Neues Deep-Learning-Tool kann erkennen, ob Ihr Lachs wild oder gezüchtet ist

Norwegen beherbergt die größten verbleibenden Wildlachspopulationen und ist gleichzeitig einer der größten Erzeuger von Zuchtlachs. Der Bestand an Atlantischem Lachs ist in Norwegen seit den 1980er Jahren um über 50 % zurückgegangen und befindet sich nun auf einem historischen Tiefstand. Entkommene Zuchtlachse sind ein wichtiger Grund für diesen Rückgang. Norwegen produziert jährlich über 1,5 Millionen Tonnen gezüchteten Atlantischen Lachs. Jedes Jahr entkommen jedoch etwa 300.000 Zuchtlachse in die freie Natur.

Entkommene Lachse stellen eine erhebliche ökologische und genetische Bedrohung für die Wildpopulationen dar, da sie den Wettbewerb um begrenzte Ressourcen wie Nahrung und Laichhabitate verschärfen und möglicherweise Wildlachse verdrängen oder deren Fortpflanzungserfolg verringern. Durch Zuchtlachse werden auch Krankheitserreger und Parasiten wie Seeläuse eingeschleppt, wodurch sich der Druck auf die Wildlachspopulationen, die aufgrund des Klimawandels und der Verschlechterung der Lebensräume ohnehin schon gefährdet sind, noch verstärkt.

Zuchtlachse unterscheiden sich genetisch von Wildpopulationen, und die Kreuzung zwischen entkommenen Zuchtlachsen und Wildlachsen führt zu genetischen Veränderungen, die es den Wildlachsen erschweren, sich an Umweltveränderungen anzupassen oder Bedrohungen in ihrer Umgebung zu begegnen. Genetische Analysen zeigen, dass etwa zwei Drittel der Wildlachse in Norwegen genetische Merkmale aufweisen, die auf eine Kreuzung mit Zuchtlachsen hindeuten.

Wissenschaftler überwachen entkommene Zuchtlachse mit Hilfe genetischer Analysen und der Untersuchung von Fischschuppen. Die manuelle Untersuchung von Unterschieden in den Schuppenmustern der Fische ist jedoch zeitaufwändig und extrem teuer. Die Forscher können Wildlachse von Zuchtlachsen unterscheiden, weil die Schuppen der Lachse auf ihrer Oberfläche konzentrische Ringe bilden. Ähnlich wie bei Baumringen entsprechen die Anzahl und der Abstand dieser Ringe dem Wachstum des Fisches. Zuchtlachse haben Schuppen, die für ein schnelles und gleichmäßiges Wachstum stehen, was zu regelmäßig verteilten Schuppen mit begrenzten saisonalen Markierungen führt. Im Gegensatz dazu weisen Wildlachse ausgeprägte jahreszeitliche Wachstumsschwankungen auf, die durch unbeständige Temperaturen, die Verfügbarkeit von Beutetieren und Wanderungen bedingt sind.

Um die Forscher bei der Unterscheidung zwischen verschiedenen Lachsarten in einem größeren Maßstab zu unterstützen, trainierten die Forscher hier ein neues neuronales Faltungsnetzwerk anhand von fast 90 000 Schuppenbildern des Atlantischen Lachses, die vom Norwegischen Veterinärinstitut und dem Norwegischen Institut für Naturforschung stammen. Sie erstellten eine standardisierte Verarbeitungspipeline und bewerteten das Modell anhand von menschlichen Schuppenlesern und Fischen bekannter Herkunft.

Der gesamte Datensatz bestand aus fast 90 Tausend Bildern, die Hunderte von Flüssen in ganz Norwegen abdeckten und bis in die frühen 1930er Jahre zurückreichen. Zuchtlachs machte im Vergleich zu Wildlachs etwa 8,5 % der gesamten Bilder aus.

Die Forscher fanden heraus, dass die Datenpipeline und das Modell Bilder schnell verarbeiten und Vorhersagen mit zugehörigen Vertrauensschätzungen liefern können. Das Modell schnitt außerordentlich gut ab und konnte in den meisten Lachsflüssen Norwegens zwischen 2009 und 2023 mit einer Genauigkeit von 95 % zwischen Zuchtlachs und Wildlachs unterscheiden.