Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Früherkennung von Pflanzenausbreitung in Gewässern - Luftbilder machen Klimawandel sichtbar

01.08.2013
Durch die Folgen der Klimaerwärmung wandern unerwünschte Wasserpflanzen in heimische Gewässer ein.

Auch bekannte Urlaubsregionen wie der Starnberger See sind betroffen, weshalb eine gezielte Überwachung der Wasserflächen nötig ist. Doch ist das bisherige Verfahren für regelmäßige Überwachung teuer – Forscher der Technischen Universität München (TUM) entwickelten jetzt eine schnellere und kostengünstigere Methode.


Aus Luftbildern – hier vom Westufer des Starnberger Sees – lesen Wissenschaftler heraus, wie stark bestimmte Wasserpflanzen verbreitet sind. Diese Informationen geben Aufschluss über die Wasserqualität (blau: unbewachsenes Sediment, grün und gelb: spärliche Vegetation, rotbraun: dichte Vegetation). (Bild: Landesamt für Vermessung und Geodäsie)

Aus einem Besuch am Badesee kann schnell eine unangenehme Angelegenheit werden – wenn man Bekanntschaft mit glitschigen Wasserpflanzen macht. Zu diesen zählen auch Elodea nuttallii und Najas marina, besser bekannt als Schmalblättrige Wasserpest und Großes Nixenkraut. Beide breiten sich seit einigen Jahren rasant in heimischen Gewässern aus.

Ökologen können sie dabei als Indikatorpflanzen nutzen: Durch ihr gehäuftes Auftreten kann man Rückschlüsse auf die Qualität eines Gewässers ziehen – Elodea nuttallii und Najas marina findet man besonders in Seen, deren Wassertemperatur steigt. Die schnelle und flächendeckende Ausbreitung der Pflanzen kann das Gleichgewicht des sensiblen Systems See beeinflussen.

Satellitenbilder unterstützen Forschungstaucher

Um zu untersuchen, wie sich das Ökosystem von Seen verändert, überprüfen Wasserwirtschaftsämter in regelmäßig die Pflanzenbestände. Für diese Inspektionen sind Beobachtungen der Taucher notwendig: In verschiedenen Tiefenstufen kartieren die Forscher die "Pflanzenteppiche".

Dieses Verfahren liefert zwar detaillierte Erkenntnisse, ist aber sehr aufwändig. Doktoranden der Limnologischen Station der TUM in Iffeldorf haben sich in ihren Dissertationen dieser Thematik angenommen: Die Gewässerforscher entwickelten ein neues Verfahren, das günstiger und schneller ist.

"Dabei ersetzen hochaufgelöste Luft- und Satellitenbilder einen Teil der Taucharbeiten", erklärt Projektbetreuer Dr. Thomas Schneider. "Um aus den Bildern Aussagen über den Pflanzenbewuchs abzuleiten, nutzt die neue Methode die Reflexion: Abhängig von Farbe und Aufbau reflektiert jede Pflanzenart das einfallende Licht auf spezifische Weise."

Jeder See hat ein eigenes Reflexionsverhalten

Die Reflexionsspektren der Pflanzen haben die Forscher in einer digitalen Bibliothek hinterlegt – und können auf dieser Grundlage Luft- und Satellitenaufnahmen auswerten. Bis dahin war es allerdings ein weiter Weg, wie Doktorand Patrick Wolf beschreibt: "Über einen Zeitraum von zwei Jahren haben wir die Pflanzen vom Boot aus fotografiert und deren Reflexion gemessen. Um die Pflanzen aus einem geeigneten Winkel aufzunehmen und Schatten zu vermeiden, wurden die die Kameras und Sensoren über einen Auslegearm unter Wasser gebracht."

Allerdings erschweren Faktoren wie Wasserinhaltsstoffe, Art des Sediments, Lichtbrechung oder unterschiedliche Wassertiefen die Bewertung der Pflanzenbestände. Daher haben die Gewässerforscher mathematische Algorithmen entwickelt, die in Verbindung mit den Messdaten des Boots die Fehler aus den Bildern "herausrechnen" können. Da sich die einzelnen Gewässer stark unterscheiden, hat jeder See seinen eigenen Algorithmus.

Risiken für das Ökosystem früh erkennen

Die neue Methode eignet sich insbesondere für große, einheitliche Pflanzenbestände. "An Stellen, wo kleinräumige Wechsel der Vegetation anzutreffen sind, müssen wie bisher Taucharbeiten durchgeführt werden“, sagt Wolf. "Die 'Luft-Schau' kann die Taucher also nicht ersetzen, aber sie kann sie wirkungsvoll unterstützen."

Die Limnologen der TUM haben ein Fernerkundungsverfahren entwickelt, das geeignet ist, größere Pflanzenbestände in Seen regelmäßig zu überprüfen. Bedenkliche Entwicklungen können so leichter und kostengünstiger erkannt werden. Denn wenn sich Nixenkraut und Wasserpest ausbreiten, stört das nicht nur den Badespaß – sie haben auch das Potenzial, das Ökosystem eines Gewässers langfristig zu verändern: Sie könnten andere Arten verdrängen oder den Lebensraum anderer Organismen, zum Beispiel von Fischen, verändern.

Publikation:
Collecting in situ remote sensing reflectances of submersed macrophytes to build up a spectral library for lake monitoring; Patrick Wolf, Sebastian Rößler, Thomas Schneider and Arnulf Melzer; European Journal of Remote Sensing, 2013, 46: 401-416; doi: 10.5721/EuJRS20134623; http://www.aitjournal.com/articleView.aspx?ID=784
Pressemitteilung und Bildmaterial im Web:
http://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/30993/
Kontakt:
Dr. Thomas Schneider
Technische Universität München
Fachgebiet für Waldinventur und nachhaltige Nutzung
Hans-Carl-von-Carlowitz-Platz 2
85354 Freising
T: +49 (0)8161 71-4666
T: +49 (0)8858 810-56 (810-0)
E: tommi.schneider@tum.de
www.forst.wzw.tum.de/ifm
Die Technische Universität München (TUM) ist mit rund 500 Professorinnen und Professoren, 9.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und 32.000 Studierenden eine der führenden technischen Universitäten Europas. Ihre Schwerpunktfelder sind die Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften, Medizin und Wirtschaftswissenschaften. Nach zahlreichen Auszeichnungen wurde sie 2006 und 2012 vom Wissenschaftsrat und der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Exzellenzuniversität gewählt. In nationalen und internationalen Vergleichsstudien rangiert die TUM jeweils unter den besten Universitäten Deutschlands. Die TUM ist dem Leitbild einer forschungsstarken, unternehmerischen Universität verpflichtet. Weltweit ist die TUM mit einem Campus in Singapur sowie Niederlassungen in Peking (China), Brüssel (Belgien), Kairo (Ägypten), Mumbai (Indien) und São Paulo (Brasilien) vertreten. www.tum.de
9 89 289-22562
E: barbara.wankerl@tum.de
W: www.tum.de

Barbara Wankerl | Technische Universität München
Weitere Informationen:
http://www.tum.de
http://www.forst.wzw.tum.de/ifm

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Von der Weser bis zur Nordsee: PLAWES erforscht Mikroplastik-Kontaminationen in Ökosystemen
20.09.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Der Monsun und die Treibhausgase
18.09.2017 | Forschungszentrum Jülich

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: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften