KI-Leuchttürme für Umwelt, Klima, Natur und Ressourcen

Die Ausgangssituation: Was ist die ökologische Herausforderung?

Nationale Naturlandschaften sind wesentlich für den Schutz der biologischen Vielfalt, Umweltbildung und menschliche Erholung. So dienen insbesondere Wälder in Nationalparken als Kohlenstoffsenken und sind zugleich Lebensräume zahlreicher Wildtierarten. Aufgrund zunehmender Klimaextreme und steigender Besucherzahlen geraten sie jedoch zunehmend unter Druck. Eine langfristige Gefährdung der CO2-Speicherung von Wäldern und ein sich änderndes Verhalten von Wildtieren sind bisher jedoch kaum erforscht. Durch ein flächendeckendes Monitoring von Klima, Artenvielfalt und Besucherströmen in Naturschutzgebieten können Veränderungen durch Extremwetterlagen, Lärm oder Trittschäden frühzeitig erkannt werden und dabei helfen, unterstützende Maßnahmen zum Schutz und Erhalt der Naturlandschaften zu ergreifen.

Die Idee: Welchen Beitrag kann KI konkret leisten?

KI-Nationalpark entwickelt ein deutschlandweites, standardisiertes Monitoringsystem mittels verschiedener Sensoren. Anhand von Kamerafallen, Tonaufnahmen, Messgeräten für Klima sowie Messungen aus Waldinventuren werden umfassende Daten zu Umwelt, Artenzusammensetzung und menschlichen Störungen erfasst. Seit 2019 wurde ein standardisiertes Wildtiermonitoring mittels Kamerafallen in deutschen Nationalparken entwickelt, mit dem die verschiedenen Wildtierarten erfasst und ihre Bestände sowie deren Interaktionen und damit ihre Auswirkung auf Ökosysteme bestimmt werden können. Durch die Komplementierung des aktuellen Systems mit Audiologgern in neun Pilotregionen und Klimaloggern in allen teilnehmenden Nationalparken können auch Geräusche (bspw. Vogelstimmen) mit in das Monitoringsystem einbezogen werden sowie detaillierte Informationen zu klimatischen Bedingungen in den Gebieten erfasst werden. Durch KI können die großen Datenmengen zeitnah ausgewertet und Wechselwirkungen zwischen Klimawandel, Biodiversität und Besucherströmen untersucht werden. Beteiligt sind die Nationalparke Bayerischer Wald, Berchtesgaden, Eifel, Hainich, Harz, Hunsrück-Hochwald, Kellerwald-Edersee, Müritz- Nationalpark, Niedersächsisches Wattenmeer, Schwarzwald, Sächsische Schweiz, Unteres Odertal und Vorpommersche Boddenlandschaft sowie ein Wildnisgebiet in Brandenburg (davon die Teilgebiete Jüterbog und Lieberose).

Der Ausblick: Welchen Leuchtturmcharakter hat das Projekt?

Im Projekt wird erstmalig ein KI-basiertes Monitoringsystem für Deutschlands Nationalparke entwickelt, dessen Ergebnisse geeignete Managementmaßnahmen ermöglichen. So können zum Beispiel durch die Lenkung von Besucherströmen Gebiete zur Brutzeit seltener Vogelarten besonders geschützt oder durch gezieltes Wildtiermanagement eine naturnahe Entwicklung der Wälder unterstützt werden. Auf diese Weise werden die Abläufe natürlicher Dynamiken in Ökosystemen sowie deren Resilienz gegenüber sich wandelnder Umweltbedingungen, z.B. veränderte klimatische Bedingungen, gestärkt. Die technische Umsetzung zur Speicherung und automatisierten Verarbeitung der Datenmengen sind ein essenzieller Schritt in die Zukunft moderner Schutzgebietsverwaltungen.
Als Praxispartner sind die oben genannten Nationalparke bei der Entwicklung des Monitoringsystems beteiligt. Die Arbeitsgruppe Forschung und Monitoring der Nationalen Naturlandschaften übernimmt die Verbreitung der Ergebnisse. Sie koordiniert die Mitarbeitenden aus Forschung und Monitoring in allen Nationalen Naturlandschaften (Nationalparken, Wildnisgebieten, Biosphärenreservaten und Naturparken) und dient dem Wissenstransfer und Austausch. Weitere Zielgruppen sind Schutzgebietsverwaltungen und andere Verwaltungen sowie Betriebe, die für das Management von Naturräumen verantwortlich sind.