Mit dem 3D-Drucker gegen den Verlust der Artenvielfalt

Mit künstlichen Habitaten können die natürlichen Lebensräume nachgebaut werden.

Wissenschaftler*innen haben neue Lösungsansätze im Kampf gegen das Artensterben entwickelt. Doch was taugen 3D-Druck, Laservermessung und Mikrochiptechnologie wirklich?

Autor*in Luisa Ilse, 29.03.23

Übersetzung Lana O'Sullivan:

Überall auf der Welt stellt die Zerstörung der Lebensräume vieler Tier- und Pflanzenarten durch den Einfluss des Menschen ein Problem dar. Die Art und Weise des Habitatverlusts ist vielfältig und reicht von Umweltkatastrophen, Landschaftsveränderungen für die Forst- und Landwirtschaft oder den Siedlungsbau bis hin zu komplexen Auswirkungen des Klimawandels. Das Verschwinden von geeignetem Lebensraum hat dabei einen großen Einfluss auf das Artensterben. Während manche Tier- und Pflanzenarten relativ geringe Ansprüche an ihre Umwelt haben, gibt es viele Arten, die sehr spezielle Habitate benötigen und bei deren Zerstörung nur schwer oder gar kein Ersatz gefunden wird. Finden diese anspruchsvollen und teilweise endemischen Tier- und Pflanzenarten kein passendes Zuhause mehr, verschwinden sie häufig zuerst.

Wissenschaftler*innen sind sich einig, dass die weltweite Lebensraumzerstörung aufgehalten oder zumindest massiv reduziert werden muss, um das Artensterben aufzuhalten. Daneben gibt es zahlreiche Ansätze für künstliche Habitatalternativen. Diese können den Ansprüchen einer einzelnen Art oder der einer ganzen Tier- und Pflanzengemeinschaft angepasst werden und haben daher eine relativ hohe Chance auf Akzeptanz.

Die künstlichen Habitate an Land oder im Wasser können in ihrer Erscheinung sehr unterschiedlich sein und auch die Wahl des Materials variiert stark. Es gibt relativ einfache und unauffällige Behausungen bis hin zu komplexen, organisch-ästhetischen Gebilden, die wie eine Requisite aus einem Science-Fiction-Film anmuten. Häufig kommen bei deren Entwicklung Methoden aus den Bereichen Laservermessung oder 3D-Druck zum Einsatz. Manche Lösungsansätze arbeiten sogar mit Mikrochiptechnologie.

Welche Beispiele für künstliche Habitate gibt es?

Dem australischen Riesenkauz (Ninox strenua) zum Beispiel fehlen in seinem natürlichen Lebensraum geeignete Bäume mit Höhlen zum Nisten. Entsprechende Baumarten brauchen mehrere Jahrzehnte zum Wachsen, bis sie eine ausreichende Größe mit Baumhöhlen aufweisen. Wissenschaftler*innen der University of Melbourne haben einen vergleichsweise großen Aufwand für die Entwicklung einer Habitatalternative betrieben. Dabei haben sie den Vögeln zunächst Nistboxen, zurechtgeschnitzte Holzstämme und am Computer entworfene Höhlen angeboten. Der australische Riesenkauz erwies sich als anspruchsvoll und nahm keine der ihm angebotenen Alternativen an. In einem zweiten Versuch setzten die Forschenden auf 3D-Scans, computergestützte Modellierung, digitale Fabrikation und Augmented-Reality-Montage. Sie orientierten sich außerdem an alten Termitenbäumen, die ebenfalls gerne von den Käuzen bezogen werden. Mithilfe der verschiedenen digitalen Technologien gelang es ihnen, äußerst leichte Einzelbausteine zu produzieren, die nach einem Bausatzprinzip zusammengesetzt und so den individuellen Bedürfnissen angepasst werden können. Durch das geringe Gewicht können die künstlichen Behausungen auch an jungen, noch dünnen Bäumen befestigt werden. Leider nahm der australische Riesenkauz auch diese Alternativen nicht an. Dafür zogen andere Tierarten in die sorgsam konstruierten Unterschlupfe ein, sodass die Wissenschaftler*innen das derzeitige Ergebnis immerhin als Teilerfolg werten und das Projekt ausweiten wollen.

Die künstliche Behausung des australischen Riesenkauzes besteht aus 3D-gedruckten Einzelbausteinen.

Als umstritten gilt der Lösungsansatz, den man für den Fuchskusu (Trichosurus vulpecula) an der University of Queensland gewählt hat. Diese Beuteltierart kommt in Australien und Neuseeland vor und ist bislang noch relativ weit verbreitet. Dennoch steht diese Art zunehmend unter Druck, ausreichend sichere Verstecke, Nistmöglichkeiten und Futter zu finden. Dabei ist auch der Einfluss von Konkurrenten und Fressfeinden groß. Die Forschenden entwickelten eine allein auf den Fuchskusu maßgeschneiderte Lösung und wählten dafür den Einsatz von Mikrochiptechnologie. Dazu mussten die Individuen gefangen und ihnen ein kleiner Mikrochip transplantiert werden. Nach einer kurzen Trainingsphase haben die Beuteltiere gelernt, dass sich die für sie installierten Nestboxen in ihrer Gegenwart öffnen. Dabei registriert die Box beim Näherkommen eines gechipten Fuchskusus das Mikrochipsignal und entriegelt die Sicherheitstür. Im Anschluss schließt sich die Tür automatisch.

Ein Fuchskusu befindet sich in seinem neuen künstlichen Zuhause mit Mikrochiptechnologie.

Der Ansatz der „Living Seawalls“ vom Sydney Institute of Marine Science and Reef Design Lab und der Firma Volvo zielt als künstlicher Habitatersatz nicht nur auf eine einzelne Art ab, sondern soll verschiedensten Meeresbewohnern einen Unterschlupf bieten. Die sechseckige Form der neuartigen „Meereswände“ erinnert an Insektenwaben und die darauf befindlichen organischen Wurzelstrukturen imitieren die vor Ort heimischen Mangrovenbäume. Durch die unterschiedlich großen Löcher und Nischen auf der Kachel und der rauen Oberfläche, sind sowohl kleine als auch größere marine Tier- und Pflanzenarten an den Versteck- und Haftungsmöglichkeiten interessiert. Gefertigt wurden die „Living Seawalls“ mithilfe eines 3D-Druck-Verfahrens aus recyceltem Kunststoff. Die Idee wurde entwickelt, weil aufgrund von Hochwasserschutzmauern für die ansässige Bevölkerung Teile des Küstenlebensraumes verloren gingen. Die Schutzmauern mit ihren glatten Flächen sind für die marinen Tier- und Pflanzenarten kaum bewohnbar. Doch die neuartigen Kacheln im Hafen von Sydney bieten laut Wissenschaftler*innen insgesamt mehr als 115 Arten, wie beispielsweise verschiedenen Fisch-, Schnecken-, Muschel- und Seetangarten, nun ein neues Zuhause. Ähnliche Projekte gibt es inzwischen in Deutschland, Wales, Gibraltar, Boston und Singapur.

Risiken und Chancen des neuen Ansatzes

So vielfältig die verschiedenen Habitate sind, so vielfältig scheinen auch mögliche Lösungsansätze zu sein. Für deren nachhaltigen Erfolg spielen verschiedene Faktoren eine Rolle. Unbestritten sind sich Forschende darüber einig, dass das oberste Ziel die Beendigung der massiven Lebensraumzerstörung auf der Welt sein muss. Die künstlichen Habitate können daher nur eine ergänzende Maßnahme bzw. eine Möglichkeit sein, mit entsprechenden Behausungen so lange zu überbrücken, bis sich der zerstörte Lebensraum regeneriert hat.

Natürlich sollten die Übergangsquartiere nicht dazu führen, dass sie als Ausgleichsmaßnahme finanziert werden und die Lebensräume letztlich genause gleichgültig weiter zerstört werden. Auch bei den künstlichen Behausungen selbst stellen sich verschiedene Fragen. Wie viele Ressourcen – wie Zeit und Geld – stehen in einem ausgewogenen Verhältnis zu den Erfolgsaussichten beim Rettungsversuch einer einzelnen Art? Denn ein Scheitern muss ebenfalls in Kauf genommen werden, wie das Beispiel des australischen Riesenkauzes zeigt. Und wie invasiv darf man dabei vorgehen? Das Chippen der Fuchskusus stellt nicht nur einen immensen Aufwand bei der Umsetzung dar, sondern kann für die Tiere auch Stress bedeuten. Wünschenswert wäre zudem der Einsatz von nachhaltigen Materialien beim Bau der künstlichen Unterschlupfe. Hinzu kommt, dass sich viele der Lösungsansätze auf nur eine einzige Art fokussieren. Häufig bestehen aber komplexe Interaktionen zwischen verschiedenen Arten innerhalb einer Ökosystemgemeinschaft. Diese sind nicht immer bekannt und erforscht. Geht ein wichtiger Partner durch dieselbe Lebensraumzerstörung verloren, hat das ebenfalls Einfluss auf die Art, für die eigens eine künstliche Alternativbehausung angefertigt wurde.

Dennoch steckt in diesem Ansatz großes Potenzial für den Artenschutz. Erfolgsprojekte für ganze Tier- und Pflanzengemeinschaften, wie zum Beispiel die „Living Seawalls“, zeigen, dass mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand große Effekte erzielt werden können – ohne dass dabei nur eine einzelne Art betrachtet wird. Hier haben nicht nur viele Meeresbewohner ein neues Zuhause gefunden, sondern solche Projekte können den Menschen auch Hoffnung geben und dazu motivieren, gegen den Verlust der Artenvielfalt vorzugehen und etwas bewirken zu können. Außerdem macht deren mediale Präsenz auf bedrohte Arten aufmerksam und kann dadurch deren Schutz fördern. Das größte Potenzial der künstlichen Alternativhabitate steckt aber darin, dass sich neue Pfade im Naturschutz auftun. Besonders gut geeignet könnten die Konzepte für Städte und Siedlungsgebiete sein. Die dort bereits vorhandenen künstlichen Strukturen von Hauswänden, Mauern und versiegelten Flächen könnten durch die künstlichen Behausungen aufgewertet werden und so die Biodiversität in urbanen Räumen erhöhen.

Durch unser Handeln werden viele Arten auf der Welt verdrängt oder sind vom Aussterben bedroht – darum tragen wir als Menschheit auch die Verantwortung für die Entwicklung von geeigneten Lösungen. Das Konzept der künstlichen Habitate ist noch nicht komplett ausgereift und basiert aktuell auf einer Try-and-Error-Methodik. Dennoch setzt es wichtige Impulse im Artenschutz. Entsprechende Projekte sollten daher vorangetrieben und weiterentwickelt werden. Die erfolgreichsten Ansätze könnten so in Zukunft, neben dem konventionellen Artenschutz, nachhaltig zum Erhalt der Biodiversität beitragen.

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