Natürlich wird in diesem Bereich schon lange geforscht, doch der LOEWE-Schwerpunkt Natur 4.0 geht neue Wege: Sieht man sich hier genau um, entdeckt man zwischen Blättern und Zweigen Antennen und Sensoren, und manchmal fliegt sogar eine Drohne über die Baumwipfel hinweg – Hightech im Mischwald also. Warum dieser Aufwand?
„Man weiß vieles über den jeweils aktuellen Zustand des Waldes gar nicht, weil man nicht überall gleichzeitig hingehen oder messen kann“, erklärt Prof. Dr. Thomas Nauss, Umweltinformatiker im Fachbereich Geographie und wissenschaftlicher Koordinator von Natur 4.0. Denn es fehlen einfach grundlegende Daten. Als zum Beispiel das Biodiversitätssterben vor einigen Jahren durch die Presse gegangen ist, lag das an einer einzigen Studie eines Hobby-Entomologenvereins in Krefeld. Das waren zwar alles Fachleute, betont Nauss, doch dass die beste Datengrundlage in Deutschland in 25 Jahren ausgerechnet im Hobbybereich zusammengestellt worden war, offenbart Forschungsbedarf zu effizienten und in der Fläche einsetzbaren Monitoringsystemen.
Die klassischen Monitoring-Systeme, erklärt uns Prof. Dr. Lars Opgenoorth, Pflanzenökologe an der Philipps-Universität, können nicht in Echtzeit auf die neuartigen Herausforderungen der letzten Jahre und Jahrzehnte reagieren. Fichten zum Beispiel sterben wegen der Dürreschäden und darauffolgenden Borkenkäferbefall in den letzten Jahre großflächig ab. Entdeckt man diese Gebiete nicht rechtzeitig, kommt es zu Massenvermehrungen des Borkenkäfer und das Schadholz kann dann beispielsweise nicht mehr als Bauholz verwendet werden. Es gibt auch keine zuverlässigen Zahlen, wie viel Wald von den letzten beiden Dürreperioden überhaupt betroffen war. Es gibt nicht genug Menschen, die in den Wald gehen und nachsehen, weil das in dieser Größe weder finanziell noch personell zu leisten ist. „Dafür braucht man Hundertausende von Biologen und Förstern“, lacht Opgenoorth. Und hier setzt das weltweit einzigartige Projekt Natur 4.0 an.
Mittels einer ausgefeilten Sensorik wird ein neues Monitoring-System geschaffen: Fernerkundungs-, Umwelt- und Bewegungssensoren an Drohnen, an fahrenden Robotern, an Bäumen und an Tieren sammeln präzise und flächendeckend Daten, die eine umfassende Grundlage für einen nachhaltigen Artenschutz und die Sicherung von Ökosystemfunktionen bilden. „Insbesondere mit der Baumsensorik oder der Besenderung von Tieren machen wir den Gegenstand der Beobachtung selbst zu einem Teil der Messinfrastruktur, die uns über den jeweiligen Zustand des Baums oder das Verhalten der Tiere als Reaktion auf Umwelteinflüsse informiert“, sagt Nauss. In der Umweltmodellierung werden aus diesen Sensornetzdaten Modelle entwickelt, die zuverlässigere Vorhersagen über den Wald ermöglichen. Ein KI-Algorithmus zum Beispiel liest dann aus der Vielzahl der Sensoren Anomalien heraus, die man schneller erkennen und vor Ort überprüfen kann. So kann großen wirtschaftlichen und vor allem Umweltschäden vorgebeugt werden bzw. das Management von Wäldern anpassen.
Die Hoffnung der Marburger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ist, dass die Forschung nicht nur in Deutschland, sondern auch in anderen Ländern Anwendung und Weiterentwicklung findet. Damit würden die Forschung und Entwicklung im Universitätswald Marburg einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz und zum Verständnis vom Ökosystem Wald leisten!
