Die Schnellen fressen die Langsamen, also muss im Kampf gegen den Borkenkäfer ein höherer Gang eingelegt werden. Um das Rennen zu gewinnen, hat die Nationale Landvermessung Finnlands die Drohnenspektrometrie entwickelt. Dieses Modell der künstlichen Intelligenz nutzt Drohnenbilder, um Bäume, die vom Borkenkäfer befallen sind, schneller zu identifizieren. Je früher der beginnende Befall erkannt wird, desto wirksamer kann die Ausbreitung des Schadens durch die Entfernung der befallenen Bäume bekämpft werden.
DIE GLOBALE ERWÄRMUNG lässt die einheimischen Borkenkäferarten gedeihen. Der Käfer befällt in der Regel geschwächte Fichten. Zu den Risikofaktoren gehören Schnee- und Dürreschäden sowie Bäume, die bei einem Sturm umgestürzt sind. In großen Populationen kann der Käfer auch gesunde Bäume befallen.
Der Borkenkäfer, genauer gesagt der Buchdrucker Ips Typographus L., verursacht in Mitteleuropa und Südschweden seit fast einem Jahrzehnt massive Waldschäden. Die schwedische Universität für Agrarwissenschaften SLU schätzt, dass sich die durch den Europäischen Fichtenborkenkäfer verursachten Schäden in den 2010er Jahren im Vergleich zu den 2000er Jahren vervierfacht haben. In der Zeit von 2020 bis 2021 haben Borkenkäfer in Schweden schätzungsweise acht Millionen Kubikmeter Schaden angerichtet.
Intelligente Drohne
Es macht Spaß, mit einer ferngesteuerten Drohne zu spielen. Wenn sie mit Kameras und künstlicher Intelligenz ausgestattet ist, kann sie auch ein intelligentes Messgerät sein. Forschungsprofessorin Eija Honkavaara von der Nationalen Landvermessung Finnlands leitet das von der Finnischen Akademie finanzierte Forschungskonsortium ML4DRONE. Das Konsortium entwickelt den Einsatz von Drohnen, um die Ausbreitung von Waldschäden und insbesondere von Borkenkäfern, die Fichten abtöten, einzudämmen.
Unter der Leitung von Honkavaara wird untersucht, wie KI eingesetzt werden kann, um beginnende Schäden so früh wie möglich zu erkennen. Das Ziel ist ein grüner Angriff, um die Gefahr eines Borkenkäferbefalls viel früher zu erkennen, als das menschliche Auge Anzeichen dafür wahrnehmen kann.
„Die an die Drohne angeschlossene Kamera nimmt den spektralen Fingerabdruck des Ziels auf. Je ausgefeilter die verwendete Kameratechnik ist, desto genauer ist der spektrale Fingerabdruck. Da Hyperspektralkameras mehr Wellenlängen sehen können, werden auch die Veränderungen an Bäumen genauer erkannt“, erklärt Eija Honkavaara.
Bei der spektralen Bildgebung wird das Spektrum des Lichts gemessen. In einem Prisma werden die verschiedenen Wellenlängen des Lichts unterschiedlich gebrochen, und das Auge unterscheidet sie als unterschiedliche Farben. In einer von Honkavaara geleiteten Studie wurde festgestellt, dass präzise Hyperspektralkameras selbst kleine Veränderungen in der spektralen Reaktion von Nadeln bereits in einem frühen Stadium erkennen können.
Zeit ist Geld
Grün, gelb, rot, grau. Honkavaara zeigt eine Reihe von Bildern eines Waldes in Südfinnland, die von einer intelligenten Drohne aufgenommen wurden. Die zu beobachtenden Bäume sind markiert. Das Gesamtbild aus der Luft ist zunächst grün. Das nächste Bild, das etwa zwei Wochen später aufgenommen wurde, sieht bereits anders aus. Das Grün scheint sich zu vergilben. Der Fraß der Borkenkäfer ist bereits in vollem Gange.
Auf das gelbe Bild folgt ein rotes. Etwa 5 Wochen später ist das Rot grau geworden. Die Bäume sind abgestorben.
„Je weiter die Schädlinge mit ihrer Arbeit vorankommen, desto mehr wird der Strom von Flüssigkeiten und Nährstoffen im Phloem blockiert. Manchmal tritt die fortschreitende Zerstörung innerhalb weniger Wochen ein. Je früher also die Borkenkäferpopulation aufgespürt werden kann, desto effektiver kann der Schaden minimiert werden.“
Die Kommerzialisierung schreitet voran
Bis vor kurzem wurde der Borkenkäfer auf traditionelle und arbeitsintensive Weise aufgespürt. Die Menschen gingen in den Wald, um die Stämme der Fichten zu untersuchen. Gibt es Anzeichen für kleine Löcher, Sägemehl, vielleicht Harzaustritt? Was wird in den Pheromonfallen gefangen?
„In den letzten Jahren haben sich die Technologien rasant weiterentwickelt. Bei der Drohnentechnologie sind die Finnen in Mitteleuropa führend. Die Unternehmen haben bereits mit der Kommerzialisierung der Technologien begonnen. Künftige Lösungen werden noch autonomer sein. Ein menschlicher Bediener ist nicht mehr nötig. Die Überwachung kann 365 Tage im Jahr, 24 Stunden am Tag erfolgen.“
Text: Sirkka-Liisa Aaltonen
