Lebende Sensoren

Zehntausende Tiere werden ab 2017 für die Forschung mit Sendern ausgerüstet. Was das Ziel des Projekts Icarus ist?

Wanderbewegungen und Verhalten erforschen: Diese besenderte junge Meeresschildkröte legte in 70 Tagen mehr als 7000 Kilometer zurück. Foto: James Abernethy

Wanderbewegungen und Verhalten erforschen: Diese besenderte junge Meeresschildkröte legte in 70 Tagen mehr als 7000 Kilometer zurück. Foto: James Abernethy

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Das Projekt klingt wie eine verwegene ­Mischung aus Science und Fiction: Zehntausende Tiere werden mit Sendern ausgerüstet und dienen der Wissenschaft weltweit als lebende Sensoren. Voraussichtlich ab kommendem Jahr sollen ihre Daten einerseits Aufschluss geben über Wanderungen von Vögeln, Fischen und Säugetieren, andererseits auch über ­Unwetter und Klimaveränderung, drohende Vulkanausbrüche, Erdbeben, Tsunamis und die Ausbreitung von Infektionskrankheiten. Gleichzeitig sollen sie dem Schutz der Tiere dienen.

Letztlich geht es um nichts weniger als um ein weltumspannendes Messnetz, das dem Menschen Vorhersagen für verschiedenste Phänomene erlaubt, die ihm derzeit noch verborgen sind. Gesammelt wird die Datenflut auf der Internationalen Raumstation ISS, die etwa 400 Kilometer über der Erdoberfläche ihre Bahnen zieht.

Martin Wikelski, Direktor am Max-Planck-Institut für Ornithologie in Radolfzell am Bodensee, treibt das ambitionierte Projekt seit 15 Jahren voran – und hat es auf den Namen Icarus getauft. Der weckt allerdings nicht nur positive Assoziationen: In der griechischen Mythologie ist Icarus jene tragische Figur, die beim Fliegen der Sonne zu nahe kam und abstürzte.

Tierische Schwarmintelligenz

«Die Idee entstand 2001 in Panama», erzählt Wikelski. Als er zuvor das anfangs namenlose Projekt bei der US-Raumfahrtbehörde Nasa vorgestellt hatte, erntete er zwar Lob für die kühne Idee, doch letztlich verwarf die Behörde den Vorschlag als unrealistisch. «Das war frustrierend. Ich brauchte einen Namen, und weil es darum ging, dem Projekt Flügel zu verleihen, kam ich auf Icarus.» Der markante Begriff lässt sich gut auflösen: International Cooperation for Animal Research Using Space.

Die Grundidee besteht darin, Tiere mit Mini-Sendern auszustatten, die nicht nur ihre Position aufzeichnen, sondern noch weitere Daten wie Körpertemperatur, Beschleunigung und Ausrichtung zum Magnetfeld der Erde – und zwar an möglichst jedem Ort des Planeten. So könne man Migrationsrouten einzelner Arten erfassen, ihre Orientierung entschlüsseln und bedrohte Tiere besser schützen, sagt Wikelski und nennt ein Beispiel: «Bei den Wanderungen von Weissstörchen gehen in Afrika und über den Meeren etwa 30 Prozent der Tiere verloren. Wir vermuten, dass sie sterben, haben aber keine Ahnung, wann, wo und warum.»

Die Tags, welche die Daten speichern und regelmässig funken, könnten dies verraten. Aber Wikelskis Vision reicht weit darüber hinaus. «Mit den Tags können wir die Lebensgeschichten einzelner Tiere von Jugend an erfassen. So können wir feststellen, was sie erleben und wie sie sich entscheiden.»

«Wenn Wasservögel in Asien merkwürdiges Flugverhalten zeigen, könnte dies ein Hinweis auf Erkrankungen wie etwa Vogelgrippe sein.»Martin Wikelski

Die Sender können etwa registrieren, wie Schwärme von Flughunden, die mit dem Ebolavirus und anderen Krankheitserregern in Kontakt kommen, durch Afrika ziehen, erläutert Wikelski. «Da ihr Immunsystem den Kontakt mit Ebola speichert, könnten sie unsere besten Spürhunde für den Aufenthaltsort des tatsächlichen Ebolawirtes sein.» Und wenn Wasservögel etwa in Asien merkwürdiges Flugverhalten zeigen, könnte dies ein Hinweis auf Erkrankungen wie etwa Vogelgrippe sein, die letztlich auch dem Menschen gefährlich werden könnten. Die Flugdaten von Schneegeiern wiederum könnten Rückschlüsse auf Windströmungen im Himalaja ermöglichen.

«Das System erlaubt uns, nicht nur zu beobachten, wo ein Tier ist, sondern auch, was es gerade tut», sagt Wikelski. «Wir könnten ein globales System intelligenter Sensoren einsetzen, um die Welt zu beobachten.» Aus der Schwarmintelligenz von Tieren könne der Mensch neue Erkenntnisse gewinnen. Ein Pilotprojekt läuft seit Jahren am Ätna auf ­Sizilien. An den Hängen des Vulkans tragen Dutzende Ziegen Geräte, die ihre GPS-Position und ihre Bewegungsdaten aufzeichnen. Tatsächlich registrierten die Forscher seit Januar 2012 mehrmals ungewöhnliche Aktivitäten der Tiere – vier bis sechs Stunden später folgte jeweils eine starke Eruption.

Der Verdacht: Ziegen können – wie vermutlich auch andere Tiere – Vorgänge registrieren, die dem Menschen verborgen bleiben. «Tierische Mess­systeme übertreffen die Leistungen von technischen Systemen bei weitem», sagt Wikelski. «Wir müssen sie nur verstehen.» Basierend auf dem Verhalten von Tieren könne man mit Algorithmen Frühwarnsysteme aufbauen – etwa für Vulkanausbrüche oder Erdbeben.

Mit Solarzellen ausgerüstet

Inzwischen haben die Forscher Sender entwickelt, die auch kleinere Tiere tragen können. Die mit Solarzellen aus­gestatteten Tags sind kaum drei Quadratzentimeter gross und wiegen knapp fünf Gramm. Damit könne man sie nicht nur Störchen oder Geiern auf den Rücken packen, sondern auch Amseln oder Staren, sagt Wikelski.

Doch ist es ethisch vertretbar, Hunderten solcher Vögel die mit einer 15 Zentimeter langen Antenne ausgestatteten Geräte an den Leib zu schnallen? «Uns ist die Problematik bewusst», sagt Wikelski. «Aber der Erkenntnisgewinn auch für den Tierschutz ist so enorm, dass wir das für diese Individuen in Kauf nehmen. Unsere Forschungen zeigen, dass gut angebrachte Tags keine grosse Beeinträchtigung darstellen.»

Die grösste technische Herausforderung ist die Übermittlung der Daten. Die Tags müssen Informationen von den entlegensten Orten zuverlässig weiterleiten. Hier kommt die ISS ins Spiel: Sie überfliegt die Erde alle 90 Minuten auf unterschiedlichen Bahnen zwischen den beiden 52. Breitengraden – einem Streifen zwischen Berlin im Norden und fast Feuerland im Süden. Nähert sich die Station einem Tag, weckt sie ihn aus seinem energiesparenden Standby-Modus. Beim Überflug funkt der Sender dann in einem Zeitfenster von drei Sekunden ein Mini-Datenpaket von etwa 200 Byte zur ISS. Das spart Energie – und erhöht so die Lebensdauer des Tags.

Doch noch fehlt der ISS eine leistungsstarke Antenne, um die Daten zu empfangen. Die hat das Unternehmen Space Tech in Immenstaad am Bodensee schon entwickelt – ebenso wie die Software, die den Wust aus Daten den einzelnen Tieren zuordnen soll, und den Computer, der die Informationen auf der ISS verarbeitet.

Bisher 32 Einzelprojekte

Am 15. Juni 2017 soll eine Progress-­Rakete die etwa 130 Kilogramm schwere Antenne vom Weltraumbahnhof Baikonur zur ISS fliegen. «Der Termin ist schon reserviert», sagt Projektkoordinatorin Uschi Müller von der Max-Planck-Gesellschaft. Dort sollen dann zwei Kosmonauten das etwa 1,5 Meter lange Teil bei einem mehrstündigen Ausseneinsatz am russischen ISS-Modul festschrauben. «Wenn alles klappt, ist das System im Herbst 2017 einsatzbereit», sagt Space-Tech-Geschäftsführer Wolfgang Pitz.

Wenn Antenne und Onboard-Computer funktionieren, werden die Tags getestet; zuerst unter Idealbedingungen in der weitgehend funkwellenfreien Mongolei, dann folgt der Härtetest in Italien. «Die Antenne an der ISS liest einen 800 Kilometer breiten Streifen an der Erdoberfläche aus und kann bis zu 120 Tags gleichzeitig empfangen», erläutert Pitz. «Die Tests sollen zeigen, ob die Antenne Signale unterschiedlicher Stärke herausfiltern kann», sagt Pitz.

Mini-Sender für Insekte

Im Herbst 2017 soll dann die eigentliche Forschung starten: Dabei werden in den ersten zwei Jahren etwa 20'000 Tags verteilt. Die Hälfte der geplanten 32 Projekte betreibt Russland. Bis 2020, so Pitz, wolle man wesentlich kleinere und leichtere Tags entwickeln – angepeilt ist ein Gewicht von einem Gramm. Solche Mini-Tags könnte man nicht nur an kleineren Vögeln anbringen, sondern auch an Insekten wie Wanderheuschrecken.

Gesammelt werden alle Informationen in der Datenbank Movebank. Die Daten seien für jeden registrierten Nutzer frei einsehbar, sagt Uschi Müller. Sensible Daten etwa zum Schlafplatz eines Nashorns würden geschützt. Eine kommerzielle Verwendung schliesst sie nicht aus. Mit dem System könne man etwa Fischschwärmen folgen oder in der Arktis verlorene Rentiere aufspüren. Insgesamt sei die kommerzielle Verwertung aber schwierig, räumt Müller ein, zumal ein international besetztes Ethikkomitee darüber wacht, ob die Anwendungen vertretbar sind oder nicht.

(Tages-Anzeiger)

Erstellt: 14.12.2016, 18:28 Uhr

Icarus-Projekte

Artenschutz, Frühwarnsysteme und Grundlagenforschung

Flughund: Verbreitung von Krankheiten

Die mit den Fledermäusen verwandten Tiere, die vor allem in Westafrika beheimatet sind, gelten als Ursprungswirt vieler tödlicher Krankheiten wie Ebola, Sars oder Tollwut. Durch die Überwachung ihrer oft weiten Wanderungen möchten die Icarus-Forscher mehr darüber erfahren.

Jaguar: Siedlungsdruck auf Raubtiere

Wenn junge Raubtiere ihre Mutter verlassen, müssen sie sich ein neues Revier suchen. Mit den Icarus-Sendern wollen die Forscher die Routen von Jaguaren in einer von Strassen und Siedlungen zerschnittenen Landschaft aufzeichnen. Daraus lernen sie, nach welchen Kriterien die Tiere ihren Weg suchen.

Kuckuck: Entstehung des Vogelzugs

Der Vogelzug der Singvögel ist nach wie vor eines der grossen und wenig erforschten Naturwunder. Beim Projekt verfolgen die Forscher verschiedene Arten von Kuckucken auf ihren Flügen und sehen, woran sich die Vögel orientieren und wie die Routen im Laufe der Evolution entstanden sind.

Braunbär: Artenschutz

Wie ergeht es jungen, von Hand auf­gezogenen Bären, wenn sie wieder in die freie Wildbahn entlassen werden? Über die Icarus-Sender wollen die Wissenschaftler die Wanderungen junger Braunbären verfolgen und so den Erfolg von Auswilderungs­programmen bewerten. (mma)

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