Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fernerkundung wird immer wichtiger für die Biodiversitätsforschung

12.12.2016

Um die biologische Vielfalt zu erfassen, nutzen Forscher neben klassischen Freilanduntersuchungen seit rund 30 Jahren auch verschiedene Methoden der Fernerkundung. Unter Federführung von UFZ-Wissenschaftlern stellt ein internationales Forscherteam im Fachmagazin Ecological Indicators die heutigen Möglichkeiten, Entwicklungen und Perspektiven der Fernerkundung zusammen und zeigt ihr großes Potenzial für die zukünftige Biodiversitätsforschung.

Die Folgen des Klimawandels machen sich unter anderem durch Änderungen in der Artenvielfalt bemerkbar. Eine wichtige Aufgabe der Biodiversitätsforschung ist es, den Status quo aufzuzeichnen, Prozesse innerhalb der Ökosysteme zu untersuchen und mögliche Änderungen als auch Störungen aufzuspüren.


EnMAP ist eine deutsche hyperspektrale Satellitenmission, die 2018 starten wird. Sie soll präzise Aussagen über Zustand und Veränderungen der Erdoberfläche möglich machen.

Quelle: DLR CC-BY3.0

„Dafür benötigen wir zuverlässige Daten über möglichst große Flächen und engmaschige Zeiträume hinweg“, sagt UFZ-Landschaftsökologin PD Dr. Angela Lausch. „Verschiedene Methoden der Fernerkundung erfüllen diese Anforderungen bereits in hervorragender Weise.“ Mithilfe von Satellitenaufnahmen kann beispielsweise das Vorkommen einer zu untersuchenden Pflanzenart anhand ihrer Wuchsform, Blattform, Blattgeometrie, Phänologie oder Blütenfarbe bestimmt werden – und das über große Flächen und im zeitlichen Verlauf.

Darüber hinaus können Satelliten, die mit spektralen Sensoren ausgestattet sind, dabei helfen, Pflanzenarten oder Pflanzengesellschaften anhand ihres spezifischen Gehalts an biochemischen Merkmalen (u.a. Chlorophyll, Cellulose, Blattwassergehalt oder Proteingehalt) zu unterscheiden und zu erfassen.

Generell sind die Methoden der Fernerkundung je nach Fragestellung dafür unterschiedlich gut geeignet. Bei der Wahl der Methode muss immer berücksichtigt werden, ob der Fernerkundungs-Sensor die gewählten Schlüsselparameter auch tatsächlich messen kann – also ob beispielsweise die spektrale, räumliche oder zeitliche Auflösung für die zu beantwortende Fragestellung ausreichend ist, und welche Aussagen sich daraus für die Biodiversitätsforschung ableiten lassen.

„Für die Zukunft ist es daher wichtig, dass Biologen, Ökologen, Geografen und Fernerkundler noch mehr als bislang an einem Strang ziehen und die Sprache der anderen besser verstehen lernen“, sagt UFZ-Biodiversitätsforscher Prof. Dr. Josef Settele, Mitautor der Studie. „Das verbindende Element zwischen der Fernerkundung und anderen Disziplinen“, ergänzt Lausch, „sind die Eigenschaften (engl. „traits“) von Pflanzen, Tieren, Wasser und Boden“.

Im Jahr 2018 soll der Hyperspektralsatellit EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) an den Start gehen und Bilddaten mit besonders hoher spektraler Auflösung liefern. Mit der hyperspektralen Fernerkundung könnten dann noch sehr viel mehr biochemische Parameter erfasst werden, etwa Stickstoff, Phosphat oder der Wasseranteil im Blattgewebe.

„EnMAP wird die Bestimmung von Arten und Pflanzengesellschaften über die Fernerkundung noch deutlich verbessern. Das größte Potenzial der hyperspektralen Fernerkundung aber liegt darin, Prozesse und Störungen innerhalb von Ökosystemen über große Flächen hinweg zu erfassen“, sagt Lausch. „Die Daten des EnMAP-Satelliten werden allen Anwendern frei zur Verfügung stehen. Wir sollten in der Biodiversitätsforschung daher darauf vorbereitet sein, die Potenziale der neuen Generation von Satelliten zu kennen und zu nutzen.“

Ohne Freilanduntersuchungen, bei denen Proben gesammelt, Arten und Pflanzengesellschaften erfasst und ökosystemare Prozesse – wie die Photosynthese-Aktivität oder die Fähigkeit, Kohlenstoff zu binden – bestimmt werden, geht es künftig trotzdem nicht. Sie stellen zwar im Gegensatz zur Fernerkundung immer nur einen lokal und zeitlich begrenzten Ausschnitt dar und sind zudem aufwendig und in der Auswertung meist langwierig.

Aber sie liefern entscheidende Informationen, die mit Fernerkundung nicht erfasst werden können – etwa über die ökologische Potenz, das Stressverhalten und die Anpassungsfähigkeit von Arten und Pflanzengemeinschaften. Darüber hinaus sind sie unersetzlich, um Fernerkundungsdaten auszuwerten und zu interpretieren. „Das Eine geht nicht ohne das Andere“, sagt Lausch. „Nur in der Kombination von in-situ-Untersuchungen und Fernerkundung können auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen Biodiversität optimaler als bislang erfasst und Prozesse inklusive deren Veränderungen und Störungen abgebildet werden.“

In der praktischen Umsetzung gibt es laut Lausch jedoch noch einige Stolpersteine. Dazu gehört etwa, dass es weltweit nach wie vor kaum einheitlichen Standards gibt, mit denen Biodiversitätsdaten erfasst werden. Außerdem muss die Verknüpfung von Freiland- und Fernerkundungsdaten dahingehend optimiert werden, dass die Zusammenführung großer, komplexer und heterogener Datenmengen besser klappt sowie Daten einfacher ausgewertet und in Modelle überführt werden können.

Ein wichtiger Schritt auf diesem Weg ist die Entwicklung der sogenannten „Essentiellen Biodiversitätsvariablen“ (EBV), der sich unter anderem Wissenschaftler wie Angela Lausch und viele ihrer Mitautorinnen und -autoren weltweit widmen.

Publikation:
Lausch, A., Bannehr, L., Beckmann, M., Boehm, C., Feilhauer, H., Hacker, J.M., Heurich, M., Jung, A., Klenke, R., Neumann, C., Pause, M., Rocchini, D., Schaepman, M.E.; Schmidtlein, S., Schulz, K., Selsam, P., Settele, J., Skidmore, A.K., Cord, A.F., 2016. Linking Earth Observation and taxonomic, structural and functional biodiversity: Local to ecosystem perspectives. Ecological Indicators 70., 317-339., http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolind.2016.06.022.

Ansprechpartner:
PD Dr. Angela Lausch
UFZ-Department Landschaftsökologie
E-Mail: angela.lausch@ufz.de
http://www.ufz.de/index.php?de=37570

Weiterführende Links:
UFZ-Pressemitteilung „Biodiversitätsvariablen sollen helfen, den Artenverlust zu stoppen“: http://www.ufz.de/index.php?de=36336&webc_pm=50/2016
GEO BON, the Group on Earth Observations Biodiversity Observation Network: http://www.geobon.org/
iDiv / International GEO BON Office: https://www.idiv.de/research/international_office_geo_bon.html

Weitere Informationen:

http://www.ufz.de/index.php?de=36336&webc_pm=51/2016

Susanne Hufe | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Luftreiniger und Schmutzpumpe: der indische Monsun
15.06.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht 100 % Ökolandwirtschaft in Bhutan – ein realistisches Ziel?
15.06.2018 | Humboldt-Universität zu Berlin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen

19.06.2018 | Physik Astronomie

Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital

19.06.2018 | Messenachrichten

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics