Interview "Eine Wetterstation für die Artenvielfalt" - Interview mit Wolfgang Wägele

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Prof. Wolfgang Wägele, Direktor des Forschungsmuseums König in Bonn

Langzeitbeobachtung von Biodiversität

Im NeFo-Interview: Prof. Wolfgang Wägele, Direktor des Forschungsmuseums König in Bonn

„Zwischen der Geschwindigkeit mit der wir Arten verlieren und der, mit der wir Arten bestimmen und beobachten, klafft eine große Lücke“, mahnt Wolfgang Wägele, Zoologie-Professor und Direktor des Forschungsmuseums König in Bonn. „Wir müssen wesentlich effizienter möglichst viele Tier-, Pflanzen- und Pilzarten gleichzeitig überwachen um schnell auf ihren Rückgang reagieren zu können.“ Ähnlich der Klimastationen, die dem Weltklimarat IPCC überzeugende Daten für den Klimawandel liefern, fordert er ein weltweites Netz aus beinahe vollautomatischen All-in-one-Stationen um die Vielfalt an Flora und Fauna von Regenwald bis Tundra zu messen.

NeFo: Herr Prof. Wägele, wozu brauchen wir eine „Wetterstation für Artenvielfalt“?

Wägele: Mit unseren Stationen werden wir Daten über Biodiversität bekommen, die standardisiert sind und über große Flächen aufgenommen werden, die man so nur mit Hilfe von Taxonomen nicht erhalten würde. Wenn es um die Identifikation von Tier- und Pflanzenarten geht, braucht es Spezialisten, von denen es nicht viele gibt. Und selbst die wenigen, brauchen sehr viel Zeit um die Proben zu bestimmen. Zeit, die wir nicht haben. Denn schaut man sich den globalen Wandel an, dann haben wir den Klimawandel und den Landschaftsverlust und damit einhergehend in ganz dramatischer Weise den Artenverlust. Von allen Veränderungen, die derzeit stattfinden, ist der Artenverlust diejenige, die nicht rückgängig gemacht werden kann. Ausgestorbene Arten lassen sich weder wiederbeleben noch künstlich herstellen. Wenn Arten einmal weg sind, sind sie weg und es gibt niemanden, der sie zurückholen kann. Ihre ökologischen Funktionen, z.B. die globale Erzeugung von Atemluft oder Bestäubung von Blüten in der Landwirtschaft mit Technik zu ersetzen, ist nicht realistisch.

Wir entwickeln daher automatisierte Methoden um die Artenvielfalt schneller und flächendeckender zu erfassen. Das Ziel ist es, ähnlich zu arbeiten, wie die Klimaforschung. Hier sind auch Beobachtungsstationen über weite Flächen verstreut, die dann kontinuierlich Daten aufnehmen um langfristige Trends aufzuzeichnen. Damit lässt es sich wesentlich einfacher in der Politik argumentieren.

Ähnlich dem hohen Stellenwert von Klimastationen für den Weltklimarat IPCC schätzen sie also die Bedeutung der Biodiversitätsstationen für den neugegründeten Weltbiodiversitätsrat IPBES ein?

Wägele: Ja, die Bedeutung solcher Biodiversitätsstationen geht weit über nationale Interessen hinaus. So soll IPBES ja, ähnlich wie es die Klimaforschung auch macht, mit Hilfe von Hochrechnungen und Modellen Szenarien entwickeln soll, die ohne Einsatz neuer Techniken nicht generiert werden können. Modelle, die beispielsweise berechnen, was mit der Biodiversität passiert, wenn 20 Prozent der Wälder in Farmland umgewandelt werden oder sich das Klima verändert. Oder der Wasserhaushalt oder andere Faktoren. Solche Prognosen erfordern großräumige Daten. Zur Häufigkeit von Pflanzen, Vögeln, Insekten, Säugetieren und so weiter. Sodass man sehen kann, wie Langzeittrends überhaupt aussehen und mit welchen Faktoren sie korrelieren.

Wie kann man sich das genau vorstellen, eine solche automatisierte Bestimmung von Käfern, Vögeln, Fledermäusen, Pflanzen und Co.?

Wägele: Wir haben bisher schon drei Technologien entwickelt, die funktionieren um Arten zu erfassen. Für Käfer und anderen Insekten sind das beispielsweise automatisierte Insektenfallen. Das sind dann einzelne Fläschchen, die gegen Sonne geschützt sind, sich automatisch bei Regen und insgesamt nach einer gewissen Dauer computergesteuert verschließen und auch automatisch gewechselt werden. Dadurch können sie lange an der Station gelassen werden, sodass ich nicht mit einem Probenfläschchen, sondern mit zwanzig zurückkomme. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, bei denen ein Einzelner regelmäßig in kurzen Abständen die im Gelände verteilten Gefäße mühsam einsammelt und dann in diesen Behältnissen tatsächlich nur einen einzigen Insektenbrei bekommt. Unser zweiter Schritt ist dann, dass die Fläschchen dann nicht an einen Taxonomen weitergegeben gegeben, die mindestens ein halbes Jahr bräuchten um die einzelnen Insektenarten bestimmt zu haben. Stattdessen kommen sie ins Labor und werden dort mit Hilfe von DNA Barcoding in kürzester Zeit bestimmt.

…also der Artenbestimmung anhand der Abfolge der vier DNA-Bausteine – Adenin (A), Guanin (G), Thymin (T) und Cytosin – an einem speziellen Abschnitt der Erbsubstanz.

Wägele: Genau. Wir nehmen an, dass man innerhalb von 3-4 Tagen alle Proben und alle Arten darin analysieren kann. Bisher war das überhaupt nicht möglich. Und in Zukunft könnte es sogar auch direkt vor Ort automatische DNA-Sequenzierer im Taschenformat geben.

Das Spannende ist, dass in diese Fläschchen auch der Pollen gelangt, den die Insekten transportiert haben. Zusätzlich dazu haben wir aber auch Pollen und Sporenfilter installiert, die genauso wie unsere Insektenfallen funktionieren. Darüber können wir im Labor auch gleichzeitig Aussagen über die Vielfalt der Blütenpflanzen um die Station machen.

Wie sieht es mit allen anderen Arten aus, die man nicht massenhaft in Fläschchen fangen genetisch im Labor auswerten kann? Beispielsweise Vögel oder Säugetiere?

Wägele: Da sprechen Sie unsere anderen beiden Technologien an. Zum einen die Bioakustik, über die wir vor allem Fledermäuse und Vögel analysieren können. In den Tropen werden darüber beispielsweise auch Krokodile oder Kaimane an den Flussläufen aufgenommen. Die Bioakustik wird auch bereits seit langem von Ornithologen genutzt, jedoch meist nur auf eine oder sehr wenige Vogelarten ausgerichtet. Wir wollen im Grunde über Rekorde alles aufnehmen, was Geräusche macht.

Zum anderen sind das automatisierte Kamerafallen, die es zwar schon gibt. Jedoch nicht in einem derart automatisierten Grad, wie wir es geplant haben. Es ist eigentlich möglich, die aufgenommenen Bilder und natürlich auch die über die Rekorde aufgenommenen Geräusche über das Mobilfunknetz an eine zentrale Stelle zu senden und diese dann dort über eine Bildauswertungssoftware analysieren zu lassen. Ähnlich der Bildauswertung für menschliche Gesichter, die ja durch das Interesse großer Firmen oder des Militärs bereits sehr weit entwickelt ist. Wenn diese Technik bereits in der Lage ist, oft auch sehr ähnliche Menschengesichter zu unterscheiden, wird das auch für Tiere auf Artniveau möglich sein. Es ist also nur eine Frage der Datenbanken und deren Training mit Tiermerkmalen. Besonders interessant ist diese Kameratechnik für die Tropen, da hier Tiere wie Raubkatzen, Ameisenbären oder Duckerantilopen durch Menschen nie in solcher Qualität erfasst werden könnten.

Gibt es bereits Proto-Typen solcher Biodiversitäts-Wetterstationen im Freiland?

Wägele: Nein, leider noch nicht. Bisher gibt es nur die verschiedenen erwähnten Bausteine, die bisher unabhängig voneinander arbeiten und nicht gebündelt an einem Ort sind. Die Idee der Wetterstationen ist neu, d.h. es existieren zwar teilweise bereits in unterschiedlichem Maße automatisierte Beobachtungstechniken. Aber nicht als gesamte Stationen, die möglichst alle Tier- und Pflanzengruppen an einem Ort erfassen. Und auch nicht als ein Netzwerk wie wir es beispielsweise vom Deutschen Wetterdienst kennen.

Es gibt aber schon jetzt eine große Menge an Interessenten, die solche Stationen gern haben wollen, u.a. die deutschen Nationalparks. Und sogar Privatleute, die die Biodiversität vor ihrer Haustür erfassen wollen.

Woran scheitert es bisher?

Wägele: Bisher fehlen uns, wie gesagt, vor allem die Referenzdatenbanken um mit Hilfe der ermittelten Daten auf die Art zu schließen. Von Geräuschdatenbanken für die akustischen Signale über Bilddatenbanken bis hin zu Gendatenbanken für unsere Pollen- und Insektenanalysen. Jeweils für eine spezifische Region. Da fehlt es bisher eindeutig an Initiativen. Außer im Bereich der Gendatenbanken, wo wir gerade mit dem „German Barcode of Life Projekt“ eine genetische Inventarisierung aller Tier- und Pflanzenarten Deutschlands starten. Auch andere Länder wie beispielsweise Österreich, Norwegen oder die USA sind dabei, einen genetischen Katalog ihrer Biodiversität zu erstellen.

Und natürlich muss die gesamte Labor- und Freilandtechnik billiger werden, damit wir ein solches Stationen-Netzwerk aufbauen können.

Viele Taxonomen stehen ihrem Vorhaben skeptisch gegenüber, da sie ungenaue Daten und die Aufnahme eines sehr kleinen Ausschnitts der örtlichen biologischen Vielfalt befürchten. Ist diese Skepsis berechtigt?

Wägele: Nein. Denn der Einzugsbereich unserer Stationen lässt sich mit der eines Menschen vergleichen, der die verschiedenen Biodiversitätsdaten aufnehmen würde. Der Mensch hört über eine gewisse Entfernung und die Mikrofone auch. Der Mensch fängt mit seinem Netz an diesem Ort, das machen unsere Systeme auch. Der entscheidende Vorteil unserer Stationen ist aber, dass ich sie an vielen Stellen gleichzeitig positionieren kann. Beispielsweise haben wir gerade in Brasilien Rekorder über eine bestimmte Fläche verteilt, die 24 Stunden lang Geräusche aufnehmen. So etwas kann man mit Menschen einfach nicht leisten.

Die Präzision ist meist sogar deutlich höher als bei der gängigen Artenerfassung beispielsweise durch Umweltbüros, wo unerfahrene Studenten und Hilfskräfte zum Einsatz kommen, sodass hier die Fehlerquote oft 30 Prozent und höher ist. Wir erreichen dagegen mit unseren Techniken Genauigkeiten zwischen 90 und 95 Prozent.

Ist durch Ihre Stationen das Ende der klassischen Artenspezialisten gekommen?

Wägele: Auch das vielbeschworene Ende der Taxonomen werden unsere Stationen nicht besiegeln. Zum einen können natürlich unsere Roboter die Artenkenner nicht vollständig ersetzen können. Denn natürlich müssen neben der reinen Erfassung der verschiedenen Arten auch ökologische Faktoren und Präferenzen auch weiterhin untersucht werden. Zum anderen wird der Aufbau präziser Datenbanken eine große Menge an taxonomischem Wissen verlangen.

Auf jeden Fall müssen die Artenexperten aber auch bereit sein, mehr Serviceleistungen zu erbringen - für den Arten- und Naturschutz.

 

Das Interview führte: Verena Müller

Weitere Informationen:

zum Hauptartikel: "Der Kuckuck auf dem absteigenden Ast - Wie Satelliten, Drohnen und Mikrofone die Arten retten sollen."

Projekt: German Barcode of Life