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Jede Blüte ein Pixel: Drohnen im Einsatz für die Heide

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Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums Potsdam habe einen intelligenten Algorithmus entwickelt, der auf Drohnenfotos einzelne Heidepflanzen erkennt – und Aussagen über deren Fitness trifft.

Die Farbe der Heideblüte zeigt an, wieviele Blüten es gibt und ob sie noch geschlossen oder schon geöffnet sind. Foto: Nora Künkler

Noch geschlossene Blüten sind etwas heller als bereits geöffnete Blüten. Foto: Nora Künkler

 

Üppige Heideblüte

Die Besenheide (Calluna vulgaris) wurde zur „Blume des Jahres 2019“ gekürt. Zu diesem Anlass kann in diesem Jahr eine ausgesprochen üppige Blütenpracht in Sielmanns Naturlandschaften bewundert werden. In diesem Sommer trumpft insbesondere die Kyritz-Ruppiner Heide mit einem endlosen Blütenmeer auf, nachdem dort im Dürresommer 2018 das Naturphänomen ausfiel.

Das menschliche Auge erkennt darin unterschiedliche Farbnuancen, mal kräftig lila, mal eher rötlich, manchmal noch blass rosa oder sogar dunkel graugrün. Wissenschaftler von NaTec – einem Projekt der Heinz Sielmann Stiftung und dem GeoForschungsZentrum Potsdam - stellten sich die Frage, ob diese Unterschiede messbar sind. Denn die unterschiedlichen Farbzusammensetzungen stehen für den jeweiligen Zustand der Pflanze. An der Farbe lässt sich die Fitness der Pflanze ablesen oder wie viele Blüten oder Samen sie gebildet hat.

Munition zwingt Wissenschaftler in die Luft

Die Fläche der Kyritz-Ruppiner Heide ist auf Grund der früheren Nutzung als Truppenübungsplatz mit alter Munition belastet. Die Lösung war, die Forschung aus der Luft zu betreiben. So müssen die Flächen nicht betreten werden. Einzelne, aber sichere Referenzflächen werden durchaus von den Wissenschaftlern besucht. Schließlich müssen die Ergebnisse aus der Luft bestätigt und abgeglichen werden. Mit Drohnen überfliegen die Wissenschaftler die Fläche und machen Fotos – ganz ähnlich denen, die man mit einer normalen Kamera machen kann. Außerdem sammelt die Drohne Höheninformationen über die Landschaft. So können junge Pflanzen, die noch niedrig wachsen, von älteren Exemplaren, die bereits an Höhe gewonnen haben, unterschieden werden.

Wie beim Menschen: Jede Pflanze ein Individualist

Mit der Fernerkundung kann für jede Einzelpflanze auf der etwa 4.000 Hektar großen Fläche festgestellt werden, wie es ihr geht. Durch die Farbanalyse der Fotos in Kombination mit den Höhendaten, verstehen die Wissenschaftler den Lebenszyklus des Heidekrauts viel besser. Die Ergebnisse zeigen, dass es große Unterscheide zwischen den Pflanzen gibt, auch wenn die Pflanzen direkte Nachbarn sind. Nun wird die Frage nach dem Warum erforscht.

Eine Wirkung hat das Management der Fläche. Damit sich die Heide verjüngt und nicht abstirbt, oder zu viele Waldbäume auf der Fläche aufwachsen, wird die Heide regelmäßig gemäht oder abgebrannt. Anhand der Fotos kann etwa erkannt werden, wie viele Sträucher nach einem Brand aus dem Stock austreiben oder aus den Samen neu keimen. Pflanzen aus Stockaustrieben wachsen viel schneller in die Höhe, als neue Keimlinge, die nur zwei bis vier Zentimeter im Jahr schaffen.

Außerdem spielen das Alter der Pflanze, ihr genetische Veranlagung, ihre individuelle Historie durch die Landnutzung, ihr Wuchs, oder kleinräumige Bodenunterschiede für den jeweiligen Zustand der Pflanze eine Rolle. Und wo der eine Nachbar mit den Wurzeln noch an das lebenswichtige Wasser heranreicht, steht der nächste Busch schon auf einer kleinen sandigen Erhöhung und muss um das Lebenselixier kämpfen.

Ohne Heide ist hier nix los

Es ist wichtig die Vitalität der Besenheide und den ökologischen Wert und Erhaltungszustand weiter, unbetretbarer Heidelandschaften zu messen. Nur so kann der Bedarf für künftige Landschaftspflege und der Effekt erfolgter Pflegemaßnahmen verlässlich eingeschätzt werden. Viele Insekten haben sich auf die Besenheide als Nahrungspflanze spezialisiert. Ausgehend von der Heide spannt sich ein kompliziertes Beziehungsnetz in dem Ökosystem. Viele Wildbienenarten ernähren sich ausschließlich vom Nektar und Pollen der Heide. Sie wiederum haben Gegenspieler, die die Brutröhren der Wildbienen „kapern“ und dort ihre eigenen Eier ablegen, man nennt diese daher auch Kuckucksbienen. Da große Heideflächen immer seltener werden, droht der Lebensraum dieser Tiere allerdings zu verschwinden. Mit den wissenschaftlichen Ergebnissen soll es nun einfacher werden, die Heideflächen effektiv zu pflegen und so eine Biologische Vielfalt zu erhalten, die in unserer Agrarlandschaft schon lange nicht mehr zu finden ist.

Mehr über das Pilotprojekt erfahren Sie hier:

Zur NaTec Projektseite

 

Lit: Neumann, C. Behling, R., Schindhelm, A., Itzerott, S., Weiss, G., Wichmann, M., Müller, J.,  The colors of heath flowering - quantifying spatial patterns of phenology in Calluna life-cycle phases using high-resolution drone imagery, Remote Sensing in Ecology and Conservation, 2019