Die Nachtschwärmer ins Licht holen

Interdisziplinäre Forschungsgruppe unter Leitung der Friedrich-Schiller-Universität Jena beginnt bundesweites Projekt zum Nachtfalter-Monitoring mit KI-Auswertung.

Sie tragen so exotische Namen wie Gammaeule, Weinschwärmer, Schönbär oder Frostspanner und sie leben weitestgehend im Verborgenen, weil sie das Tageslicht scheuen: Die Nachtschmetterlinge bilden eine artenreiche Tiergruppe mit 1.160 Arten in Deutschland. In einem breit angelegten Forschungsprojekt sollen diese Tiere nun erfasst und bestimmt werden. Das ehrgeizige Ziel lautet, ein bundesweites Monitoring dieser Insekten zu etablieren und im besten Falle zu verstetigen. Dr. Gunnar Brehm von der Friedrich-Schiller-Universität als einer der Initiatoren arbeitet dabei mit Forschungspartnern in Leipzig, Bonn und weiteren Orten zusammen. Integraler Bestandteil des Projekts LEPMON ist der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI), um die Arten zu bestimmen, außerdem können interessierte Laien mitmachen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das auf zunächst drei Jahre angelegte Projekt in der Umsetzungsphase mit knapp 1,8 Millionen Euro, die Feldforschung soll im April 2025 beginnen.

Die Kamera-Lichtfallen liefern gewaltige Datenmengen

Herzstück des Projekts sind Kamera-Lichtfallen, die in acht deutschen Städten an jeweils fünf Standorten aufgestellt werden. „Eine Lampe lockt die nachtaktiven Insekten an und alle zwei Minuten werden alle Insekten fotografiert, die sich auf einer Schaumstoffplatte unter der Lampe niedergelassen haben“, sagt Gunnar Brehm. Der Vorteil des Systems liege auf der Hand: Die Insekten werden zwar gestört, aber nicht getötet und die Anlagen laufen weitgehend autonom. Lediglich die Datenspeicher müssen regelmäßig getauscht werden. Aufgestellt werden Fallen in Jena, Dresden, Leipzig, Freiburg/Br., Ludwigshafen, Bonn, Marburg und Bremen. Alle acht Projektstandorte zusammengenommen werden anfangs Nacht für Nacht etwa 10.000 Bilder angefertigt, später sollen weitere Standorte dazukommen. So wird eine gigantische Datenmenge generiert.

Eine der Kamera-Lichtfallen, die im neuen Projekt LEPMON der Universität Jena und ihrer Partner eingesetzt wird. (Foto: Gunnar Brehm/Uni Jena)

Um diese Daten sinnvoll auswerten zu können, setzen die Forscherinnen und Forscher auf Künstliche Intelligenz. Dr.-Ing. Paul Bodesheim, der an der Universität Jena in der Gruppe von Professor Joachim Denzler zu digitaler Bildverarbeitung forscht, entwickelt ein KI-System. Es wird darauf trainiert, die Arten der Nachtfalter auf den Fotos möglichst fehlerfrei zu erkennen. „Wir nutzen verschiedene Eigenschaften der Tiere wie Größe, Form, Farbe und Textur der Flügel und ergänzen damit Bestimmungen und zusätzliche Informationen von Experten ebenso wie von interessierten Laien“, so Bodesheim. Heißt, die KI wird befähigt, Unterschiede und Gemeinsamkeiten durch Integration von Zusatzwissen zu erkennen. Trainiert wird mit Fotos von Entomologen genauso wie von interessierten Laien, etwa Insektenliebhabern oder Naturfotografen. Herangezogen werden zudem Sammlungen von Universitäten, Museen und weiteren Forschungsstätten. Im Wintersemester 2024/25 wird zudem eine Low-Budget-Variante der Kamera-Lichtfalle entwickelt, als Instrument für bürgerschaftliches Engagement (Citizen Science). „Diese etwas einfachere Lichtfalle stellen wir interessierten Bürgerinnen und Bürgern zur Verfügung, Adressaten sind Vereine oder Schulklassen, die sich am Monitoring beteiligen wollen“, sagt Gunnar Brehm.

Per Monitoring könnten neu eingewanderte Arten entdeckt werden

Die Auswertung der gesammelten Daten soll helfen, eine Bestandsübersicht der nachtaktiven Insekten in Deutschland zu erstellen. Dabei arbeiten die beteiligten Institute, wie das Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung Halle-Jena-Leipzig, Hand in Hand. So kann sichergestellt werden, die Fülle an Daten umfassend auszuwerten und für weitere Forschungen bereitzustellen. Untersucht werden kann so die Verbreitung der Nachtfalter in den Städten ebenso wie die tatsächliche Menge der Tiere – Stichwort „Insektensterben“. Gunnar Brehm sagt, sobald das System ausgereift sei, könnte ein bundesweites Monitoring etabliert werden. So wären langfristige Aussagen über die Bestandsentwicklung möglich, Daten dafür könnten auch in Schutzgebieten erhoben werden. Zwei mögliche Nebeneffekte sind denkbar: Durch das Monitoring könnten eingewanderte Arten zeitnah entdeckt, aber auch das massenhafte Auftreten von Schadinsekten rasch festgestellt werden.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Gunnar Brehm
Institut für Zoologie und Evolutionsforschung der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Erbertstraße 1, 07743 Jena
Telefon: 03641 / 949189
E-Mail: gunnar.brehm@uni-jena.de

Dr.-Ing. Paul Bodesheim
Institut für Informatik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Ernst-Abbe-Platz 2, 07743 Jena
Telefon: 03641 / 946410
E-Mail: paul.bodesheim@uni-jena.de

https://www.uni-jena.de/292754/die-nachtschwaermer-ins-licht-holen