Helmholtz-Gemeinschaft
Der neue WhatsApp-Newsletter!

HomeThemenErde und UmweltDie digitalen Naturfreunde

Erde und Umwelt

Tierische Katastrophen-Warnsysteme

Die digitalen Naturfreunde

Die digitalen Naturfreunde
Gut vernetzt Ornithologe Martin Wikelski lässt einen Flughund frei. An seinem Halsband trägt er einen Funksender. Bild: MaxCine/Christian Ziegler
Um die Geheimnisse der Tiere zu lüften, waren Forscher schon immer einfallsreich. Mit Ringen, Sendern und Richtantennen verfolgen sie seit Jahrzehnten ihre Routen – aber jetzt rüsten sie auf: Ein Hightech-System soll viele Millionen Tiere erfassen. In einigen Jahren, so glauben die beteiligten Forscher, könne es sogar den Grundstein für ein neuartiges Katastrophen-Warnsystem bilden.

Wenn es nach Martin Wikelski geht, öffnet der Blick auf das Display des Smartphones schon im nächsten Jahr eine ganz neue Welt – eine Welt, in der es von Amseln, Störchen, Flughunden und Bären nur so wimmelt. Martin Wikelski arbeitet mit einem Forscherteam an einer App, mit der Tierbeobachter auf der ganzen Welt feststellen können, welche Lebewesen um sie herum sind. „So wie man heute einen ‚Traffic Jam’ darstellen kann, lässt sich dann ein ‚Animal Jam’ beobachten“, erläutert Wikelski. „Jedes Tier, das einen Sender trägt, wird angezeigt.“ Per Klick können Interessenten dann erfahren, was beispielsweise der Storch, der gerade auf dem Kirchturm sein Nest baut, gestern gemacht oder wo er überwintert hat.

Zoom
<b>In Formation</b> Stare versammeln sich im Herbst für ihren Zug nach Süden in riesigen Schwärmen. Bild: Bruno D'Amicis/Nature Picture Library/Corbis

In dem internationalen Projekt ICARUS (International Cooperation for Animal Research Using Space) sollen ab Sommer 2016 gewaltige Datenströme zusammenlaufen, auch eingespeist von Hobby-Beobachtern: Sie können eigene Fotos, Notizen oder ein Smartphone-Filmchen von einem Tier hinzufügen. „Für die Wissenschaft ist es zentral, Tiere da beobachten zu können, wo sie sind“, sagt Wikelski. „Was frisst der Bär in den Karpaten? Wo stoßen Vögel auf ihrem Weg nach Süden oder Norden auf Hindernisse? Wie groß ist die soziale Gruppe, in der der Storch fliegt? All das sind wichtige Informationen, die wir wenigen Forscher nicht haben und auch nicht sammeln können.“ Zusammengetragen werden die Daten im Bodensee-Ort Radolfzell. Dort ist Martin Wikelski Direktor am Max-Planck-Institut (MPI) für Ornithologie.

Die Idee, Vögel mit einer Markierung wiedererkennbar zu machen, stammt aus der Antike: Damals setzte man Schwalben ein, um Botschaften zu überbringen. Seit dem 13. Jahrhundert versehen Falkner ihre Tiere mit Ringen. Wissenschaftlich ist das Verfahren zum ersten Mal im Jahr 1899 genutzt worden: Damals kam der dänische Lehrer Hans Christian Cornelius Mortensen auf die Idee, mithilfe von Ringen zu erfahren, wo sich die Vögel aufhalten, wenn sie nicht in Dänemark sind – wer einen toten Vogel findet, so hoffte er, würde ihm den Fundort mitteilen. Man hoffte auch auf spektakuläre Entdeckungen wie jene von 1822: Damals wurde in Wismar ein Storch gefunden, der einen Pfeil im Hals trug. Nur dadurch fand man heraus, dass der Storch in Ostafrika gewesen sein muss. „Bis dahin“, sagt Ommo Hüppop, „wusste man schlicht nicht, wo die Vögel, die im Winter nicht bei uns sind, diesen verbringen.“

Ommo Hüppop ist wissenschaftlicher Leiter der Inselstation Helgoland des Instituts für Vogelforschung in Wilhelmshaven, einer der drei Vogelwarten in Deutschland. Seit 1910 wird auf der kleinen Insel rund 70 Kilometer vor der Nordseeküste der Vogelzug erforscht. Eine weitere Vogelwarte wurde nach der deutschen Teilung auf Hiddensee gegründet, eine dritte ist das heutige MPI für Ornithologie in Radolfzell.

<b>Handarbeit in Sambia</b> Martin Wikelski, Jakob Fahr und Roland Kays (von links) statten Flughunde im Kasanka-Nationalpark mit kleinen Sendern aus. Dort lebt die größte Flughund-Kolonie der Welt. Bild: MaxCine

„Dass Vögel auf den Klimawandel reagieren, können wir bereits über einen Zeitraum von 50 Jahren nachweisen“

Von den Vogelwarten bekommen Mitarbeiter und Ehrenamtliche die Ringe, mit denen sie die Tiere ausstatten. 800 freiwillige Beringer gibt es in Deutschland; nur mit ihrer Hilfe war es zum Beispiel möglich, auf Helgoland seit 1910 mehr als 800.000 Vögel zu markieren. Über 11.000 davon wurden woanders wiedergefunden. Die Erkenntnisse sind zusammen mit den Daten der anderen Vogelwarten aus insgesamt rund einer Million Ringfunden in den Atlas des Vogelzugs eingeflossen, der 2014 erschienen ist und Einblicke in die Routen von fast 300 Arten gibt. Verblüffend sind vor allem die Strecken, die manche Zugvögel zurücklegen. So überwintern viele der Vögel, die auf Helgoland zwischenlanden, in Spanien, Portugal oder an der nordafrikanischen Küste. Ein Neun8 töter allerdings war 10.000 Kilometer bis Namibia geflogen. Rekordhalter ist die Küstenseeschwalbe, die in der Arktis brütet und in der Antarktis überwintert – das macht pro Jahr eine Strecke von mehr als 30.000 Kilometern. Manche Seeschwalben haben 80.000 Kilometer im Jahr zurücklegt. Anhand der Helgoländer Daten lässt sich auch ablesen, dass sich Temperaturänderungen auf die Zeit auswirken, zu denen die Vögel ihren Zug antreten: „Dass sie auf den Klimawandel reagieren, können wir anhand der Datenreihe von unserer Inselstation bereits über einen Zeitraum von 50 Jahren nachweisen“, sagt Hüppop.

In den 1960er-Jahren wurden die ersten Tiere mit Sendern ausgestattet: Wie bei einem Radio bekam jedes Tier eine eigene Frequenz, der die Forscher mit einer Richtantenne und einem Empfängergerät folgen konnten. Der Nachteil: Tiere halten sich selten an einen Straßenverlauf, so dass sie die Forscher abhängten – und wenn sie ihnen zu Fuß folgten, konnten sie nur selten mit ihnen Schritt halten; Vögel fliegen zudem einfach davon. Seit den 1970er-Jahren wird deshalb das Satellitensystem Argos genutzt, das unter anderem der Positionsbestimmung von Schiffen dient. Dabei funken die Sender der Tiere ihre Signale an einen Satelliten, der sie heutzutage per SMS weiterleitet. Das Problem: Die Satelliten sind 800 Kilometer von der Erde entfernt. Um sie mit der bisherigen Technik zu erreichen, sind vergleichsweise große Sender nötig, die für die meisten Vögel und erst recht für Insekten zu schwer sind.

Zoom
<b>Hightech für die Tiere</b> Das System hinter ICARUS; weitere Informationen unter www.icarusinitiative.org. Bild: nach MaxCine

ICARUS soll die sogenannte Tiertelemetrie nun revolutionieren: Im kommenden Sommer wollen russische Kosmonauten spezielle Sendeund Empfangsgeräte auf der Internationalen Raumstation ISS installieren. Sie ist nur rund 400 Kilometer von der Erde entfernt, was die nötige Leistung der Sender reduziert. Sie lassen sich dann auf wenige Meter genau orten. Außerdem soll ein 3D-Beschleunigungssensor Rückschlüsse auf Flügelschlag und Verhalten des Tieres zulassen. Weitere Sensoren, etwa zur Pulsmessung, können zusätzlich integriert werden. Mit dem System können weit mehr Tiere als bisher beobachtet werden, weil der Empfänger auf der ISS fast die gesamte Erdoberfläche in kurzer Zeit abdeckt. Nach einer ersten Testphase mit 2000 Tieren sollen im zweiten Schritt bis zu 20.000 Tiere mit Sendern ausgestattet werden. Theoretisch möglich wären mehr als eine Million oder noch mehr, wenn nicht immer die Daten aller Tierarten gesammelt, sondern manche tageweise „abgeschaltet“ werden.

„Noch nie war es möglich, so viele Sender gleichzeitig zu orten und die von ihnen ausgehenden Informationen zu verwerten“, sagt Friedhelm Claasen. Er arbeitet am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das zur Helmholtz- Gemeinschaft gehört und ICARUS finanziell fördert. Als stellvertretender Leiter der Abteilung Astronautische Raumfahrt, ISS und Exploration bildet Claasen die Schnittstelle zwischen den Ornithologen in Radolfzell und den Kosmonauten der ISS. Claasen betrachtet die ISS auch als einen Erprobungsträger für eine noch umfassendere Perspektive: Wenn das ICARUS-System läuft, könne es auch auf verschiedenen unbemannten und möglichst erdnahen Satelliten installiert werden. Dadurch würde ein weltumspannendes Sende- und Empfangssystem entstehen, mit dem auch die Tiere beobachtet werden können, die nicht in der Nähe der Flugbahn der ISS leben.

Die Forscher des MPI in Radolfzell wollen sich zunächst auf verschiedene Vogelarten konzentrieren, auf Flughunde, Baby-Meeresschildkröten, Aale, aber auch Tiger, Pumas und Bären. Weil das damit betraute und ebenfalls am Bodensee ansässige Unternehmen Spacetech GmbH die zurzeit schon nur fünf Gramm schweren Sender immer weiter verkleinert – ein Gramm soll es werden – geraten noch ganz andere Tiere in den Fokus: kleinere Singvögel, aber beispielsweise auch Heuschrecken. Um die Sender zu befestigen, gibt es eine Reihe von Methoden, vom Halsband für größere Tiere über kleine Rucksäcke bis zu der Anbringung mit einem Spezialkleber, der auch bei Fischen und Insekten verwendet werden kann.

Von den Beobachtungen versprechen sich die Forscher grundlegende Erkenntnisse zum Verhalten, zu Migrationsrouten und auch dazu, welche Funktion die Arten im Ökosystem erfüllen. Denkbar ist etwa, dass die ICARUS-Daten neue Erkenntnisse liefern zu Fragen wie jener, wie sich das Ebola-Virus mittels afrikanischer Flughunde verbreitet. Oder zum Klimawandel: Wenn Tiere nicht an den gewohnten Ort wandern, ist es ihnen dort zu trocken? Oder ist es inzwischen schlicht auf halber Strecke im Winter warm genug?

<b>Hellseher</b> Vor Naturkatastrophen bringen sich Tiere oft rechtzeitig in Sicherheit, wie etwa die Ziegen der Liparischen Inseln bei bevorstehenden Ausbrüchen des Vulkans Stromboli. Bild: Lorenzo Blangiardi/Flickr CC BY-ND 2.0

Besonders fasziniert sind die Forscher von der Chance, neue Erkenntnisse über die sensorischen Fähigkeiten von Tieren zu sammeln. Ihr viel zitierter „sechster Sinn“ angesichts nahender Naturkatastrophen könne möglicherweise genauer bestimmt werden. Im Jahr 2004 etwa, als rund 230.000 Menschen infolge des Seebebens vor der indonesischen Insel Sumatra ums Leben kamen, hatten fast alle Tiere die überfluteten Regionen rechtzeitig verlassen. Ob Ameisen oder Schlangen, Affen, Leoparden oder Elefanten: Nahezu ausnahmslos hatten sie sich frühzeitig in höher gelegene Regionen abgesetzt. Warum haben sie das getan? „Wir wissen es nicht“, sagt der Radolfzeller Forscher Martin Wikelski. Am Fuß des Ätna auf Sizilien hat er die Fähigkeit von Ziegen erforscht, Vulkanaktivitäten vorherzusehen; bei ihnen spreche einiges dafür, dass sie sich am Geruch orientieren. Im Fall von See- oder Erdbeben ist die Lage wegen der unklaren Vorzeichen deutlich komplizierter.

Zoom
<b>Leichtgewicht</b> Auch Schmetterlinge, hier ein Monarchfalter, lassen sich dank der neuen Sender verfolgen. Bild: MaxCine

„Die entscheidende Frage ist, welches Tier was genau spürt“, sagt Wikelski. „Und sind es alle Tiere oder nur manche? Reagieren sie auf dieselben Vorzeichen? Wenn wir das wüssten, wären wir sehr viel weiter.“ Nicht auszuschließen ist auch, dass verschiedene Arten verschiedene Impulse spüren und erst eine Kombination der Warnzeichen die Massenflucht auslöst. Wie es sich genau verhält, darüber erhoffen sich Wikelski und seine Kollegen Rückschlüsse durch ICARUS.

In fernerer Zukunft könne das zu einem neuen Frühwarnsystem führen, glaubt Wikelski. Die Informationen darüber, welche Tiere an welchen Orten nervös werden oder weglaufen, könnten früher und zielsicherer vor Katastrophen warnen, als das bisher möglich ist. Allerdings teilen nicht alle Forscher diesen Optimismus: Viele halten ein Frühwarnsystem, das auf dem Verhalten von Tieren basiert, für unrealistisch, da bestimmte Tiere vielleicht empfindlicher seien als Menschen, aber nicht empfindlicher als Seismometer.

Derzeit ist eines der größten Probleme bestehender Frühwarnsysteme, dass sie zwar rechtzeitig Alarm schlagen, dabei aber keinen Fehlalarm auslösen sollen. Aus diesem Dilemma zu kommen ist kompliziert, denn damit beispielsweise ein Seebeben eine Flut auslöst, müssen mehrere Faktoren zusammenkommen, die in der Kombination nur schwer zu bestimmen sind. „Bei uns werden Falschmeldungen gleichsam eingeplant“, erklärt Wikelski. „Jede Schlange, die ihr Erdloch verlässt, wird gemeldet. Aber erst, wenn sehr viele es tun, wird Alarm ausgelöst.“

Zusammenlaufen könnten die Erkenntnisse beim 2010 eingerichteten DLR-Erdbeobachtungszentrum in Oberpfaffenhofen. Von dort würden sie an die Katastrophenschützer in der betroffenen Region verschickt. Wie aber erreicht man auf die Schnelle die Menschen in den Dörfern und Städten? Martin Wikelski ist optimistisch: Immer mehr Menschen haben ein Smartphone und können über eine App alarmiert werden, ohne dass ihre Telefonnummer registriert sein muss. Vor allem aber könnten Tierbeobachter, die auch bei ICARUS dabei sind, als Multiplikatoren dienen: Sie würden dem System schon deshalb vertrauen, weil sie Beteiligte sind. Und warum sollten so viele Menschen bei ICARUS mitmachen? Martin Wikelski: „Hören Sie sich um. Sie werden erstaunt sein, wie viele Menschen Tiere beobachten.“

Kleine Markierung, spektakuläre Einblicke

Viele Rätsel aus der Tierwelt können Forscher nur lösen, indem sie einzelne Tiere markieren, um so ihre individuellen Aktivitäten nachzuzeichnen. Dabei machen sie Entdeckungen, die ohne die sogenannte Tiertelemetrie undenkbar wären:

In Leipzig haben Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung herausgefunden, dass Amseln länger aktiv sind, wenn sie künstlichem Licht ausgesetzt sind. Mehr als 200 Amseln haben die Forscher dazu mit Ringen ausgestattet und aufwendig beobachtet. Die Studie, die im Rahmen des Forschungsverbundes „Verlust der Nacht“ durchgeführt wurde, hatte eindeutige Ergebnisse: Die Amseln, die im Stadtzentrum leben, sind nicht nur wesentlich früher, sondern auch länger aktiv als ihre Verwandten in dunkleren Stadtvierteln. Die Erkenntnisse deuten darauf hin, dass künstliches Licht die Aktivitätszeiten und damit auch die natürlichen Zyklen von städtischen Amseln stark beeinflusse, urteilen die Forscher.

Forscher des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), haben in der Antarktis verschiedene Robbenarten mit Satellitensendern ausgestattet, um ihr Tauchverhalten zu erforschen. Neben Position und Tiefe lieferten die Sender auch physikalische Daten wie Wassertemperatur und Salzgehalt aus schwer zugänglichen Regionen: Manche Tiere tauchen bis zu 2000 Meter unter das teils hunderte Meter dicke Schelfeis. Kamen sie zum Atmen an die Luft, wurden die Daten per Satellit ans AWI übertragen. Dort konnten die Forscher Rückschlüsse auf die räumliche und zeitliche Verteilung besonders produktiver Zonen im Südpolarmeer ziehen. Da die Wassertemperatur in der Region im Zuge des Klimawandels steigt, müssen die Tiere immer tiefer tauchen. Die nächste Expedition führt AWI-Wissenschaftler zum Jahreswechsel 2015/2016 auf das antarktische „Drescher Inlet“. Logistisch unterstützt vom Forschungseisbrecher Polarstern werden sie auf dem Eisschelf kampieren, um erneut Robben mit Sendern auszustatten.

Auf den Kapverdischen Inseln haben Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel im vergangenen Jahr zusammen mit internationalen Kollegen erstmals die Wege frisch geschlüpfter Unechter Karettschildkröten mithilfe kleiner akustischer Sender verfolgt. Die Tiere sind akut vom Aussterben bedroht. Ihr Leben beginnt mit einem Schwimm-Sprint und einem Ritt auf günstigen Ozeanströmungen. So entkommen sie schnell den Küstengebieten, in denen ihnen Fressfeinde auflauern. Im offenen Ozean wachsen sie über mehrere Jahre heran, ehe sie zur Eiablage an ihren Heimatstrand zurückkehren. „Wissenschaftler nennen die frühe Lebensphase ‚verlorene Jahre’, weil sie die frisch geschlüpften Schildkröten bisher nicht sehr weit verfolgen konnten“, sagt Meeresbiologin Rebecca Scott vom GEOMAR. „Dank neuer Techniken wie den Mini-Sendern und Ozeanmodellen erkennen wir jetzt, wohin die Tiere wandern.“ Je mehr über das Schwimmverhalten und die Verbreitung bekannt ist, desto besser könne diese Art geschützt werden.

05.01.2016, Jeannette Goddar

Leserkommentare, diskutieren Sie mit

Keine Kommentare
Kommentar hinzufügen *


CAPTCHA-Bild zum Spam-Schutz Wenn Sie das Wort nicht lesen können, bitte hier klicken.

*

Ihr Kommentar wird nach dem Absenden durch unsere Redaktion geprüft und dann freigegeben, wir bitten um etwas Geduld. Bitte beachten Sie auch unsere Kommentarregeln.
*
27.06.2016

Fenster schließen

Mit den monatlichen Ausgaben des Newsletters "Helmholtz Update" erhalten Sie aktuelle Nachrichten, Reportagen und Hintergrundinformationen aus Wissenschaft und Politik.

Deutsch
HTML (grafisch)