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.
Der Fortschritt im Hardwaresektor begünstigt den wisseschaftlichen Fortschritt in der automatisierten Analyse akustischer Signale. Das Bundesamt für Naturschutz führte gemeinsam mit dem Institut für Informatik III der Universität Bonn einen Workshop durch, um das Potenzial der aufstrebenden Forschungsrichtung „Bioakustik“ für den Naturschutz und die biologische Vielfalt auszuloten. In der vorliegenden Veröffentlichung sind die Beiträge des Workshops zusammengestellt.
Die Art schien bisher auf Baden-Württemberg und Bayern beschränkt, inzwischen gelangen Nachweise durch Bioakustik und Fang in Dresden (Sachsen), weitere Vorkommen in diesem Bundesland werden vermutet (Schubert et al. 2019). Auch aus Schleswig-Holstein liegen Rufaufnahmen der Weißrandfledermaus vor (Siemers et al. 2019).
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 "Weiterentwicklung und Integration von Fledermaus-Monitoring-Methoden für die verbesserte Bewertung von Populationsentwicklungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Greifswald, Fachrichtung Biologie, Zoologisches Institut und Museum, Arbeitsgruppe Angewandte Zoologie und Naturschutz durchgeführt. Um das Fledermausmonitoring in Deutschland zu verbessern, planen wir eine vergleichende Evaluation von klassischen und modernen Monitoring-Methoden. Ziel ist es das Fledermausmonitoring in Deutschland nach den besten verfügbaren Techniken zu optimieren und aussagekräftige Analysen zu Populationstrends zu ermöglichen. Langzeituntersuchungen sollen verwendet werden, um die verschiedenen Monitoring-Techniken zu validieren. Weiterhin können die aus individualisierten Langzeitdaten gewonnenen Informationen dabei helfen, kausale Zusammenhänge zwischen bestimmten Bedrohungen und der Reaktion von Fledermausarten auf diese Bedrohungen zu identifizieren. Der von uns vorgeschlagene integrative, methodenübergreifender Ansatz bedingt ein koordiniertes Vorgehen, bei dem Daten systematisch gesammelt, kuratiert und archiviert werden. Traditionell stützt sich die Überwachung von Fledermauspopulationen stark auf das Engagement lokaler Naturschützer*innen. Daher müssen neuartige Monitoring-Technologien wie die automatisierte Lichtschrankenüberwachung, Bioakustik oder eDNA mit der Expertise der Naturschützer*innen vor Ort kombiniert werden. Idealerweise können diese Technologien anschließend von den Naturschützer*innen vor Ort selbst eingesetzt werden. Die geplante Kombination aus bewährten und neuen Monitoring-Ansätzen hat das Potenzial, die Qualität und Quantität der gesammelten Daten erheblich zu verbessern und gleichzeitig das öffentliche Interesse am Schutz von Fledermäusen zu steigern. Das zweite Ziel dieses Projektes ist die langfristige Etablierung des Netzwerkes von Koordinierungsstellen, Verbänden und ehrenamtlichen Fledermausschützer*innen zur flächendeckenden Erfassung von Zähldaten von Fledermäusen mit Hilfe des bereits von uns entwickelten BATLAS-Systems; sowie dessen Erweiterung bzgl. anderer Monitoring-Methoden.
Das Projekt "Evolution von Laut-Kommunikation und Kognition, Sozialität und Artendiversität bei Lemuren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Institut für Zoologie durchgeführt. a) Vergleichende Untersuchungen zur Kommunikation, Fortpflanzungsbiologie, Sozialbiologie und Populationsgenetik von Lemuren im Trocken- und Regenwald. b) Einfluss von Ressourcenangebot und Ressourcenkonkurrenz auf Sozialität und Life-History-Variablen. c) Charakterisierung der Artendiversität vom Aussterben bedrohter Primatenarten.
Das Projekt "Untersuchungen zur Variabilitaet der Echoortungssysteme einheimischer Fledermaeuse unter Einbezug radartheoretischer Vorstellungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bern, Zoologisches Institut, Abteilung Wirbeltiere durchgeführt. Die Variabilitaet der Ortungslaute einheimischer Fledermaeuse unter unterschiedlichen Bedingungen im Feld wird untersucht. Die erhobenen bioakustischen Daten sollen mit dem Flugverhalten, der Lebensweise und oekologischen Faktoren korreliert werden. Die Auswertung der Laute wird nach radartheoretischen Gesichtspunkten vorgenommen.
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 "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 "Teilprojekt: BEsound: die Beziehungen zwischen Landnutzungsintensität, organismischer Diversität und akustischer Komplexität - ein 'Soundscape'-Ansatz für die Biodiversitäts Exploratorien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Institut für Biologie II, Lehrstuhl für Geobotanik durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes soll der Zusammenhang zwischen Nutzungsintensität und Soundscape (Sound and Landscape) erforscht werden. Soundscape-Ökologie ist eine neu entstehende Fachrichtung, die in einem interdisziplinären Ansatz Aspekte der Landschaftsökologie, Psychoakustik, Bioakustik und der akustischen Ökologie vereint. Die Soundscape eines Habitats setzt sich aus Lauten zusammen, die biologischen, geophysikalischen und anthropogenen Ursprungs sind. Die Soundscape-Ökologie untersucht, in wie weit ökologische Prozesse auf Landschaftseben durch die Variabilität der akustischen Vielfalt erklärt werden können. Die Infrastruktur der Biodiversitäts-Exploratorien umfasst 300 Untersuchungsflächen in drei Regionen Deutschlands, die in jeder Region vielfältige Typen und Intensitäten der Wald- und Grünlandnutzung umfassen. Umfangreiche Artinventuren für verschiedenste Organismen wurden bereits erhoben. Damit stellen die Biodiversitäts-Exploratorien eine ideale Plattform dar, um die Eignung akustischer Diversitäts-Indizes als Proxy für biologische Vielfalt zu untersuchen. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes sollen folgende Hypothesen getestet werden: 1. die akustische Vielfalt eines Lebensraums steht in Zusammenhang zur Artenvielfalt anderer Organismengruppen2. die akustische Diversität ist mit der Landnutzungsintensität korreliert.Dazu werden mit Hilfe Autonomer Aufnahmesysteme (ARS) auf allen 300 Flächen zeitgleich Tonaufnahmen aufgezeichnet. Durch die Langzeit-Aufnahmen können tages-und jahreszeitliche Schwankungen erfasst werden, wodurch verschiedene Aspekte der akustischen Diversität (z. B. Dominanz der Vögel vor Sonnenaufgang, Insekten im Sommer) erfasst werden. Aus den Tonaufnahmen werden akustische Diversitätsmaße berechnet und mit bereits vorhanden Daten zu den Diversitäten anderer Organismengruppen (Vögel, Insekten, Säugetiere) korreliert. Darüberhinaus wird untersucht, ob die akustische Vielfalt einer Untersuchungsfläche durch Unterschiede in der Vegetationsstruktur und der Landnutzungsintensität zu erklären ist. Dies wäre durch die funktionelle Verbindung zwischen Landnutzungsintensität, Pflanzendiversität und Vegetationsstruktur einerseits und deren Einfluss auf die Zusammensetzung der Tiergesellschaften und die Transmissivität andererseits zu erwarten. Ziel ist es also, Indikatoren akustischer Vielfalt zu etablieren, um die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Organismengruppen, der Vegetationstruktur und der Landnutzungsintensität zu erforschen. Aktuelle Fallstudien unterstützen die Umsetzbarkeit eines solchen Ansatzes. Im Rahmen eines Citizen Science Projektes können Bürger an der akustischen Erfassung der Untersuchungsflächen teilnehmen. Citizen Science hat das Potenzial, Daten über weite räumliche und zeitliche Skalen zu erfassen und trägt darüber hinaus dazu bei, den Dialog zwischen Forschung und Bürgern zu vertiefen.
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