Sensorgestützte Früherkennung von Ökosystemveränderungen

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Typische Küstendünen mit in Portugal heimischen Arten, vor allem Stauracanthus, Portugiesische Krähenbeere, Zistrosen und Kiefer. Foto: André Große-Stoltenberg

Wissenschaftler aus Münster, Hamburg, Freiburg und Bielefeld haben erstmals den gesamten Akazienbestand in einem mediterranen Dünen-Ökosystem in Portugal und die damit einhergehenden Veränderungen des Nährstoffgehalts mit hoher Genauigkeit kartiert. Dazu nutzte das Team hoch aufgelöste Flugzeug-Sensordaten. Die Studie ist aktuell in der Fachzeitschrift „Remote Sensing of Environment“ veröffentlicht.

Die untersuchte Fläche ist etwa elf Quadratkilometer groß und liegt an Portugals Westküste südlich von Lissabon in einem „Natura 2000“-Schutzgebiet der Europäischen Union. Für die Studie kombinierten die Wissenschaftler eine GPS-gestützte Geländekartierung mit Fernerkundungsdaten. Dazu gehörten „normale“ Luftbilder sowie Laserscanning- und Hyperspektral-Daten. Per Laserscanner („Lidar-Technik“) erstellten die Forscher ein dreidimensionales Höhenmodell des Geländes. Durch die Hyperspektral-Daten gelang es ihnen, die sogenannte Brutto-Primärproduktion sichtbar zu machen, also die insgesamt durch Fotosynthese produzierte pflanzliche Biomasse. Dieser Faktor ist ein Indikator für den Grad der Akazien-Invasion: Je mehr Akazien in den Dünen wachsen beziehungsweise je älter die Sträucher werden, desto stärker ist die „Düngung“ mit Stickstoff – und desto größer ist die Brutto-Primärproduktion. Dieses Fernerkundungs-Verfahren ermöglicht es, die durch die Akazie verursachten Veränderungen des Ökosystems bereits in einem sehr frühen Stadium der Invasion bei einer Bedeckung von weniger als zehn Prozent der Fläche zu erkennen, noch bevor die Akazie ihre typischen Dickichte ausbildet. Die Forscher sehen dies als Chance, rechtzeitig gegenzusteuern und die Akazien-Invasion einzudämmen, bevor sie nicht mehr umkehrbar ist. Die Analyse der Daten erfolgte mit einem Algorithmus, der anhand der Referenzdaten aus der GPS-gestützten Geländekartierung „lernt“, Akazien in den Luftbildern sicher zu erkennen.

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