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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.

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.

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.

Früher bedeutete Naturschutzforschung, sich auf ausgiebige Trecks in die Wildnis zu begeben, schwer fassbare Tiere in schwierigem Gelände aufzuspüren und stundenlang in Kameraverstecken auszuharren. Neue Technologien jedoch erleichtern Biodiversitätsforscherinnen und Naturschützerinnen, schneller und bequemer an die benötigten Daten zu gelangen.

Heutzutage muss man ein Tier nicht einmal mehr sehen, um zu wissen, dass es da ist. Umwelt-DNA (eDNA) sind Spuren von zellulärem Material, das von Tieren hinterlassen wird - zum Beispiel durch Hautkontakt oder Exkremente - und das direkt aus der Umwelt entnommen und untersucht werden kann. Anhand dieser Spuren können Profile von Ökosystemen erstellt werden, um die Anzahl, Häufigkeit und sogar den Gesundheitszustand von Tierarten zu ermitteln.

Die Entnahme von eDNA-Proben ist jedoch nach wie vor mit einigen Herausforderungen verbunden. Während die Gewinnung von Boden- und Wasserproben relativ einfach ist, sind andere Lebensräume - wie das Kronendach des Waldes - für Forschende schwieriger zu erreichen. Vor diesem Hintergrund haben die ETH Zürich und die Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL in Zusammenarbeit mit dem eDNA-Experten SPYGEN eine spezielle Drohne entwickelt, die eDNA aus den Baumkronen aufnimmt. Die autonome Drohne ist mit Klebestreifen ausgestattet, um eDNA-Material von Blättern und Ästen zu sammeln - ist aber mehr als nur eine in Klebeband eingewickelte Drohne. Das Gerät benötigt eine ziemlich komplexe Software, um durch alle Arte von Bäumen und deren Ästen navigieren und sicher landen zu können. Daher wurde die Drohne mit einer ausgeklügelten Programmierung und einem Kraftmesskäfig ausgestattet, damit sie lokale Faktoren besser messen und entsprechende Anpassungen vornehmen kann.

Einmal eingesammelt werden die DNA-Spuren dann digital vervielfältigt, sequenziert und mit bekannten Profilen lokaler Tiere abgeglichen. Anhand dieser Daten können genaue Bewertungen der örtlichen Tierwelt vorgenommen werden.

Das Design wurde an sieben verschiedenen Baumarten in der Schweiz getestet, wobei die Profile von 21 verschiedenen Gruppen von Vögeln, Säugetieren und Insekten ermittelt wurden. Um die Fähigkeiten der Drohne unter tropischen Bedingungen zu testen, ist die Drohne für Testflüge durch den Masoala Regenwald des Zoos Zürich gekreist. Da bereits bekannt ist, welche Tiere sich in welchem Gehege befinden, kann die Genauigkeit und Gründlichkeit der Drohne dabei ziemlich gut beurteilt werden.

Ein Großteil dieses Trainings dient der Vorbereitung der Drohne und des Teams auf einen speziellen Wettbewerb, der nächstes Jahr in Singapur stattfinden wird. Der 2019 ins Leben gerufene XPrize Rainforest-Wettbewerb zielt darauf ab, eine Vielzahl von Fernüberwachungstechnologien auf Herz und Nieren zu prüfen. Im Finale, das für 2024 geplant ist, werden die Teams mithilfe künstlicher Intelligenz, Bilderkennung und Audio-Monitoring-Technologien darum wetteifern, innerhalb von 24 Stunden so viele Proben wie möglich aus einem 100 Hektar großen Gebiet des Regenwaldes zu gewinnen.

Wenn das Team der ETH Zürich den Preis in die Hände bekommen will, muss es sein System allerdings noch weiter verfeinern. Derzeit brauchte das Team drei Tage, um die Proben von den sieben verschiedenen Bäumen in Zürich zu sammeln - in Singapur haben sie nur einen einzigen Tag Zeit. Darüber hinaus stellt das Sammeln von Proben in einem echten Regenwald zusätzliche Hürden dar, wie zum Beispiel häufiger Regen, Wind und Wolken, die die Proben wegspülen und die Kontrolle der Drohne behindern können.

Seit der "Rettet die Wale"-Bewegung in den späten 1970er Jahren sind Wale zu den Aushängeschildern für den Schutz der Meere geworden. Doch obwohl es in den letzten Jahrzehnten auch einige positive Entwicklungen gab - die Buckelwalpopulationen haben zum Beispiel fast wieder den Stand vor dem Walfang erreicht) - sind viele Wale immer noch von menschlichen Aktivitäten und zunehmend von den Auswirkungen des Klimawandels bedroht.

Die chilenische Blue Boat Initiative will den größten Lebewesen unseres Planeten auf ihrem Weg zur Erholung helfen. Interessanterweise betont die Initiative nicht nur die Notwendigkeit, diese majestätischen und intelligenten Tiere aus ethischen und ökologischen Gründen zu schützen, sondern auch aus wirtschaftlichen und kulturellen Gründen. Doch dazu später mehr.

Mit Unterstützung der chilenischen Regierung und der MERI-Stiftung, eine Klimaforschungsinstitution, hat die Blue Boat Initiative intelligente Bojen entwickelt, mit denen sich die Wanderungen der Wale verfolgen und die örtlichen Meeresbedingungen bewerten lassen. Die erste Boje mit dem Namen Suyai - oder 'Hoffnung' - wurde im Oktober im Golf von Corcovado, etwa 1.100 Kilometer südlich von Santiago, installiert. Schätzungen zufolge halten sich bis zu zehn Prozent der Blauwalpopulation in diesem Gebiet auf, aber auch andere Arten wie Buckelwale, Seiwale und Südliche Glattwale.

Die Bojen nutzen die Anwendung der Künstlichen Intelligenz Listen to the Deep Ocean (LIDO) und ozeanische Sensoren, um die Anwesenheit von Walen, insbesondere von Blauwalen, in diesem Gebiet zu erkennen. Diese Informationen werden dann an Frühwarnstationen an Land weitergeleitet, die Schiffe, die in der Region unterwegs sind, über die Anwesenheit der Wale informieren können. Die Übermittlung der Walrouten soll dann Schiffe dazu veranlassen, diese Gebiete zu meiden, so dass die Wanderrouten der Meeresriesen seltener unterbrochen und Schiffskollisionen vermieden werden.

Geplant ist, dass zu dieser ersten Boje noch mindestens fünf weitere dazukommen. Die Blue Boat Initiative hofft, dass sie irgendwann die gesamte Migrationsroute in die antarktischen Gewässer abdecken kann.

Das grüne Potenzial der Blauwale

Wale, insbesondere Blauwale, spielen nicht nur eine wichtige Rolle für das Gleichgewicht der Ökosysteme, sondern auch für den Klimaschutz und die Verringerung des Kohlenstoffausstoßes.

Das hat damit zu tun, dass viele Wale zu den "Schirmspezies" gehören, was bedeutet, dass ihr Schutz indirekt auch andere Arten schützt. Außerdem tragen sie über ihre Ausscheidungen, die die Produktion von Phytoplankton ankurbeln, zum Gleichgewicht und zur Sauerstoffanreicherung der Ozeane bei. Es gibt bereits Versuche, mithilfe von künstlichen Walausscheidungen diesen Prozess zu 'biomimetisieren'".

Eine weitere, oft übersehene Rolle der großen Wale ist die Kohlenstoffbindung. In seinem Leben kann ein einziger Blauwal 33 Tonnen CO2 binden. Stirbt das Tier, sinkt sein Körper in der Regel in die Tiefsee, wo dieser Kohlenstoff jahrhundertelang gebunden bleibt - möglicherweise bis zu 2.000 Jahre. Aufgrund des hohen Drucks und der niedrigen Temperaturen in der Tiefsee könnte sie sogar ein idealer Ort für die langfristige Speicherung von Kohlenstoff sein. Wir haben bereits über ein Projekt berichtet, dass sich diesen Mechanismus zunutze macht.

Außerdem betont die Blue Boat Initiative, dass gesunde Walpopulationen auch zu einer gesunden Wirtschaft führen. Wale tragen zu gesunden Fischbeständen bei, die für die lokale Wirtschaft unerlässlich sind, während ihre Kohlenstoffbindung und Ozeandüngung ebenfalls einen wirtschaftlichen Wert haben. Diese "Dienstleistungen" schätzt die Initiative auf 845.000 bzw. 16 Millionen USD.

Und dann ist da noch der Ökotourismus. Die Walbeobachtungsindustrie erwirtschaftet schätzungsweise 2 Milliarden USD pro Jahr, davon 3,7 Millionen allein in Chile.

Natürlich ist der Schutz der Wale an sich schon ein lohnendes Unterfangen, aber wenn man diese Tiere in einen wirtschaftlichen Kontext stellt, können auch zurückhaltende Regierungen und Organisationen zum Handeln bewegt werden, so zumindest die Hoffnung der Blue Boat Initiative. Anstatt den Schutz von Tieren als "wohltätige" Kosten mit geringem unmittelbaren Nutzen zu betrachten, ist es wichtig, viele Bemühungen als Grundlage für ein langfristiges wirtschaftliches wie auch ökologisches Überleben zu sehen.

Übrigens setzt nicht nur die chilenische Initiative auf künstliche Intelligenz zum „Abhören“ von Walen. Ein Forschungsprojekt versucht, die Rufe einiger Wale in eine für den Menschen verständliche Sprache zu übersetzen. Auch wenn der Erfolg dieser Bemühungen noch in weiter Ferne liegt, könnte unsere Fähigkeit, zu verstehen, was unter den Wellen vor sich geht, neue Einblicke in ein immer noch weitgehend geheimnisvolles Reich geben.

Dort, wo Bilderkennungssoftware und maschinelles Lernen zusammentreffen, ist das Potenzial groß, Forschungen aller Art voranzubringen, insbesondere auch im Umwelt- und Artenschutz. Die Technologie wird bereits in verschiedenen Projekten eingesetzt, um Tiere in freier Wildbahn zu erkennen und zu identifizieren, aber ein neues Verfahren scheint das Konzept noch weiter zu bringen: Forscherinnen und Forscher der ETH Zürich haben einen neuen Bildanalyse-Algorithmus entwickelt, der nicht nur einzelne Tiere identifiziert, sondern auch Einschätzungen über ihr Befinden und sogar ihre Gedanken machen kann.

Die Forschenden trainierten den maschinellen Lernalgorithmus an Mäusen und Makaken im Zoo. Durch die Analyse der Bewegungen und Handlungen der Tiere kann der Algorithmus darauf schließen, ob ein bestimmtes Tier krank ist oder Angst, Neugier oder Freude empfindet. Außerdem könnte er wohl auch in der Lage sein, einige der komplexen Geheimnisse der Tierwelt zu entschlüsseln, wie zum Beispiel die Hierarchien in Primatengruppen und die Rolle der Fellpflege. Markus Marks, Professor für Neurotechnologie an der ETH Zürich, geht davon aus, dass die Technologie besonders für unsere nächsten Primatenverwandten geeignet: "Es gibt ein großes Interesse, vor allem unter Primatenforschern. Eine Gruppe, die wilde Schimpansen in Uganda erforscht, nutzt unsere Technologie… Im Vergleich zu bisherigen Algorithmen zur Verhaltensanalyse, die auf maschinellem Lernen basieren, hat unsere Methode große Vorteile, vor allem, wenn es um die Analyse von Sozialverhalten in komplexen Umgebungen geht."

Theoretisch könnte der gleiche Ansatz jedoch auch auf jede andere Tierart angewendet werden. Zu diesem Zweck hat das Team seine Technologie auf einer öffentlichen Plattform zur Verfügung gestellt, so dass sie weltweit genutzt werden kann. Damit werden nicht nur neue Werkzeuge bereitgestellt, sondern es wird auch sichergestellt, dass Forschende in Projekten auf verschiedenen Kontinenten denselben Standard verwenden können. Das macht ihre Arbeit leichter vergleichbar und fördert auch die Zusammenarbeit und das Peer-Reviewing.

Doch diese Anwendungen der Künstlichen Intelligenz liefern nicht nur neue Erkenntnisse, sondern die Forschenden sparen damit auch Zeit und Aufwand. Noch vor wenigen Jahren mussten Forscherinnen und Forscher stundenlang Filmmaterial sichten, um das Verhalten von Tieren besser zu verstehen. Das Team der ETHZ verweist beispielsweise auf eine kürzlich durchgeführte Studie, bei der die Forschenden Unmengen an Filmmaterial von schlafenden Elefanten manuell ansehen mussten, um ein tieferes Verständnis für diesen Vorgang zu entwickeln. Eine solche Aufgabe dürfte selbst die Ausdauer des enthusiastischsten Elefantenliebhabers auf die Probe stellen und wahrscheinlich zu verpassten Beobachtungen führen. Der Algorithmus des maschinellen Lernens hingegen kann innerhalb kürzester Zeit riesige Mengen an Informationen analysieren.

Das spart nicht nur Zeit, Arbeit und letztlich auch Geld, sondern der Computer kann seine Leistung durchgehend beibehalten. Das bedeutet, dass der Algorithmus unter Umständen besser darin ist, subtile Verhaltensänderungen zu erkennen, die sich langsam bzw. über einen längeren Zeitraum hinweg entwickeln.

Derzeit untersucht das Team, wie die Technologie in der Tierhaltung und im Naturschutz eingesetzt werden könnte. So könnte der Algorithmus beispielsweise zur Überwachung von Tieren rund um die Uhr eingesetzt werden, um außergewöhnliches Verhalten automatisch zu beobachten und zum Beispiel Krankheiten früher zu erkennen. Der Algorithmus könnte auch im medizinischen Bereich eingesetzt werden, um Versuchstiere auf nicht-invasive Weise zu überwachen und so den Stress und die Anzahl der benötigten Tiere zu verringern.

Das Weihnachtschaos ist bei den meisten von uns wohl so gut wie vorbei - aber die Zeit des Schenkens noch nicht. In England zum Beispiel ist am 26. Dezember Boxing Day. An diesem Tag haben traditionell wohlhabende Menschen ärmeren Menschen eine Kiste mit Geschenken überreicht. Heute ist der Boxing Day vor allem ein kommerzieller Feiertag, an dem es Rabatte gibt und die Geschäfte überrannt werden. Aber haben nicht mehr Menschen etwas davon, die alte Tradition am Leben zu erhalten und an ein Projekt zu spenden?

Wir haben zehn Spendenprojekte ausgewählt, die uns überzeugt haben. Zehn Projekte, die besonders wirksam, innovativ und vertrauenswürdig darin sind, Wege in eine zukunftsfähige Welt zu bereiten - von der Unterstützung der Klimabewegung über den Schutz der Regenwälder bis hin zu Meeren ohne Plastik.

Also, schau doch mal rein und finde dein Lieblingsprojekt!

Es gibt unzählige wissenschaftliche Forschungsprojekte mit den unterschiedlichsten Ausstattungen, sowohl finanziell als auch praktisch. Heute können selbst kleine Teams mithilfe neuster Technologien große Datenmengen sammeln – manchmal vielleicht sogar zu viele. Denn die Durchsicht der Unmengen an Informationen auf Fotos, Satellitenbildern oder in historischen Aufzeichnungen würde für kleine Forschungsgruppen Jahre, wenn nicht Jahrzehnte, in Anspruch nehmen. Verstärkung kommt von einer Online-Plattform für Citizen Science, die den Forschungsteams ermöglicht, mit Tausenden von freiwilligen Helfer*innen in Kontakt zu treten, die bestimmte Aufgaben übernehmen.

Der Ansatz der kollaborative Plattform Zooniverse ist eigentlich ganz einfach: Die Nutzer*innen stellen ihre Zeit zur Verfügung, um online verschiedene Datensätze zu einem breiten Spektrum von Forschungsthemen zu bearbeiten, vom Klimaschutz bis hin zu Geschichte und Literatur.

Die Freiwilligen benötigen keine Vorkenntnisse, sondern arbeiten sich anhand einer einfachen Anleitung durch die Daten, transkribieren Informationen oder beantworten einfache Fragen. Das gesamte Projekt funktioniert nach dem Konzept der "Weisheit der Vielen", das besagt, dass die Genauigkeit zunimmt, je mehr Menschen sich mit einem bestimmten Datensatz beschäftigen. Sobald genügend Beiträge eingegangen sind, kann die Zooniverse-Plattform auch Schätzungen über die Wahrscheinlichkeit von Fehlern abgeben, was zur weiteren Verfeinerung des Prozesses beiträgt. Zooniverse bietet auch zusätzliche Kommunikationskanäle für die Forschenden und Mitarbeitenden, zum Beispiel Foren, um sicherzustellen, dass sie auf Fragen reagieren können.

Mittlerweile konnten über die Zusammenarbeit von über einer Million Nutzer*innen auf Zooniverse schon Hunderte von Forschungsarbeiten eingereicht werden, insbesondere in den Bereichen Weltraumforschung und biologische Vielfalt. Doch es gibt auch eine Vielzahl an Projekten, die zur Klimakrise und dem Umwelt- und Klimaschutz forschen, wie zum Beispiel der Globe Cloud Gaze der NASA, das Projekt Old Weather und Penguin Watch.

NASA Globe Cloud Gaze

Obwohl Satellitenbilder einen guten Überblick über Wettersysteme bieten, können sie durchaus noch weiter verfeinert werden. Im Rahmen des von der NASA unterstützten Projekts Cloud Gaze werten Freiwillige Fotos des Himmels nach der Menge und Art der Wolkenbedeckung aus. Die Ergebnisse werden dann zum Vergleich mit anderen Datenquellen von Satelliten, Wetterberichten von der Oberfläche oder sogar Wetter- und Klimamodellen herangezogen.

Das Wetter aus vergangenen Zeiten untersuchen

Die Beurteilung des heutigen Klimawandels hängt weitgehend von zuverlässigen Informationen über Wettersysteme in der Vergangenheit ab. Leider zeichnen Menschen diese Informationen erst seit dem 19. Jahrhundert genauer auf. Diejenigen, die sich am meisten um die Aufzeichnung des Wetters kümmerten, waren häufig Seeleute auf Walfängern, Militär- oder Zivilschiffen. Das Projekt Old Weather versucht, diese historischen Wetteraufzeichnungen mithilfe Freiwilliger zu entschlüsseln, um den Zustand der Meere besser zu verstehen. Gegenwärtig werden die Aufzeichnungen der US-Marine während des Zweiten Weltkriegs durchforstet. Zuvor wurden bereits Walfänger des 19. Jahrhunderts und arktische Expeditionen untersucht.

Pinguine beobachten

Pinguine zu beobachten ist nicht immer einfach, vor allem, weil sie sich gerne auf abgelegenen Inseln und in unwirtlichen Regionen sammeln und nisten. Das Projekt Penguin Watch bittet Freiwillige, Tausende von Fotos aus automatischen Fotofallen auszuwerten, die an 100 Orten im Südpolarmeer und auf der arktischen Halbinsel aufgestellt wurden. Insgesamt entstehen so 8.000 Fotos pro Jahr, auf denen es von Pinguinen wimmeln kann. Das Team ist auf die Unterstützung von Freiwilligen angewiesen, die auf den Fotos Pinguine zählen und sie nach Eiern, Küken oder leere Nestern durchsuchen.

Künstliche Intelligenz vs. Gehirnleistung

In einigen Fällen werden die Ergebnisse auch zum Training von künstlicher Intelligenz verwendet, denn die intelligenten Algorithmen können sehr schnell große Datenmengen analysieren. Komplett ersetzen kann künstliche Intelligenz die Arbeit der Freiwilligen jedoch vorerst nicht, denn die menschliche Gehirnleistung hat in vielen Bereichen noch immer unverzichtbare Vorteile. Eine KI kann zwar Muster erkennen und Schlussfolgerungen ziehen, ist aber immer noch sehr stark auf ihr ursprüngliches Lernen beschränkt und kann nicht so vernetzt denken wie wir Menschen.

Tauchen unerwartete Variablen auf, kann ein intelligenter Algorithmus sie oft nicht berechnen, während Menschen sie in den Kontext einordnen und verstehen können. Außerdem ist die Einrichtung einer großen KI-Plattform nicht billig. Zwar gibt es eine wachsende Zahl kostenloser Open Source-KI, aber eine maßgeschneiderte KI kann zwischen 6.000 und 300.000 USD kosten, was das Budget kleinerer Forschungsteams wahrscheinlich sprengt.

Projekte wie Zooniverse scheinen also weiter unverzichtbar zu bleiben, wenn es um eine qualitative Auswertung großer Datenmengen geht. Und das ist auch gut so, denn Citizen Science-Projekte sind nicht nur eine große Hilfe für Big Data-Analysen, sondern sie schaffen zudem eine fruchtbare Schnittstelle zwischen Forschenden und Laien. Dabei verhelfen die Bürgerwissenschaftler*innen zu neuen Erkenntnissen und bekommen Einblicke, wie Forschung ganz praktisch funktioniert. Und indem sie direkt in wissenschaftliche Entwicklungen miteinbezogen werden, gibt es einiges zu Lernen über den jeweiligen Forschungsbereich.

Der Artikel ist Teil des Dosssiers „Civic Tech - Wege aus der Klimakrise mit digitalem bürgerschaftlichen Engagement“. Alle Artikel des Dossiers findest du hier: Dossier Civic Tech

Das Dossier ist Teil der Projekt-Förderung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), in deren Rahmen wir vier Dossiers über zwei Jahre zum Thema „Chancen und Potenziale der Digitalisierung für eine nachhaltige Entwicklung“ erstellen. Mehr Informationen hier.

Dieser Artikel ist eine Übersetzung von Sarah-Indra Jungblut und erschien im Original zuerst auf unserer englischsprachigen Seite.

Virtual Reality (VR) wird in immer mehr Bereichen eingesetzt und eröffnet viele Möglichkeiten. Ein neues Videospiel will es Menschen ermöglichen, virtuell die Unterwasserwelt zu erkunden – aus der Perspektive eines Delfins.

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Meeresschildkröten sind bedroht, doch viele Nester werden geplündert und die Eier illegal verkauft. Um den illegalen Handel nachzuverfolgen, werden künstliche, mit GPS ausgestattete Eier in den Markt eingebracht.

Zwei US-amerikanischen Krimiserien könnten einen Beitrag zum Schutz von Meeresschildkröten geleistet haben: Ein internationales Team in Costa Rica ließ sich nämlich von Szenen aus Breaking Bad und The Wire dazu inspirieren, als Schildkröteneier getarnte GPS-Ortungsgeräten zu entwickeln. Die kleinen Ortungsgeräte sollen dabei helfen, den illegalen Schwarzmarkt für Schildkröteneier in Echtzeit zu erkunden und damit besser zu verstehen, wie er funktioniert.

In Costa Rica und anderen Gebieten Mittelamerikas werden Schildkröteneier teilweise als saisonale Delikatesse und sogar als Aphrodisiakum angesehen. Die Eier werden in der Regel nur für etwa einen US-Dollar pro Stück verkauft – da aber jedes Nest bis zu 100 Eier enthält, kann das Ausräubern eines Geleges zu einem lukrativen Geschäft werden.

Um die Vernetzungen des illegalen Handels aufzudecken, hat sich ein Team des Durrell Institute of Conservation and Ecology an der Universität von Kent mit der nicaraguanischen NGO Paso Pacifico zusammengetan, um gemeinsam mögliche Konzepte zu entwickeln. Im Rahmen der Wildlife Crime Tech Challenge, die von der US-Agentur für internationale Entwicklung (USAID) organisiert wird, entwickelte das Team schließlich das passend benannte Projekt „InvestEGGator“.

© Helen Pheasey et al.

Die künstlichen Eier sind kaum von echten zu unterscheiden. Sie bestehen aus einem 3D-gedruckten Gehäuse, das GPS- und SMS-Geräte umhüllt, ähnlich solchen, die in Smartphones eingesetzt sind. Die GPS- Eier wurden in einem Feldtest an vier Stränden in Costa Rica in Gelege von Meeresschildkröten gemischt, die bekanntermaßen häufig von illegalen Händlern geplündert werden. Tatsächlich wurde am Ende ein Viertel der ausgelegten „Köder-Eier“ aus fünf Gelege bedrohter Schildkrötenarten entnommen, darunter die Grüne Meeresschildkröte und die Oliv-Bastardschildkröte.

Die Bewegungen der Köder konnten im Anschluss nachverfolgt werden und so Informationen dazu beitragen, wie Schildkröteneier transportiert und verkauft werden. In einigen Fällen wurden die Eier direkt zu Bars und Restaurants gebracht, die bereits bekannt für den illegalen Verkauf waren. In anderen Fällen gingen sie an Wohnadressen, was vereinzelte Hinweise zum Verkauf von Tür zu Tür untermauerte. Ein anderes „Köder-Ei“ wurde bis zum hinteren Laderampenbereich eines Supermarkts verfolgt, wo es mehrere Tage blieb, bevor es zu einer Wohnadresse zog. Hier ist es wahrscheinlich, dass die Eier vom ursprünglichen Nesträuber an einen etablierteren Händler übergeben wurden, der sie dann weiter verteilte.

In den meisten Fällen blieben die Eier in einer relativen Nähe, was auf einen lokalen Markt für ihren Verzehr schließen lässt, andere wurden jedoch auch weiter transportiert. So konnte eines der unechten Eier in die 43 Kilometer entfernte Stadt Cariari nachverfolgt werden. Die längste Reise betrug etwa 137 Kilometer, was auf das Vorhandenseins eines noch größeren Marktes schließen lässt.

In einem Fall erhielt Paso Pacifico elf Tage, nachdem dieser aufgehört hatte zu senden, ein Foto eines aufgebrochenen Köders. Der Absender machte dort auch Angaben darüber, wo und wie er die Eier gekauft hatte. Das Forschungs-Team hinter dem Projekt nimmt daher an, dass auch Einheimische bereit sein könnten, bei der Aufdeckung der Schwarzmarkt-Netzwerke zu helfen.

Das Projekt ist aktuell lediglich ein Feldtest der Technologie und führte zu keinerlei Verhaftungen oder rechtlichen Schritten. Helen Pheasey, die in Current Biology das Forschungspapier zum Projekt verfasst hat, schreibt, dass tatsächlich viele der lokalen Gelegeplünderer den NGOs vor Ort bereits gut bekannt seien. Es sei aber zu hoffen, dass durch die Verfolgung der Bewegung der Eier über die ursprünglichen Sammler hinaus die breiteren kriminellen Netzwerke hinter dem Handel besser verstanden und kontrolliert werden können.

Eine solche Technologie kann jedoch nur ein Teil der Lösung sein. In vielen Fällen ist es ein Mangel an wirtschaftlichen Alternativen, der Einzelpersonen dazu treibt, Schildkrötennester zu plündern und die Eier der bedrohten Tiere zu verkaufen. Laut Pheasey müsste das Projekt „InvestEGGator“ Teil einer umfassenderen Anstrengung sein, die darin besteht, die Chancen der lokalen Bevölkerung zu erhöhen, die Alphabetisierungsrate und die Gesundheitsversorgung zu verbessern und die Menschen vor Ort über die Auswirkungen von Umweltbelangen aufzuklären.

Dieser Artikel ist eine Übersetzung von Lydia Skrabania. Das Original erschien zuerst auf unserer englischen Seite.

Meeresschildkröten sind bedroht, doch viele Nester werden geplündert und die Eier illegal verkauft. Um den illegalen Handel nachzuverfolgen, werden künstliche, mit GPS ausgestattete Eier in den Markt eingebracht.

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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.

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.

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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