Wissenschaft & Forschung

Überwachung der Artenvielfalt per Satellit

Pflanzengemeinschaften können mithilfe der Bildspektroskopie zuverlässig überwacht werden – in Zukunft auch per Satellit.

Pflanzliche Artenvielfalt in vier unterschiedlichen Ökosystemen, dargestellt als spektrale Variation. Bild: Anna Schweiger, Etienne Laliberté

Um Massnahmen zum Schutz der globalen Artenvielfalt evidenzbasiert zu steuern, braucht es Daten, wie sich die Biodiversität von Pflanzen verändert; Forschende der Universitäten Zürich und Montréal zeigen, dass Pflanzengemeinschaften mithilfe der Bildspektroskopie zuverlässig überwacht werden können – in Zukunft auch per Satellit. Das ebnet den Weg für ein globales Monitoring der biologischen Vielfalt in beinahe Echtzeit.

Um bedrohte Ökosysteme zu schützen, zerstörte Lebensräume wiederherzustellen und den globalen Verlust der Artenvielfalt zu stoppen, braucht es international vergleichbare Daten zur biologischen Vielfalt. Doch das Biodiversitätsmonitoring ist arbeitsintensiv und kostspielig. Zudem gibt es weltweit viele nur schwer zugängliche Gebiete, was die Bestandesaufnahme der Artenvielfalt schwierig macht.

Überwachung per Satellit aus dem All

Anna Schweiger vom Labor für Fernerkundung am Geographischen Institut der Universität Zürich (UZH) und Etienne Laliberté von der Universität Montréal zeigen nun, dass die Pflanzen-Biodiversität in unterschiedlichen Ökosystemen mithilfe der bildgebenden Spektrometrie zuverlässig bestimmt werden kann. Die untersuchten Ökosysteme reichen von der arktischen Tundra bis in tropische Wälder. Sie hoffen, mit ihrer Studie einen Beitrag zu leisten, um Veränderungen in der Artenzusammensetzung der Ökosysteme unserer Erde zukünftig auch aus dem All zu erkennen. Ziel sei, politische Maßnahmen zum Artenschutz beziehungsweise zur Milderung negativer Konsequenzen des Biodiversitätsverlusts auf Basis wissenschaftlicher Evidenz zu steuern, sagt Erstautorin Anna Schweiger.

Bildspektrometer messen die Reflektion von Licht vom sichtbaren bis zum kurzwelligen Infrarot-Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Wie viel Licht die Pflanzen reflektieren, wird von ihren chemischen, anatomischen und morphologischen Merkmalen bestimmt, die für die Interaktionen zwischen Pflanzen sowie mit ihrer Umgebung ausschlaggebend sind. Deshalb besäßen Pflanzen mit ähnlichen Merkmalen sowie nahe verwandte Arten tendenziell auch ähnliche Reflektionsspektren, so Schweiger.

Artenvielfalt bestimmen

Zuerst entwickelten die Forschenden einen „spektralen Diversitätsindex“. Dieser berechnet, wie stark sich einzelne Pflanzen innerhalb von Pflanzengemeinschaften sowie einzelne Pflanzengemeinschaften untereinander in einem bestimmten Gebiet unterscheiden. Bei der Vielfalt innerhalb von Pflanzengemeinschaften spricht man von Alpha-Diversität, während die Vielfalt zwischen Pflanzengemeinschaften als Beta-Diversität bezeichnet wird.

Für die Studie verwendeten sie Daten des National Ecological Observatory Networks (Neon). Das Netzwerk sammelt mit standardisierten Methoden Biodiversitäts- und Erdbeobachtungsdaten in Gebieten, die über die gesamten Vereinigten Staaten verteilt sind, und stellt diese der Wissenschaft öffentlich zur Verfügung. Die Neon-Bildspektrometer-Daten, die anhand von Forschungsflügen gesammelt werden, haben eine Pixelgrösse von 1x1 Meter.

Weitere Informationen unter www.media.uzh.ch/

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