mängd faktorer, såsom vattendjup, temperatur, salthalt, avstånd från land, djuröverflöd och tillgång på näringsämnen spelar alla roll. Detta påverkar i sin tur aktiviteten hos ryggradslösa djur och i slutändan hälsan hos havets ekosystem.

"Genom vår analys upptäckte vi att inte bara en utan flera miljöfaktorer tillsammans påverkar bioturbationen i havsbotten och de ekosystemtjänster som dessa djur tillhandahåller", säger Dr Lidya Tarhan, biträdande professor vid Institutionen för jord- och planetvetenskap, Yale University. "Detta inkluderar faktorer som direkt påverkar livsmedelsförsörjningen, som ligger till grund för de komplexa relationerna som upprätthåller marint liv, både idag och i jordens förflutna."

Teamet hoppas att deras studie kommer att hjälpa till att utveckla strategier för att mildra livsmiljöförsämringar och skydda den marina biologiska mångfalden.

"Vår analys tyder på att det nuvarande globala nätverket av marina skyddade områden inte tillräckligt skyddar dessa viktiga havsbottenprocesser, vilket indikerar att skyddsåtgärder måste tillgodoses bättre för att främja ekosystemens hälsa", tillade Tarhan.

Mer information: Shuang Zhang et al, Global distribution och miljökorrelat av marin bioturbation, Current Biology (2024). DOI:10.1016/j.cub.2024.04.065

Journalinformation: Nuvarande biologi

Tillhandahålls av University of Southampton