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 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften