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 Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen
16.01.2018 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

nachricht Leuchtende Echsen - Knochenbasierte Fluoreszenz bei Chamäleons
15.01.2018 | Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns

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: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Im Focus: The first precise measurement of a single molecule's effective charge

For the first time, scientists have precisely measured the effective electrical charge of a single molecule in solution. This fundamental insight of an SNSF Professor could also pave the way for future medical diagnostics.

Electrical charge is one of the key properties that allows molecules to interact. Life itself depends on this phenomenon: many biological processes involve...

Im Focus: Wie Metallstrukturen effektiv helfen, Knochen zu heilen

Forscher schaffen neue Generation von Knochenimplantaten

Wissenschaftler am Julius Wolff Institut, dem Berlin-Brandenburger Centrum für Regenerative Therapien und dem Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

2. Hannoverscher Datenschutztag: Neuer Datenschutz im Mai – Viele Unternehmen nicht vorbereitet!

16.01.2018 | Veranstaltungen

Fachtagung analytica conference 2018

15.01.2018 | Veranstaltungen

Tagung „Elektronikkühlung - Wärmemanagement“ vom 06. - 07.03.2018 in Essen

11.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal mit neuem Onlineauftritt - Lösungskompetenz für alle IT-Szenarien

16.01.2018 | Unternehmensmeldung

Die „dunkle“ Seite der Spin-Physik

16.01.2018 | Physik Astronomie

Wetteranomalien verstärken Meereisschwund

16.01.2018 | Geowissenschaften