Der vernetzte Wald in Marburg - Natur 4.0 - 2

Phillipps-Universität Marburg

Seit Jahrtausenden bewirtschaften die Menschen den Wald, dennoch gibt es kaum gesicherte Erkenntnisse über seine Biodiversität. Doch solche Erkenntnisse sind gerade in der heutigen Zeit wichtig, in denen neue Herausforderungen auf uns und unseren Wald zukommen: In den ausgeprägten Dürreperioden der letzten Jahre starben in Mitteleuropa weitflächig Fichten ab. Trotz der wirtschaftlichen Tragweite liegen immer noch keine gesicherten Zahlen vor, wie viel Wald wirklich betroffen ist. Das Bundesministerium für Umwelt geht von mindestens 285.000 ha aus. „Das eigentlich unerwartete ist aber, wie stark und schnell jetzt auch Buche, Douglasie und andere wichtige Forstbäume von den Dürren betroffen sind“ erzählt Pflanzenökologe Prof. Dr. Lars Opgenoorth, der gemeinsam mit rund 40 Kolleginnen und Kollegen von Bachelor-Studierenden bis zu Professoren am wegweisenden LOEWE-Schwerpunkt Natur 4.0 arbeitet. Welche Bäume sollen also für den Natur- und Umweltschutz gepflanzt werden? 

Es geht bei Natur 4.0 nicht darum, Baumarten zu bestimmen, die angepflanzt werden können. Zuerst braucht man die wissenschaftlichen Grundlagen, um solche Entscheidungen überhaupt treffen zu können. „Und die gibt es im Wesentlichen nicht“, sagt Opgenoorth. Denn um flächendeckende Daten auf die klassische Art zu sammeln, sind unglaublich viele Mitarbeiter nötig. Das bezahlt niemand. Deshalb haben Prof. Dr. Thomas Nauss, Umweltinformatiker im Fachbereich Geographie, Prof. Dr. Opgenoorth und 15 weitere Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen das Pionierprojekt Natur 4.0 ins Leben gerufen.

Natur 4.0 beginnt mit einem weitreichenden Sensornetzwerk, das an Bäumen angebracht ist, an fahrenden Robotern, an Tieren oder auch an Drohnen. Diese Sensoren ermöglichen ein umfangreiches und präzises Monitoring, also eine Messung von Daten wie Temperaturen, dem Saftfluss in Bäumen oder Strahlung. Mit Menschen allein ist ein solcher Umfang überhaupt nicht möglich. Durch Künstliche Intelligenz wird aus den gesammelten Daten dann ein Modell erstellt, das präzise Vorhersagen ermöglicht. Zur Entwicklung dieser Modelle braucht man schließlich möglichst viele Trainings- und Validierungsdaten. Diese erstellt der Projektbereich Ökologische Pilotierung: Hier wird ein kleines Stück Wald mit klassischer Vor-Ort-Forschung ganz im Detail untersucht, um ein Bild des Waldes aus unterschiedlichen wissenschaftlichen Perspektiven zu bekommen. Diese werden dann mit der sensorbasierten  Erfassung von Biodiversität und ökologischen Prozessen verglichen.

Hierfür braucht man Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus den verschiedensten Disziplinen: Biologen, Numeriker, Informatiker, Vogelkundler, Techniker … „Wir kommen aus ganz unterschiedlichen Forschungsansätzen: Je satellitengestützter es wird, umso mehr kommen die Leute aus dem maschinellen Lernbereich und aus der informatiknahen Wissenschaft. Je klassisch zoologischer es wird, umso mehr spielen taxonomische Kenntnisse und Felderfahrung eine Rolle“, erklärt Prof. Dr. Thomas Nauss und umreißt dabei auch den Reiz dieses Projektes: die naturnahe Arbeit im Wald einerseits, die Hightech-Komponente der ferngesteuerten Drohne oder der Künstlichen Intelligenz andererseits. Und dabei ist das Projekt weltweit in einem exquisiten Club: Nauss und Opgenoorth hoffen sehr, Vorbild zu sein und damit weltweit zum Umweltschutz beizutragen.

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