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 Meeresmüll in entlegensten Regionen
13.08.2018 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Wie bekommt man das Problem Plastikmüll in den Griff?
03.08.2018 | Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg

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: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Im Focus: Der Roboter als „Tankwart“: TU Graz entwickelt robotergesteuertes Schnellladesystem für E-Fahrzeuge

Eine Weltneuheit präsentieren Forschende der TU Graz gemeinsam mit Industriepartnern: Den Prototypen eines robotergesteuerten CCS-Schnellladesystems für Elektrofahrzeuge, das erstmals auch das serielle Laden von Fahrzeugen in unterschiedlichen Parkpositionen ermöglicht.

Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden weltweit hohe Wachstumsraten prognostiziert: 2025, so die Prognosen, wird es jährlich bereits 25 Millionen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

EEA-ESEM Konferenz findet an der Uni Köln statt

13.08.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung in der chemischen Industrie

09.08.2018 | Veranstaltungen

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

Macht Sinn: Fraunhofer entwickelt Sensorsystem für KMU

15.08.2018 | Energie und Elektrotechnik

Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

15.08.2018 | Informationstechnologie

FKIE-Wissenschaftler präsentiert neuen Ansatz zur Detektion von Malware-Daten in Bilddateien

15.08.2018 | Informationstechnologie

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