Marine mammals depend largely on their sense of hearing. Underwater noise can lead to acoustic masking of biologically important sounds. Marine airguns used for scientific studies of the seabed produce this type of sound. In this project, models were developed to assess the masking potential of airguns on blue whale, fin whale, killer whale and Weddell seal communication. The results of the models also show that seismic surveys conducted at lower latitudes (Australia) may also have masking potential in remote areas at higher latitudes (Antarctica). In the majority of the scenarios considered, however, a severe masking effect only manifests at distances of up to 200 km. Veröffentlicht in Texte | 89/2021.
In den letzten Jahren hat der wissenschaftliche Fortschritt auf dem Gebiet der automatisierten inhaltlichen Analyse akustischer Signale für die Erschließung zahlreicher Anwendungsfelder gesorgt. Nicht zuletzt wurde diese Entwicklung begünstigt durch Fortschritte auf dem Hardwaresektor, so dass bestimmte Aufgaben wie Echtzeitmonitoring, Archivierung und Suche in großen Datenbeständen erst effizient möglich wurden. Für den Bereich Bioakustik sind neben der klassischen Signalverarbeitung und der Mustererkennung insbesondere neuere Fortschritte auf den Gebieten der Sprach- und Musiksignalverarbeitung sehr interessant. So ermöglichen neue Technologien eine automatische Melodieerkennung oder die automatische Identifikation von Audiosignalen. Attraktive Anwendungsfelder im Bereich Bioakustik sind zum Beispiel die automatische Tierstimmenerkennung (Arten- oder Individuenerkennung) und automatisiertes akustisches Monitoring. Im Rahmen des o.g. Workshop wurde das Potenzial der Forschungsrichtung "Bioakustik" für den Naturschutz und die biologische Vielfalt ausgelotet. In der vorliegenden Veröffentlichung sind die Beiträge des Workshops zusammengestellt.
Das Projekt "Teilprojekt 9: Bioakustik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie durchgeführt. Im AMMOD-Modul 5, 'Automatisiertes bioakustisches Monitoring', wird eine automatisierte Tonaufzeichnungseinheit mit Mikrofon-Arrays entwickeln, die Informationen über Veränderungen in der Vielfalt vokalisierender Tiere liefert und einzelne Arten identifiziert. Der Hauptbeitrag dieses Teilvorhabens zum Bioakustikmodul liegt im Bereich der akustischen Mustererkennung (WP5.1-5.4) mit den Teilzielen der Kategorisierung von Tonquellen, der Artenerkennung und der Quantifizierung. Der Fokus liegt auf Arten, die laute Signale für die Langstreckenkommunikation produzieren. Als Beitrag zu AMMOD-Modul 7 wird ein Konzept für die langfristige Archivierung und Weitergabe von Daten entwickelt (WP7.1). Für die Plattform übergreifende Auswertung des gesamten Datenaufkommens der Basisstationen werden neue Verfahren entwickelt, um die Rohdaten der verschiedenen Sensorplattformen zusammen mit Umwelt- und Metadaten und den Ergebnissen der sensorspezifischen Erkennungs- und Klassifizierungsalgorithmen mit stochastischen Methoden zu analysieren (WP 7.4).
Das Projekt "Terrestrische Säugetiere im brasilianischen Pantanal: Schutzrelevante Feldforschung an Ameisenbär und Co. in einem der bedrohten Lebensräume Südamerikas" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zoologisches Forschungsmuseum Alexander König - Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere durchgeführt. Mit Hilfe von Kamerafallen und Direktbeobachtungen erforschen wir die terrestrische Säugetierfauna im brasilianischen Pantanal, einem großen Feuchtgebiet im Herzen Südamerikas. Als eine wichtige Charakterart für diesen Biodiversitäts-Hotspot steht der Große Ameisenbär (Myrmecophaga tridactyla) dabei in unserem Fokus. Diese Tierart spielt eine wichtige Rolle bei der Etablierung von Ökotourismus als Alternative zur intensiven Landnutzung. Bis heute gibt es jedoch kaum Forschung zu Verhalten und Ökologie Großer Ameisenbären. Die Ergebnisse unseres Projektes sollen zur Entwicklung effektiver Schutzkonzepte für die Art und das Ökosystem beitragen, denn auf der Roten Liste der IUCN wird der Große Ameisenbär als 'gefährdet' geführt. Wir sind Teil des interdisziplinären Wissenschaftsnetzwerks CO.BRA (Computational Bioacoustics Research Unit), das in Brasilien an der UFMT (Universität von Mato Grosso) angesiedelt ist. Ziel der Arbeit dieses Netzwerks ist die Entwicklung eines akustischen Monitoring-Systems für Vogel- und Säugetierarten (cobra.ic.ufmt.br).
Das Projekt "Teilprojekt 12: Entwurf und Umsetzung von modularisierten AMMOD-Basisstationen mit variabler Energieversorgung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IHP GmbH - Innovations for High Performance Microelectronics,Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik durchgeführt. In Zusammenarbeit mit allen anderen Teilmodulen und -projekten soll im AMMOD-Verbund eine neue Technologie zur Erfassung der Artenvielfalt untersucht und umgesetzt werden. Genauso wie dafür eine große Vielfalt an biologischer Expertise benötigt wird, so vielfältig werden auch die einzusetzenden Hard- und Softwarelösungen ausgeprägt sein. Die im Teilprojekt zu entwickelnde technische Basis zur Datenerfassung im Feld beschreibt eine autarke Sensor- und Aktuator-Station, die autark und flexibel an unterschiedlichen geographischen Orten einsetzbar sein soll d.h. ohne Infrastruktur und teilweise vollständig autonom. Daher muss die AMMOD Plattform sowohl eine Vielfalt als auch variable Kombinationen von Hardwaremodulen erlauben, um die verschiedensten Standortfaktoren (Infrastruktur, Kommunikation, Energieversorgung) als auch diversitäre Anwendungen (Bioakustik, Geruchsfallen etc.) individuell unterstützen zu können. Kernaufgabe dieses Teilprojektes ist daher das Design und die Umsetzung eines flexiblen Systems, bei denen die Kernkomponenten anwendungsgerecht und modular ausgewechselt werden können ohne eine komplette Neuentwicklung zu benötigen. Weiterhin muss diese Flexibilität auch für die Energieversorgung der Gesamtstation umgesetzt werden, denn die umweltbedingten Voraussetzungen für eine Energieerzeugung und -speicherung vor Ort (z.B. Wind und Sonneneinstrahlung), als auch die anwendungsbezogenen Ressourcen (insbesondere Rechenleistung und Speicherkapazität) können stark differieren. Das entwickelte System wird dann in ein ebenfalls anpassbares Gehäusekonzept für die Feldinstallationen integriert.
Das Projekt "Systematik, Evolution und Biogeographie der Amphibienfauna von Irian Jaya (jetzt Papua)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Zentralinstitut Museum für Naturkunde, Institut für Systematische Zoologie durchgeführt. Es ist vorgesehen, während drei Forschungsreisen nach Irian Jaya (Dauer jeweils 4-5 Wochen) Untersuchungen zur Ökologie, Ethologie und Ontogenese der dort heimischen Amphibien anzustellen. Weiterhin sollen jeweils kleinere Serien möglichst vieler Arten als Belegmaterial gesammelt werden, denen noch vor Ort Gewebeproben für spätere DNA-Untersuchungen zu entnehmen sind. Die Auswertung der im Freiland gesammelten ontogenetischen, bioakustischen und ökologischen Daten in Verbindung mit Merkmalsanalysen und -vergleichen der konsvervierten Tiere sowie DNA-Analysen im Berliner Labor haben zum Ziel, bisher unbekannte Arten hinreichend zu charakterisieren und damit der Wissenschaft und dem Naturschutz zugänglich zu machen. Weiterhin sollen ihre Verwandtschaftsbeziehungen und die der schon beschriebenen Arten ergründet werden, um damit systematisch-taxonomische und biogeographische Probleme zu lösen.
Das Projekt "Systematisch-taxonomische Untersuchungen an neotropischen Froschlurchen, vor allem Neubeschreibungen von Arten und Revisionen von Artengruppen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Staatliches Museum für Naturkunde Stuttgart, Abteilung Zoologie durchgeführt. Untersuchungen insbesondere von Rio Grande do Sul und Santa Catarina, Identifizierung von Hot-Spot-Regionen und Endemitenzentren, sowie ökologische Studien zur Habitatwahl, Bioakustik, Nahrungsbiologie und Räuber-Beute-Beziehungen im Araukarienwald. Z.B. Elachistocleis erythrogaster, Pseudis cardosoi, Proceratophrys brauni, Adenomera araucaria, Phrynohyas und z.B. Hyla minuta-Artenkomplex.
Das Projekt "Artenbildungsprozesse bei Dungkaefern der Gattung Aphodius" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Zentralinstitut Museum für Naturkunde, Institut für Systematische Zoologie durchgeführt. Im Rahmen eines Projekts zur Erforschung von Artenbildungsprozessen bei Insekten sollen Dungkaefer der Art Aphodius ater als Modellorganismen untersucht werden. Aphodius ater gehoert zu den einheimischen Dungkaefern und besiedelt Kothaufen unserer Nutztiere; vornehmlich von Schafen und Rindern. Die Art ist im Fruehjahr sehr haeufig auf Weiden im Norddeutschen und Suedskandinavischen Raum. Die Tiere besiedeln frische Dunghaufen, die sowohl zur Nahrungsaufnahme als auch zur Paarung und Eiablage genutzt werden. Die adulten Kaefer produzieren mit Hilfe eines abdomino-alaren Stridulationsapparates Geraeusche von sehr geringer Intensitaet, die in Form von Substratschall ueber wenige Zentimeter im Dunghaufen weitergeleitet werden. Das Stridulationsmuster von Maennchen und Weibchen unterscheidet sich deutlich im Zeitmuster der einzelnen Silben. Es soll untersucht werden, ob die Stridulation bei Aphodius ater in Zusammenhang mit dem Paarungsverhalten der Tiere eine Rolle spielt, d h, ob es der Arterkennung dient. Verschiedene Populationen der Art (Festlandspopulation in Mecklenburg-Vorpommern, Schleswig-Holstein und Juetland und Inselpopulationen von Helgoland, Bornholm, Anholt und Laesoe) sollen auf ihr Stridulationsmuster hin untersucht werden, um herauszufinden, ob unterschiedliche Dialekte ausgepraegt sind, die eventuell als Populationsmechanismen vor der Paarung wirksam sein koennen und somit zur Bildung und Abgrenzung verschiedener Arten fuehren.
Das Projekt "Bioakustische Mustererkennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Informatik III durchgeführt.
Das Projekt "Der Einfluss von Lärm auf Fische" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wien, Formal- und Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Zoologie durchgeführt. Im Laufe der letzten Jahre kam zu den natürlichen Schallpegeln unter Wasser im zunehmenden Ausmaß Lärm von Schiffen, Kraftwerken und dergleichen hinzu. Diese 'akustische Umweltverschmutzung' hat verschiedene Auswirkungen auf Verhalten, Physiologie, Kommunikation und Fitness aquatischer Tiere. Während jedoch über die Auswirkungen von anthropogenem Lärm auf Säugetiere, insbesondere Wale, schon einiges bekannt ist, ist unser Wissen bei Fischen sehr gering. Einige wenige Daten zeigen, dass Lärm das Hörvermögen partiell verschlechtert bzw. auch die Hörzellen schädigt. Jedoch wissen wir beinahe nichts über die Auswirkungen auf akustische Kommunikation oder inwieweit Lärm Stress auslöst. Dies soll im Zuge von drei Experimentreihen untersucht werden. In einer ersten Phase soll geklärt werden, ob und inwieweit Lärm das Hörvermögen von Hörspezialisten (diese besitzen morphologische Strukturen zur Verbesserung ihres Hörvermögens) und Nichtspezialisten unterschiedlich beeinflusst. Die Hörempfindlichkeit soll über den gesamten Hörbereich gemessen werden, wobei sowohl Weißes Rauschen (gleichmäßige Verteilung der Energie auf alle Frequenzen), als auch im Freiland Unterwasser aufgenommener Lärm verwendet werden. Die Hörempfindlichkeit wird mittels akustisch hervorgerufener Hirnstammpotentiale (ABRs) gemessen werden. Die ABR-Methode ist eine nichtinvasive, elektrophysiologische Methode, die im Bioakustik-Labor des Institutes für Zoologie im Zuge des Vorprojektes erfolgreich etabliert wurde. Der Einfluss auf akustische Kommunikation soll untersucht werden, indem Hirnstammpotentiale als Reaktion auf arteigene Laute unter Lärmeinfluss analysiert werden. Dies wird nach entsprechender Adaptierung mit Hilfe der ABR-Methode geschehen. Die Auslösung von Stress durch Lärm wird über die Bestimmung von Stresshormonen, insbesondere Cortisol, erfolgen. Dies geschieht in Kooperation mit Dr. Rui Oliviera vom Instituto Superior de Psicologia Aplicada in Lissabon, der eine nichtinvasive Methode zur Bestimmung von Steroidhormonen im Wasser entwickelt hat. Für Vergleichszwecke werden bei allen Versuchsansätzen lautproduzierende Hörspezialisten wie Welse, Karpfen- und Labyrinthfische Nichtspezialisten wie Sonnen- und Buntbarsche gegenübergestellt werden. Dies wird die erste umfassende Studie sein, die den Einfluss von Lärm auf das Hörvermögen, die akustische Kommunikation und die Stressantwort der Fische aufzeigt. Gemeinsam mit Daten zur Biologie wird sie helfen, die unmittelbaren Effekte von anthropogenem Lärm und dessen Gefahren für Fische darzulegen.