enerscap: Neue Software sagt Bewegungen großer Landtiere voraus

Ein internationales Team unter Leitung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der Universität Aarhus und der Universität Oxford hat die Beschreibung der neuen Software in der Fachzeitschrift Methods in Ecology and Evolution veröffentlicht.

Große Landtiere haben einen erheblichen Einfluss auf die Ökologie und Biodiversität der Gebiete, in denen sie sich aufhalten und die sie durchqueren. Wenn sich zum Beispiel die Laufwege und Aufenthaltsorte von Rindern, Pferden, Schafen, aber auch Wölfen oder Bären mit denen von Menschen überlagern, führt dies nicht selten zu Konflikten.

Die Bewegungsmuster von Tieren zu kennen und voraussagen zu können, ist daher für den Natur- und Landschaftsschutz, die Land- und Forstwirtschaft oder auch die Sicherung von Wanderern und menschlicher Infrastrukturen von großer Bedeutung.

Beispiel Braunbär

Im Sirente-Velino-Regionalpark in den italienischen Abbruzzen lebt der stark gefährdete und daher geschützte europäische Braunbär (Ursus arctos marsicanus). Die Erfassung der Bewegungsmuster der Tiere in dem rund 50.000 Hektar großen, teils besiedelten Gebiet dient ihrem Schutz, aber auch jenem der dort lebenden Menschen und der sensiblen Flora.

Durch Bewegungsmusterkarten können die Laufwege und Rückzugsorte der Bären besser bestimmt, entsprechend geschützt und gegebenenfalls auch angepasst werden.

Traditionelle Verfahren sind kostenintensiv

Traditionelle Bewegungsmusterkarten basieren meist auf Langzeit-Erhebungen so genannter Telemetriedaten. Diese stammen von einzelnen Tieren mit Funksendern. Diese Art der Kartierung ist oft zeitaufwendig und teuer. In manchen Gebieten können aufgrund fehlender Funkverbindungen überhaupt keine Daten erhoben werden, so auch im Sirente-Velino-Regionalpark.

Forscherinnen und Forscher entwickelten Alternative

Forscherinnen und Forscher von iDiv, der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der Aarhus University und der Universität Oxford haben nun eine Software namens „enerscape“ entwickelt, mit der solche Karten einfach und kostengünstig erstellt werden können.

Dr. Emilio Berti, Postdoktorand in der Forschungsgruppe Biodiversitätstheorie am Forschungszentrum iDiv und der Friedrich-Schiller-Universität Jena und Erstautor der Studie hebt hervor: „Das Besondere ist, dass die Software nur sehr wenig Datenmaterial als Grundlage benötigt.“

Aus dem Gewicht eines Tieres und seinem allgemeinem Bewegungsverhalten wird zunächst der Energieaufwand ermittelt, den ein Tier für eine Strecke benötigt.

Der ermittelte Energieaufwand wird dann mit Topographie-Informationen eines Gebietes verknüpft. „Aus diesen Informationen können wir dann „Energielandkarten“ für Einzeltiere wie auch Tiergruppen erstellen.

Diese Energielandkarten sind errechnete statt gemessene Bewegungsmusterkarten und stellen damit eine kostengünstige Alternative zu traditionellen Karten dar.

In speziellen Anwendungsfällen, wie zum Beispiel im italienischen Nationalpark, macht unser Verfahren das Erstellen von Bewegungsmusterkarten überhaupt erst möglich“, so Berti.

Software hilft bei der Ausweisung von Schutzzonen

Mit „enerscape" konnten die Forschenden zeigen, dass Bären Wege wählen, die für sie mit einem geringen Energieaufwand verbunden sind. Diese führen häufig auch durch Siedlungen, so dass die Bären Menschen begegnen – was für die Tiere nicht selten tödlich endet.

Die Software sagt auch voraus, dass Bären um Energie zu sparen auch Täler wählen, die von menschlichen Siedlungen weit entfernt sind. Mit „enerscape“ können nun mit geringem Aufwand sowohl Konflikt- als auch Schutzzonen für Bären ermittelt werden.

Mit den Karten kann zudem überprüft werden, ob Landschaftselemente noch gut genug vernetzt sind, damit sich die Tiere ausreichend im Gebiet bewegen können.

enerscape ist frei verfügbar und anpassbar

Die Software der Forscherinnen und Forscher basiert auf der weit verbreiteten und offen zugänglichen Programmiersprache „R“. Sie ist modular aufgebaut und kann so Tierfortbewegungs- und Topographiedaten unterschiedlichster Ökosystemtypen verarbeiten.

„Das eröffnet sowohl Forschenden als auch Wildtiermanagerinnen und -managern die Möglichkeit, die Software auf unterschiedlichste Landschaften und eine Vielzahl von Tieren anzupassen“, betont Prof. Fritz Vollrath vom Department Zoologie an der Universität Oxford und Senior-Autor der Studie.

„Das wird dazu führen, dass sich die Anzahl von Karten zu Tierbewegungen in Landschaften in nur kurzer Zeit vervielfältigen wird. Mit wesentlich mehr Kartenmaterial wird sich auch das Verständnis der Verhaltensökologie einer Art in einem bestimmten Lebensraum grundlegend ändern. Und das wird vor allem dem Naturschutz und insbesondere Rewilding-Maßnahmen zugutekommen, also der Wiederansiedlung von Wildtieren“, so Vollrath.

Die Entwicklung von enerscape wurde durch iDiv unterstützt, das mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird. Darüber ist enerscape Teil des VILLUM Investigator Projekts „Biodiversity Dynamics in a Changing World“, das durch die dänische VILLUM-Stiftung und seinem „Independent Research Fund Denmark | Natural Sciences Projekt MegaComplexity“ finanziert wird.

Publikation

Berti, E., Davoli, M., Buitenwerf, R., Dyer, A., Hansen, O., Hirt, M., Svenning, S., Terlau, J., Brose, U., Vollrath, F. (2021): The R package enerscape: a general energy landscape framework for terrestrial movement ecology . Methods in Ecology and Evolution. DOI: 10.1111/2041-210X.13734