Globale Pflanzen-Biodiversität per Satellit überwachen

Die globale Artenvielfalt wird immer kleiner, viele Ökosysteme sind bedroht und Lebensräume werden zerstört. Um die richtigen Massnahmen zum Schutz der Vielfalt zu treffen, braucht es aber international vergleichbare Daten, die mitunter teuer und schwierig zu beschaffen sind. Forschende der Universität Zürich (UZH) und der Universität Montréal haben nun eine Methode gezeigt, mit der sich zumindest Pflanzengemeinschaften mit Hilfe der Bildspektroskopie zuverlässig überwachen lassen - künftig auch per Satellit und beinahe in Echtzeit.

Bei den Forschenden handelt es sich gemäss einer Mitteilung der UZH um Anna Schweiger vom Labor für Fernerkundung am Geografischen Institut der UZH und um Etienne Laliberté von der Universität Montréal. Sie zeigten, dass sie die Pflanzen-Biodiversität in unterschiedlichen Ökosystemen mit Hilfe der bildgebenden Spektrometrie zuverlässig bestimmen können. Die untersuchten Ökosysteme reichten von der arktischen Tundra bis in tropische Wälder.

"Wir hoffen, mit unserer Studie einen Beitrag zu leisten, um Veränderungen in der Artenzusammensetzung der Ökosysteme unserer Erde zukünftig auch aus dem All zu erkennen", sagt Erstautorin Schweiger. "Ziel ist, politische Massnahmen zum Artenschutz bzw. zur Milderung negativer Konsequenzen des Biodiversitätsverlusts auf Basis wissenschaftlicher Evidenz zu steuern."

Reflektiertes Licht gibt Auskunft über Pflanzen

Bildspektrometer messen gemäss Mitteilung die Reflektion von Licht vom sichtbaren bis zum kurzwelligen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums. Wie viel Licht die Pflanzen reflektieren, werde von ihren chemischen, anatomischen und morphologischen Merkmalen bestimmt, die für die Interaktionen zwischen Pflanzen und ihrer Umgebung ausschlaggebend sind. "Deshalb besitzen Pflanzen mit ähnlichen Merkmalen sowie nahe verwandte Arten tendenziell auch ähnliche Reflektionsspektren", sagt Schweiger.

Wie gut sich damit einzelne Pflanzen erfassen lassen, hänge von deren Grössen ab. So liessen sich die Pflanzen in Wald-Ökosystemen mit geschlossenem Kronendach mit dem Spektrometer besser erfassen als auf offenem Grasland, wo kleine, krautige Pflanzen und Gräser vorherrschen. Geht es hingegen um Pflanzengemeinschaften in einer Pixelgrösse von 20 mal 20 Metern, fanden sich in allen untersuchten Ökosystemen Übereinstimmungen zwischen der spektralen und der beobachteten Diversität.

Satellitentechnik für Biodiversitäts-Beobachtung

Die Europäische Raumfahrtbehörde ESA und die NASA entwickeln derzeit satellitengestützte Spektrometer, wie es weiter heisst. Sie sollen rund alle 16 Tage den gesamten Erdball mit einer Pixelgrösse von rund 30 mal 30 Meter abbilden. Das soll ermöglichen, Veränderungen im Ökosystem zu entdecken, während sie stattfinden.

"Unsere Studie hilft, in absehbarer Zukunft Veränderungen in der Biodiversität von Pflanzengemeinschaften effektiv und zuverlässig per Satellit zu ermitteln", sagt Schweiger. "Mit gezielten Feldarbeiten könnten dann Ursachen und Folgen analysiert und so hoffentlich negativen Folgen rechtzeitig entgegengewirkt werden."

Im Zusammenhang mit Beobachtungen aus dem All: Ein Forscher der ETH hat im Jahr 2019 lernfähige Algorithmen entwickelt, die anhand von Satelliten- und Drohnenbildern voraussagen können, wo sich die Entwaldung des Regenwalds weiter ausdehnen wird. Hier erfahren Sie mehr dazu.