CTcoral – CyberTaxonomische Klassifizierung und morphologische Charakterisierung von Kaltwasserkorallen

• Antragsteller: Dr. Daniel Baum; Dr. Jürgen Titschack
• Fachliche Zuordnung: Geologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490665120

Gerüstbildende Kaltwasserkorallen (KWK) sind wichtige Habitat-Ingenieure. Sie bilden Riffe in der Tiefsee, die bedeutende Biodiversitäts-Hotspots darstellen. Im Laufe der Zeit bilden diese Riffe große Erhebungen am Meeresboden, sogenannte KWK-Hügel, die wichtige Kohlenstoffsenken entlang der Kontinentalränder darstellen. Während unser Wissen über die Umweltbedürfnisse von KWK, die globale Verbreitung von KWK-Riffen und die Bildung von KWK-Hügeln kontinuierlich zunimmt, ist unser Verständnis zur Morphoplastizität von KWK hinsichtlich ihrer Korallit-, Kolonie- und Gerüstmorphologie und deren Einfluss auf diese Systeme aufgrund des Mangels an beobachterunabhängigen, quantitativen Methoden immer noch sehr begrenzt.CTcoral hat sich zum Ziel gesetzt, eine automatisierte Methodik zur taxonomischen Klassifizierung und morphologischen Charakterisierung der wichtigsten gerüstbildenden Kaltwasserkorallen aus 3-dimensionalen (3D) Computertomographieaufnahmen (CT) zu entwickeln. Hierzu sollen Machine-Learning-Techniken implementiert werden, die die Vorteile von bild- und formbasierten Klassifizierungen kombinieren. Bioerosion verändert die Form mariner Skelette und Schalen und beeinflusst somit die Güte der Klassifizierung negativ. Aus diesem Grund werden im Rahmen des Projektes auch Algorithmen zur Erzeugung bioerosionskorrigierter Datensätze entwickelt. Da die Genauigkeit der taxonomischen Klassifizierung und der morphologischen Charakterisierung von der Größe der Korallenfragmente und der Auflösung der CT-Aufnahmen abhängt, soll getestet werden, inwieweit der Informationsverlust durch kleine Fragmente und niedrige Auflösung durch die Verwendung mehrerer Fragmente aus einer Meeresbodenprobe bzw. durch die Einbeziehung zusätzlicher morphologischer Kriterien kompensiert werden kann. Um eine erste umfassende Beschreibung der Morphoplastizität der wichtigsten KWK zu liefern, soll die entwickelte Methodik auf 370 Korallenproben aus dem gesamten Atlantischen Ozean angewendet werden.CTcoral ist ein interdisziplinäres Projekt, das die Expertise von Geowissenschaftlern und Informatikern vereint. Es bildet die Grundlage für einen Folgeantrag, der sich auf die Anwendung der entwickelten Methodik konzentriert, um die Umweltpräferenzen spezifischer Korallit-, Kolonie- und Gerüstmorphologien sowie die Einflüsse der Korallengemeinschaften und ihrer jeweiligen Morphologie auf die Bildung von Korallenhügeln zu untersuchen. Es wird erwartet, dass die innerhalb von CTcoral entwickelten Methoden eine breite Anwendbarkeit auf andere Organismengruppen finden und damit einen wichtigen Beitrag auf dem Weg zur Cybertaxonomie leisten werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen