Weltraumgestützte Überwachung von Vogellebensräumen schützt biologische Vielfalt
Es gibt einen gut belegten Zusammenhang zwischen intensiver Landwirtschaft und abnehmender biologischer Vielfalt in der Landwirtschaft(öffnet in neuem Fenster). In ausgeprägtester Form ist das bei größeren Monokulturfeldern festzustellen, insbesondere wenn Landschaftselemente wie Hecken oder Bäume entfernt werden, und wird durch den Einsatz von Chemikalien und Düngemitteln noch verstärkt. „Es gibt zwar seit langem eine EU-Agrarpolitik, die sich mit diesen Problemen befasst, aber die einzelnen Maßnahmen sind oft nicht ausreichend wirksam oder nicht gut auf die lokalen Anforderungen abgestimmt“, erläutert Nastasja Scholz. Scholz ist Koordinatorin des EU-finanzierten Projekts BirdWatch(öffnet in neuem Fenster), das die spezifischen lokalen ökologischen Bedürfnisse für das Gedeihen von Vogelpopulationen ermittelt und politisch Verantwortlichen dabei hilft, die am besten geeigneten Unterstützungsmaßnahmen zu ergreifen. „Anhand der artenspezifischen Eignung als Lebensraum als Indikator haben wir nach einer ersten Bewertung der gegenwärtigen Situation die Erfolgsaussichten möglicher Maßnahmen wie zum Beispiel den Anbau von Grünland anstelle von Feldkulturen quantifiziert“, erklärt Scholz von LUP(öffnet in neuem Fenster), einem auf Umweltplanung spezialisierten Unternehmen, bei dem das Projekt angesiedelt ist.
Modell zur Optimierung des Lebensraumes
Das Team von BirdWatch kombinierte die Satellitenfernerkundung mit Artverbreitungsmodellierung(öffnet in neuem Fenster), um den aktuellen Zustand der Lebensräume in der Landwirtschaft zu bewerten und geeignete Lebensräume zu überwachen. „Bei vielen Artverbreitungsmodellierungen wird die Programmiersprache R genutzt, und da derart viele R-Bibliotheken zur Verfügung stehen, liegt die eigentliche Kunst darin, die zugrunde liegenden Ökologie-, Statistik- und Geodaten zu verstehen, um sie richtig anzuwenden“, fügt Scholz hinzu. Satellitendaten quantifizieren die Landschaft anhand von Attributen wie dem Zustand der Vegetation oder der räumlichen Anordnung der Bodenbedeckungsarten, während anhand von Artverbreitungsmodellierungen die Eignung des Gebiets für eine bestimmte Vogelart(öffnet in neuem Fenster) bewertet wird. Mittels Artverbreitungsmodellierung wird die Wahrscheinlichkeit berechnet, dass eine Vogelart ein Gebiet als ihren Lebensraum wählt, gemessen in Einheiten von 200 Quadratmetern, der durchschnittlichen Größe eines Vogelhabitats. „Die Ergebnisse sind zwar keine Garantie für die Präsenz von Vögeln, aber sie bieten eine wissenschaftlich fundierte Einschätzung, ob ein Gebiet als Lebensraum geeignet ist“, erläutert Scholz. Sobald relevante Lebensraummerkmale ausgewählt sind, werden die entsprechenden Standorte anhand von Satellitendaten (z. B. von Copernicus Sentinel-1 oder Sentinel-2)(öffnet in neuem Fenster) oder bereits vorhandenen Datensätzen (z. B. quelloffenen Daten des Systems zur Identifizierung landwirtschaftlicher Grundstücke) ermittelt, die sich an den Grenzen der landwirtschaftlichen Grundstücke in den einzelnen Testregionen des Projekts in Flandern, Belgien; Deutschland; Südtirol, Italien und Litauen orientieren. Bei der Artverbreitungsmodellierung wurde ein eingebetteter Ansatz genutzt, bei dem die Klimaeignung für jede Vogelart berechnet wird, gefolgt von der Lebensraumeignung auf der Grundlage von Umweltdatenschichten. Dabei werden Regressionsverfahren und maschinelles Lernen eigesetzt, um artenspezifische Daten über das Vorkommen von Vögeln (hauptsächlich aus jährlichen Erhebungen zur Überwachung) zu analysieren sowie eine statistische Beziehung zwischen den Standorten der Vögel und geografischen Merkmalen herzustellen. Das Team von BirdWatch hat außerdem ein Rahmenwerk zur Lebensraumoptimierung entwickelt, um den Schutz von Ackerlandvogelarten zu unterstützen und zu bewerten, wie die räumliche Ausrichtung von Schutzmaßnahmen die biologische Vielfalt beeinflusst. Artverbreitungsmodelle wurden mit einem sogenannten Konzept der „gemischt-ganzzahligen linearen Programmierung“ kombiniert, um kosteneffiziente Schutzmaßnahmen zuzuordnen. „Unser Entscheidungshilfewerkzeug ermittelt, wo lokale Bodennutzungsstrategien die größten Auswirkungen auf die Wiederherstellung haben und welche Schutzstrategien am besten funktionieren würden“, erklärt Scholz.
Gezieltere Ökosystempolitik und -finanzierung
Da die erhöhte biologische Vielfalt in der Landwirtschaft einen wesentlichen Bestandteil eines gesunden Ökosystems bildet, trägt der Konzeptnachweis von BirdWatch zu vielen agrar- und umweltorientierten Maßnahmen bei. Die Zielsetzung des Projekts unterstützt außerdem direkt die EU-Verordnung über die Wiederherstellung der Natur(öffnet in neuem Fenster), insbesondere deren Ziel, die Auswirkungen zu überwachen, zu bewerten und lokal relevante Maßnahmen auszuwählen. „Da weniger Geld für Agrarumwelt- oder Klimamaßnahmen zur Verfügung steht, brauchen wir gezieltere Ansätze für hochwirkungsvolle Maßnahmen“, betont Scholz. Das BirdWatch-Team arbeitet gegenwärtig mit dem Ministerium für Land- und Ernährungswirtschaft, Umwelt und Verbraucherschutz des Landes Brandenburg zusammen, um die Einrichtung eines Artenschutzgebiets und die Auswahl der entsprechenden Schutzmaßnahmen zu unterstützen.
