Phytoplanktongemeinschaften, die innerhalb und unterhalb des Meereises in der Arktis und Antarktis leben, sind aufgrund des fortschreitenden Klimawandels raschen Veränderungen ausgesetzt. Die Verfügbarkeit von Licht und Nährstoffen sowie Veränderungen in der Weidewirtschaft führen zu Veränderungen in der Biodiversität. Es fehlen jedoch noch schnelle Methoden, um gleichzeitig die Häufigkeit bestimmter Arten und ihre physiologischen Eigenschaften auf Einzelzellniveau zu bewerten. Daher sind die Auswirkungen von Veränderungen in der Biodiversität des Phytoplanktons auf bestimmte Ökosystemprozesse, wie beispielsweise den Nährstoffkreislauf, noch nicht ausreichend untersucht.

Da polare Phytoplankton- und Meereisalgen-Gemeinschaften in der Regel von Kieselalgen (die zur Wachstum Siliziumdioxid aufnehmen) und Flagellaten (Autotrophen oder Heterotrophen) dominiert werden, ist es für die Vorhersage der Auswirkungen von Veränderungen der Biodiversität auf die Ökosystemleistungen in den Polarregionen von entscheidender Bedeutung, den Silizifizierungsgrad und die Rolle von Mixotrophen in diesen Gemeinschaften zu verstehen.

Das übergeordnete Ziel von Polar-Flow ist die Entwicklung einer Hochdurchsatzmethode zur Bewertung der Biodiversität, Silizifizierung und Mixotrophie im polaren Phytoplankton unter Verwendung von bildgebender Durchflusszytometrie, fluoreszierenden Tracern und Klassifizierungsanalysen mit künstlicher Intelligenz. Diese Methode wird angewendet, um folgende Forschungsfragen zu beantworten: Welche KI-Klassifizierungsmethode eignet sich besser für die taxonomische Klassifizierung von zusammengesetzten Bildern des polaren Phytoplanktons, die mit dem multispektralen bildgebenden Durchflusszytometer aufgenommen wurden? Wie unterscheiden sich arktische Phytoplanktongemeinschaften von antarktischen Gemeinschaften hinsichtlich ihrer Artenzusammensetzung, ihres Verkieselungsgrades und ihres Mixotrophieanteils? Unter welchen Umweltbedingungen gedeihen Mixotrophe und wie kann ihnen diese physiologische Plastizität helfen, sich an den fortschreitenden Klimawandel anzupassen?