Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rasterfahndung nach Maja, Willi und Co.

20.06.2001




Ihre Verwandtschaft ist zahlreich - wie zahlreich genau, weiß bis heute niemand: Etwa 20.000 bis 40.000 Bienenarten gibt es weltweit, schätzen Biologen. Dementsprechend schwierig ist es, sie alle auseinander zuhalten. Informatiker und Agrarwissenschaftler der Universität Bonn haben nun ein Computerprogramm entwickelt, das die ökologisch wichtigen Insekten an ihren Flügeln identifiziert. Die Software macht selbst Experten der Bienenbestimmung Konkurrenz.

Eine dicke Hummel hängt betäubt unter der Stereolupe, ihr rechter Flügel eingeklemmt zwischen Glasprisma und Objektträgerglas. Eine helle Lampe beleuchtet die Szenerie von unten, so dass auf dem Display der am Tubus angebrachten Digitalkamera die Flügeläderung deutlich zu erkennen ist. "Zunächst müssen wir den Flügel fotografieren", erklärt Dr. Tom Arbuckle und drückt den Auslöser. "Eine handelsübliche Kamera reicht von der Bildqualität vollständig aus." Er speist die Aufnahme in den nebenstehenden Laptop. Mit wenigen Mausklicken startet der Informatiker, der am Bonner Institut für Informatik III unter der Leitung von Prof. Dr. Armin Cremers arbeitet, dann den ersten Bestimmungsschritt - die Bildverarbeitung.

"In jedem Flügel gibt es drei sehr gut zu erkennende Zellen, an deren Form wir bereits die Gattung erkennen können", verrät Arbuckle. Von diesen Zellen ausgehend, sucht der Computer nach weiteren Adern. Damit er weiß, wo er besonders genau hinschauen muss, greift er dazu auch auf bereits gespeicherte charakteristische Flügelbilder zurück. Aus dem, was die Software findet, destilliert sie dann die wesentlichen Merkmale - sozusagen die Essenz des Hummelflügels, reduziert auf ein paar Zahlen, Flächengrößen und Winkelangaben. "Und mit diesen Werten speisen wir unser Analyse-Programm", erklärt Privatdozent Dr. Volker Steinhage. Drei Minuten nach dem Druck des Auslösers steht fest: Das Versuchstier zählt zur Art Bombus terrestris.


"Selbst in Deutschland mit einer langen Tradition in der Bienenbestimmung sind heute noch Überraschungen möglich." Dr. Stefan Schröder weiß, wovon er spricht: Der Agrarwissenschaftler arbeitete bereits während seiner Diplomarbeit am Institut für Landwirtschaftliche Zoologie und Bienenkunde (Prof. Dr. Dieter Wittmann) mit Hummeln. "Beispielsweise weiß man erst seit kurzem, dass eine bestimmte Hummelart eigentlich aus vier verschiedenen Arten besteht, zwischen denen selbst Experten kaum unterscheiden können." Schröder kam daher die Idee, diese Arbeit vom Computer erledigen zu lassen. Gemeinsam mit Dr. Volker Steinhage vom Bonner Institut für Informatik erarbeitete er das Konzept für ein entsprechendes Programm. Die Umsetzung durch ein Team von Bonner Informatikern und Agrarwissenschaftlern wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und das BMBF gefördert. Die Ergebnisse können sich sehen lassen: In 97 bis 99 Prozent der Fälle liegt die Software richtig - besser sind auch Experten der Bienenbestimmung - fachsprachlich Taxonomen - nicht. Die Erdhummel, die sich inzwischen erholt hat, zeigt sich davon unbeeindruckt: Sie putzt sich ausgiebig und fliegt davon.

"Das ist einer der Vorteile unseres Verfahrens", erklärt Schröder. Während bei einer herkömmlichen Bestimmung das Insekt sein Leben lässt, wird es bei der neuen Methode betäubt, indem es kurz auf Eis gelegt wird. Außerdem kann die Bestimmung bereits im Freiland erfolgen und nicht erst nach dem Fang im Labor. "Es ist aber auch möglich, tagsüber im Feld die Flügel zu fotografieren und die Bestimmung vom Computer über Nacht durchführen zu lassen." Ganz ohne menschliche Taxonomen geht es aber nicht: Für die Trainingsphase braucht der Rechner nämlich etwa dreißig einwandfrei bestimmte Tiere ein und derselben Art.

Bienenbestimmung ist kein Selbstzweck: Die Hautflügler bestäuben etwa drei Viertel aller Pflanzen und legen damit die Grundlage für ihre Vermehrung. Umweltverschmutzung und Krankheiten haben aber bereits viele Bienenarten an den Rand des Aussterbens gebracht - mit entsetzlichen Folgen auch für die Landwirtschaft, da weltweit Ernteausfälle in Milliardenhöhe drohen. In den USA werden bereits heute ganze Plantagen von künstlich gezüchteten Bienenvölkern bestäubt. Die Bienenforscher möchten daher die Verbreitung der Arten feststellen - auch um herauszufinden, welche Einflüsse genau den Bestand fördern oder gefährden.

Doch Taxonomen sind rar gesät, denn weltweit mangelt ihnen an Nachwuchs - vor allem, weil mit Bestimmungskenntnissen kein Geld zu verdienen ist. "Die meisten deutschen Bienen-Kenner sind von Hause aus Lehrer, Pastoren oder Apotheker. Die machen das als Hobby", verrät Schröder. Und echte Spezialisten gibt es für viele Bienengruppen deutschlandweit nur einen oder zwei. "Wenn das so bleibt, sterben unsere Taxonomen eher aus als unsere Bienen."

Weitere Informationen: Dr. Stefan Schröder, Institut für Landwirtschaftliche Zoologie und Bienenkunde, Tel.: 0228/9101917, E-Mail: ult404@uni-bonn.de, oder Dr. Volker Steinhage, Institut für Informatik III, Tel.: 0228/73-4538, Fax: 0228/73-4382, E-Mail: steinhag@informatik.uni-bonn.de, oder Prof. Dr. Armin Cremers, Tel.: 0228/73-4500, E-Mail: abc@uni-bonn.de

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.verwaltung.uni-bonn.de/presse/Bildgalerie/bienen/bienen.htm

Weitere Berichte zu: Bestimmung Bienenbestimmung Insekt Taxonomen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie