Palau: Riffschutz mit Drohnen

Wichtiges Forschungsprojekt auf Palau zur Bewertung der Riffgesundheit

Der Archipel von Palau besteht aus einzigartigen, unersetzlichen Riffstrukturen. Sie sind Heimat für insgesamt 1.278 bekannte Fischarten und unzählige andere Meeresorganismen. Damit weisen sie einen der höchsten Biodiversitätsgrade in ganz Mikronesien auf. 2007 richtete jeder der sechzehn palauischen Staaten mindestens ein Meeresschutzgebiet ein. Seitdem gehört Palau mit seinen 356 Inseln zu einem der Staaten mit der größten Anzahl an ausgewiesenen Meeresschutzgebieten. Ganz aktuell sind damit 80% der Gewässer innerhalb der ausschließlichen Wirtschaftszone als Schutzzonem ausgewiesen. Innerhalb dieser Zone ist das Fischen verboten (No-Take-Zone). Palau will den Zusammenbruch seiner Flachwasserkorallenriffe unbedingt verhindern. Denn schon einmal, 1997/98, kam es zu einer massiven Korallenbleiche. Daraufhin ging der Tourismus stark zurück und der Südsee-Staat erlitt einen Verlust von etwa 3,3 % seines Bruttoinlandsprodukts (BIP). Palau bezieht etwa die Hälfte seines BIP aus der Tourismusindustrie.

Riffe schonend und kostengünstig mit Drohnen untersuchen

Pia Lewin mit DJI Phantom 4 Pro Drohne in Palau.

Pia Lewin mit DJI Phantom 4 Pro Drohne in Palau.

Pia Lewin, Biologiestudentin der Uni Bremen, will den Riffschutz in Palau per Drohnenkartierung unterstützen und neue Konzepte zur rechtzeitigen Gefahrenerkennung für Riffe erforschen. Daher unterstützen wir ihre wichtige Masterarbeit im Studiengang International Studies in Aquatic Tropical Ecology des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT).

Wie gesund sind unsere Riffe?

Organisationen wie das Palau International Coral Reef Center (PICRC) bewerten regelmäßig an bestimmten Stellen (14 permanente Standorte) den Gesundheitszustandes der Riffe sowie ihren Tierreichtum.

Problematisch dabei ist jedoch, dass die meisten palauischen Lebensräume Flachwasserkorallenriffe oder geschlossene Lagunen sind. Das macht es schwierig, sie direkt zu beobachten, ohne Zerstörungen an der Riffstruktur durch unvorsichtiges Verhalten zu verursachen.

Auch vermitteln ausschließlich direkte Beobachtungen nur eine begrenzte Perspektive auf die Gesundheit des Riffes, denn man erfasst so immer nur eine kleine Stichprobe des Gebietes.

Wie kann man detaillierte Informationen über den Zustand eines Riffs erhalten?

Kartierung von Flachwasserkorallenriffen in Palau mit Drohnen von Pia Lewin. Digitales Höhenmodell.

Beispiel eines digitalen Höhenmodells (DEM) (von Great Barrier Reef Legacy, 2018)

Heute kann man mithilfe von Drohnen der Konsumklasse Gebiete schonend und kostengünstig kartieren. Damit bekommt man auch an sehr abgelegenen Orten ein detailliertes Bild vom Zustand der Riffe.

Eine der Schlüsselvariablen in einem Korallenriff ist dabei ihre topografische Komplexität. Dies ist einer der am besten untersuchten Indikatoren für Fischreichtum, Vielfalt und Biomasse.

Dreidimensionale Projektion eines Riffs erlaubt Rückschlüsse auf seinen Zustand

Meist nutzt man Satellitenbilder, um Artenvielfalt und Menge von Rifffischen basierend auf Umgebungsvariablen wie der topografischen Komplexität vorherzusagen.

Bisher jedoch benötigten derartige Vorhersagen eine zweite Komponente wie akustische Technologien, um eine präzise, nahezu dreidimensionale Projektion des Systems zu erhalten.

Flachwasserriffe entziehen sich gängigen Messverfahren

Einerseits sind bootbasierte, akustische Technologien bei der Bestimmung topografischer Komplexität etwas präziser. Andererseits hat diese Methode den Nachteil, dass sie nicht in flachen Gewässern mit einer Tiefe von weniger als 5 m eingesetzt werden kann. Dies ist in palauischen Küstenriffen und Lagunen allerdings die Regel.

Mit einer Drohne zum digitalen Höhenmodell

Kartierung von Flachwasserkorallenriffen in Palau mit Drohnen von Pia Lewin. Tücher für die "Ground Control Points".

Tücher die innerhalb des Riffes als “Ground Control Points” ausgebreitet werden. Sie stellen später bei der Einspeisung der Bilder in die Software Referenzpunkte da um die Bilder entsprechend zu sortieren. An diesen Punkten ist dann die exakte Tiefe und GPS Koordinaten (per Schnorcheln gemessen) bekannt – © Pia Lewin

Pia Lewin hofft, eine geeignetere Lösung zu finden. Sie will die topografische Komplexität palauischer Flachwasserkorallenriffe durch die Erstellung eines digitalen Höhenmodells erfassen. Ihr Werkzeug dabei ist eine konsumentengerechte Drohne.

Besser, man schaut noch mal nach

Zusätzlich wird sie mit direkten Beobachtungen beim Schnorcheln die von den Drohnenflügen abgeleiteten Daten validieren (sog. „Ground Truthing“). Für die Bewertung von Fischansammlungen werden Fische ab einer Größe von ca. 10 cm gezählt und identifiziert.

Um eine Verzerrung nur auf größere Fischarten zu vermeiden, arbeitet Pia Lewin eng mit Dr. Sonia Bejarano und Mattia Ghilardi zusammen. Sie erforschen kryptobenthische Rifffische. Also Fischfamilien, deren Vertreter weniger als 5 Zentimeter lang sind. Dazu zählen Grundeln, Schleimfische oder Kardinalbarsche.

Wichtige Informationen für Management und Schutz von Riffen

Kartierung von Flachwasserkorallenriffen in Palau mit Drohnen von Pia Lewin. Display der DJI Phantom 4 Pro.

Kartierungsarbeiten mit der DJI Phantom 4 Pro Drohne – © Pia Lewin

Da die meisten Korallenriffe weltweit schnell abnehmen, könnte dieses Forschungsprojekt wichtige Informationen für das weitere Management und den Schutz dieser Gebiete liefern.

Die so gewonnen Erkenntnisse könnten andere Institutionen dazu inspirieren, die Kartierung von Flachwasserkorallenriffen mit Drohnen zu übernehmen. Denn die Methodik birgt neben ihrer Präzision weitere große Vorteile für besseren Riffschutz: Sie ist kostengünstig, risikoarm und sehr umweltschonend.

„Die junge Biologiestudentin wagt sich mit ihrer Masterarbeit auf unbekanntes Terrain. Der innovative Ansatz, Drohnen für die Kartierung von Korallenriffen zu verwenden, ist relativ neu, noch wenig erforscht, aber extrem wichtig. Denn obwohl Korallenriffe zu den vielfältigsten Ökosystemen gehören, sind viele noch nicht ausreichend charakterisiert. Doch um zuverlässig und rechtzeitig potenzielle Standorte für Meeresschutzgebiete zu identifizieren, bedarf es einer detaillierten Kartierung“, erklärt DSM-Biologe Ulrich Karlowski.
Zusammengestellt aus Informationen des Förderantrags von Pia Lewin
Foto oben: Pia Lewin an Bord des Forschungsbootes mit dem Steuerungssystem der Drohne in der Hand

Flachwasser Korallenriff.

Foto: Francesco Ungaro/Pexels