Am 13. Juli 2022 fand in Brüssel der zweite gemeinsame Workshop Life MICA/Life RIPARIAS statt. Etwa 30 Teilnehmer aus verschiedenen Ländern und Institutionen, die sich mit invasiven gebietsfremden Arten (IAS) befassen, nahmen an der Hybridveranstaltung teil.

Der Workshop begann mit einer Plenarsitzung, in der das Life MICA- und das Life RIPARIAS-Projekt dem Auditorium vorgestellt wurden. Danach wurden zwei Arbeitsgruppen gebildet, und die Teilnehmer konnten sich entweder der Gruppe des MICA-Projekts oder der des RIPARIAS-Projekts anschließen.

Ziel der Parallelsitzung zu Life MICA war es, die Möglichkeiten der Übertragung der von LIFE MICA entwickelten innovativen Techniken für das Monitoring und das Management invasiver Arten zu erörtern. Vorgestellt wurden intelligente Kamerafallen, eDNA-Analyse, DNA-Kartierung und intelligente Lebensfallen.

Es bestand großes Interesse an der Nutzung der Agouti-Plattform für die Analyse von Kamerafallenbildern mit Hilfe der Künstlichen Intelligenz (KI) für andere Projekte, die sich mit IAS befassen. Es wurde auf die hohe Anpassungsfähigkeit der KI hingewiesen, die auf die Erkennung anderer invasiver Arten trainiert werden kann, und es wurde die mögliche Verringerung des Arbeitsaufwands für ein breit angelegtes Monitoring mit Kamerafallen herausgestellt.

Darüber hinaus wurde die e-DNA-Methode intensiv von den Teilnehmern diskutiert, die nach der Eignung des Protokolls zur Probenahme und der Analysemethode für den Nachweis anderer IAS oder geschützter Arten in Wasserproben fragten.

Die Teilnehmer interessierten sich für den Prototyp der intelligenten Lebendfallen und waren neugierig auf das Funktionsprinzip der KI und die Anpassung in Gebieten, in denen geschützte (Nichtziel-)Tierarten vorkommen.

Am Ende der parallelen Sitzung wurden die Teilnehmer gebeten, einige ‚Mentimeter‘-Fragen zu den Transfer- und Replikationsmöglichkeiten für jede vorgestellte Methode zu beantworten und ihre Meinung darüber mitzuteilen, welche anderen invasiven oder nicht-invasiven Arten mit den Techniken des LIFE MICA-Projekts kontrolliert werden könnten.

Am Tag zuvor, am 12. Juli, fand auch die ‚Conference on the management of vertebrate invasive alien species of Union concern – incorporating animal welfar'“ statt. Hier finden Sie weitere Dokumente und Berichte dazu.

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Am 16. September hat das LIFE-MICA-Projekt einen Openday in Gendt organisiert. Gendt liegt im Naturschutzgebiet Geldersepoort, einem der Projektgebiete des LIFE-MICA-Projekts. Verschiedene lokale Interessensgruppen und Bewohner der Region nahmen an dem Event teil.

Der Openday startete mit einer Einführung in die Thematik Nutria und Bisam und die Probleme, die durch die beiden Tierarten verursacht werden. Danach wurden die Methoden, die im Rahmen des LIFE-MICA-Projekts für das Monitoring und Management von Nutria und Bisam entwickelt werden, vorgestellt: Detektion von Umwelt-DNA (eDNA), DNA-Kartierung, intelligentes Kamerafallenmonitoring und selektive Lebendfallen.

Sind die Methoden anwendbar auf andere Tierarten?

Die Teilnehmer zeigten sich sehr interessiert an der Thematik und es entwickelten sich spannende Diskussionen. Es wurde unter anderem diskutiert, ob die entwickelten Methoden auch für das Management von anderen (invasiven) Tierarten eingesetzt werden können.

Einblick in die Arbeit im Feld

Nach den einführenden Vorträgen folgte ein Ausflug in das Naturschutzgebiet. Dort konnten die Teilnehmer erleben, wie Wasserproben für die Analyse von Umwelt-DNA mithilfe einer Drohne genommen wurden. Außerdem wurden die entwickelten selektiven Lebendfallen präsentiert.

Effizienz

Der Bisamfänger Kees Schep betonte die Vorteile der selektiven Lebendfallen: „Herkömmliche Lebendfallen müssen regelmäßig kontrolliert werden und das bedeutet einen hohen Arbeitsaufwand“, erzählte er den Besuchern des Opendays. „Mithilfe der selektiven Lebendfallen werden wir in Zukunft den Arbeitsaufwand enorm reduzieren können.“

 

Im MICA-Projekt werden Lebendfallen entwickelt, die mit künstlicher Intelligenz bzw. einer Bilderkennungssoftware arbeiten. Dadurch sollen unerwünschte Beifänge von geschützten Arten wie Biber und Fischotter verhindert werden. Die Fallen sollen selektiv nur Nutria und Bisam fangen. In den letzten Monaten wurden unter Feldbedingungen einige Tiere erfolgreich gefangen und weitere Details an den Fallen wurden verbessert.

Mittlerweile werden in Deutschland zehn intelligente Lebendfallen getestet, in Belgien fünf und in den Niederlanden weitere zehn Stück. Insgesamt zwei Nutria und sechs Bisame wurden auf deutscher und niederländischer Seite gefangen. In den letzten Monaten wurde die Bilderkennungssoftware durch die im Feldeinsatz gesammelten Bilder aus den Fallen weiter verbessert. Außerdem arbeiten die Module in den Fallen nun sowohl on- als auch offline, wenn kein Internet zur Verfügung steht.

Hardware

Auch die Hardware der Fallen wurde verbessert. Maschendraht wurde auf beiden Seiten der Falle installiert und die Bodenplatte wurde angehoben, um bessere Aufnahmen der Tiere in den Fallen zu ermöglichen. Außerdem wurde das Kameragehäuse durch einen Käfig aus Maschendraht geschützt.

Diesen Sommer wird die Hardware durch weitere Anpassungen wie einen stärkeren Türmagneten und größere Batteriekapazität verbessert. Die Bilderkennungssoftware wird durch weitere Bilder von Fischottern und Waschbären trainiert. Die Status-Nachricht, die an Benutzer der Falle versendet wird, wird zukünftig auch korrekte Informationen zum Batteriestand, zur GPS-Lokalisation und zum Fangstatus der Falle enthalten.

Die Nachricht wurde an den Fänger versendet.

Eine Umfrage zum Nutzen und zur Praktikabilität der im MICA-Projekt entwickelten Methoden wurde durchgeführt (eDNA-Analyse, DNA-Mapping, intelligente Kamerafallen und intelligente Lebendfallen). Obwohl es nur wenige Rückmeldungen gab, zeigen die ersten Ergebnisse exzellentes Abschneiden für die DNA-Methoden und gute Ergebnisse für die intelligenten Systeme.

Die insgesamt 21 Antworten auf die Umfrage waren zu wenig, um eine statistische Auswertung durchzuführen. Es wurde trotz allem deutlich, dass die beiden Methoden, die mit DNA-Analyse arbeiten, sehr gute Ergebnisse erzielten. Die eDNA-Analyse erwies sich bisher als exzellentes Warnsystem für das Aufspüren von Bisamen und DNA-Mapping war sehr erfolgreich im Bestimmen von Migrationsrouten.

Herausforderungen

Die Herausforderungen bei diesen beiden Methoden liegen im Arbeitsaufwand (eDNA und DNA-Mapping) und der langen Bearbeitungszeit (DNA-Mapping). Außerdem wir die Methode der eDNA-Analyse vor allem in Gebieten verwendet, in denen es nur ein niedriges Vorkommen von Bisamen gibt, wohingegen Bisamfänger gerne in Gebieten mit hohem Vorkommen aktiv werden.

Intelligente Systeme

Die Umfrage zeigte, dass die sogenannten intelligenten Kamerafallen und Lebendfallen, die im MICA-Projekt entwickelt werden, multifunktionell sind und für verschiedene Arten eingesetzt werden können. Das Design der intelligenten Lebendfallen wurde als exzellent beschrieben.

Verbesserungen

Bei den intelligenten Lebendfallen müssen noch eine Reihe von Verbesserungen vorgenommen werden: Anpassung der Batteriekapazität, der Stärke des Türmagneten, der Bilderkennung durch die Künstliche Intelligenz und der Nachrichten an die Fänger über den Batteriestand, die GPS-Lokalisation und Fänge in der Falle). Bei den intelligenten Kamerafallen wird die Bilderkennungssoftware zum Detektieren von Bisam und Nutria weiterentwickelt und die Verarbeitungsgeschwindigkeit angepasst.

Eine erneute Umfrage zu den entwickelten Methoden des MICA-Projekts wird es im Oktober geben.

Der Teil des MICA-Projekts, der eDNA von Bisamen analysiert, steckt sich höhere Ziele – Implementierung der Methoden unter Feldbedingungen und Transfer der Probenverarbeitung zu Wasseranalyse-Laboren.

Dieses Jahr haben wir die Beprobung von Wasserwegen in Regionen mit hohem Bisamvorkommen begonnen, um die Analyseergebnisse des Labors der Universität von Amsterdam mit den Ergebnissen der Labore der Wetterskip Fryslân (Friesland) und Waterproef (Noord-Holland) zu vergleichen. In Friesland haben wir dafür Wasserwege nahe der Grenzen beprobt und in Noord-Holland eine Region, in der in den letzten Jahren viele Bisame gefangen wurden. Beide Regionen haben eine niedrige Population von Bisamen im Vergleich zu anderen Teilen der Niederlande.

Friesland

In Friesland wurde auch ein Polder beprobt, der vorher als frei von Bisamen deklariert worden war, um zu überprüfen, ob die Ergebnisse der eDNA-Analyse mit den Ergebnissen der herkömmlichen Methoden zum Aufspüren von Bisamen übereinstimmen. Die Ergebnisse stimmten tatsächlich überein (Abbildung 1 zeigt die Ergebnisse der eDNA-Analysen in Friesland. Die Region des Polders ist durch blaue Pfeile gekennzeichnet).

Bis zum 29.06.2022 wurden 449 Proben in Friesland genommen, die meisten davon mit dem Boot. Außerdem wurden 78 Lokalisations-Tracks und 70 Punkt-Lokalisationen und 9 Kontrollproben genommen, um die Abwesenheit von Bisamen nach den Fangaktionen zu bestätigen.

Bis zum 22.06.2022 wurden in den beprobten Gebieten 34 Bisame gefangen (27 Individuen auf Wasserwegen/Tracks mit eDNA-Analysen und 7 auf Abschnitten ohne eDNA-Analyse, aber angrenzend zu Abschnitten mit eDNA-Monitoring).

Noord-Holland

Die Region, die in Noord-Holland beprobt wurde, hatte tatsächlich viel mehr Tracks/Wasserwege mit positiven Ergebnissen für Bisam-DNA als die vorher beprobten Gebiete. Dadurch konnten wir einen guten Vergleich zwischen den Laboren anstellen. Allerdings ist die Region aufgrund des hohen Vorkommens von Tracks mit Nachweis von eDNA weniger für die Arbeit mit eDNA-Analysen geeignet. Aufgrund der hohen Population von Bisamen in der Region konzentrierten sich die Fänger im Zeitraum Mai/Juni auf das Fangen der Bisame in dieser Region. Abbildung 2 zeigt die Fänge von Bisamen zusammen mit den Ergebnissen der eDNA-Analyse.

Bis zum 22.06.2022 wurden 215 Bisame in der beprobten Region gefangen (182 auf Tracks/Wasserwegen mit eDNA-Nachweis und 33 auf Abschnitten ohne eDNA-Nachweis, aber wieder angrenzend an Abschnitte mit Nachweis von eDNA). In Noord-Holland wurden 167 Abschnitte beprobt; außerdem 163 Lokalisations-Tracks und 181 Punkt-Beprobungen.

Die meisten Abschnitte in Noord-Holland wurden per Hand beprobt, was mehr Arbeits- und Zeitaufwand bedeutet als die Beprobung vom Boot aus. Gebiete mit diesen Populationsleveln sind für eine Folge-Untersuchung mit eDNA-Analyse zum Aufspüren von verbliebenen Bisamen nach hohem Fangaufwand besser geeignet als Gebiete mit bekannt niedrigem oder garkeinem Vorkommen von Bisamen.

Nutria

Für den Nachweis von Nutria mithilfe von eDNA-Analysen muss die Methode angepasst werden. Nutria verhalten sich anders als Bisame und werden außerdem in Lebendfallen anstelle von Totschlagfallen in Löchern gefangen. Deshalb müssen Teile des Beprobungsprotokolls für Bisame angepasst werden (Lokalisation der Löcher). 31 Gebiete wurden für die Untersuchung auf die Präsenz von Nutria beprobt und bis 22.06.2022 wurden 23 Tiere gefangen, wovon 21 aufgrund des vorherigen Nachweises von eDNA gefangen wurden.

Wetterskip Fryslân und Waterproef können routinemäßig Proben bearbeiten. Der Transfer der Methode zur Analyse von Nutria-eDNA wurde mit Aqualysis begonnen.

Beprobtes Gebiet in Noord-Holland
Grün: negativ für eDNA, gelb: eDNA schwach positiv und rot: eDNA positiv.
Blaue Dreiecke: Fänge.

Im Januar 2022 wurden den Bisamfängern die ersten Ergebnisse des DNA-Mappings in Friesland präsentiert. Auf diesen Ergebnissen basierend wird die Fangintensität für Bisame entlang von vermuteten Einwanderungsrouten der Tiere nach Friesland erhöht. Es werden gezielt Fallen aufgestellt und darüber hinaus Kamerafallen installiert.

Rote Kreuze: Zuwanderung von Nachbarregionen nach Friesland
Gelbe Kreuze: Binnenwanderung in Friesland

Schwanzspitzen

Im Zeitraum Februar 2022 bis Februar 2023 werden für nachfolgende Untersuchungen die Schwanzspitzen von allen in Friesland gefangenen Bisamen gesammelt. Das Ziel ist, in diesem Jahr 100 Proben von Bisamen möglichst gleichmäßig über Friesland verteilt zu untersuchen. Mehr als 50 Schwanzspitzen wurden schon gesammelt.

In mehreren Projektgebieten des LIFE-MICA-Projekts wurden insgesamt 47 Kamerafallen an Wasserwegen aufgestellt, um Bisam und Nutria aufzuspüren. Diese Kameras werden durch Bewegungsmomente, zum Beispiel von vorbeischwimmenden Tieren, ausgelöst und schießen eine Sequenz von Fotos.

Diese Sequenzen müssen analysiert werden, um zu bestimmen, um welche Tierarten es sich handelt. Über 80.000 Sequenzen wurden bisher analysiert. Die Art, die am häufigsten auf den Fotos beobachtet wurde, ist die Stockente.

Künstliche Intelligenz

Seit Juni 2021 benutzen wir eine Künstliche Intelligenz (KI), die von Agouti entwickelt wurde, um das Bestimmen der Bildsequenzen zu erleichtern und den Arbeitsaufwand zu reduzieren. Wir haben zusammen mit dem Team von Agouti ein Projekt gestartet, um die Künstliche Intelligenz weiter zu trainieren und die Performance für das Bestimmen von Bildern von Wasserwegen zu optimieren. Mit dieser Anpassung der KI können wir hoffentlich den Arbeitsfluss optimieren.

Anteil der Arten, die von den Kamerafallen beobachtet wurden.

Bisam, von einer Kamerafalle fotografiert.

Intelligente Lebendfallen sind an den Aschauteichen aufgestellt worden, um das KI Modul der Lebendfallen unter echter Feldbedingungen weiter zu testen und entwickeln zu können.
Am 6. April 2022 wurde damit die erste Nutria in den deutschen Projektgebieten gefangen. Die Fortschritte in der Entwicklung haben hier gezeigt, dass Nutria und andere Tierarten von der KI korrekt erkannt werden und nicht-Zielarten nicht gefangen werden.

In der Nacht vom 6. April hatten wir den ersten Fang einer Nutria im Projektgebiet Aschauteiche. Die intelligente Lebendfalle, ausgestattet mit dem KI Modul für die Tierarterkennung, erkannte bei Betreten der Falle eine Nutria, aktivierte den Schließmechanismus und sendete hiernach eine Meldung über den Fang inklusive Bildern an die Fallenbetreuer*innen.

Intelligente Lebendfallen an den Aschauteichen

Insgesamt sind zurzeit 10 intelligente Lebendfallen in Niedersachsen aufgestellt, unter anderem an den Aschauteichen, ein Gebiet, in dem nicht nur die invasive Art Nutria vorkommt, sondern auch Waschbären und Marderhunde sowie geschützte Arten wie der Fischotter.

Die Bilderkennungssoftware, die im hinteren Teil der Fallen installiert ist, konnte Ratten, Mäuse und Waschbär in der Falle dokumentieren. Hierbei wird das KI Modul weiter trainiert, um das System zu verbessern.

Eine zusätzliche Sicherheit geben uns Wildkameras, die von außen die Fallenprototypen überwachen und das Vorkommen von Tieren mit der Falle dokumentieren. Das ermöglicht uns eine präzisere Auswertung der Funktionalität des Prototyps.

Im Anschluss können Sie einige Bilder vom Fang der Nutria sowie Fotos der nächtlichen ‚Streifzüge‘ der Waschbären in die Fallen sehen.

Zum ersten Mal hat eine ‚intelligente Lebendfalle‘ mit Bilderkennungssoftware an der deutsch-niederländischen Grenze nahe Winterswijk eine Nutria erkannt und gefangen. Mit Hilfe von intelligenten Lebendfallen hoffen die niederländischen Wasserverbände, die gebietsfremde invasive Art fangen zu können.

Intelligente Lebendfallen benutzen eine Bilderkennungssoftware, um bestimmte Arten zu erkennen und gezielt zu fangen: zum Beispiel fängt eine solche Falle selektiv Nutria und Bisam, während sie geöffnet bleibt, wenn Vögel oder der Fischotter die Falle betreten. Im Januar lief eine Nutria in eine der intelligenten Lebendfallen im Wooldseveen Moor nahe Winterswijk und wurde von der Software richtig erkannt und von der Falle gefangen. Es war der erste Fang unter Feldbedingungen, nach einer langen vorausgegangenen Test- und Anpassungsphase.

Bilderkennungssoftware

Schädlingsbekämpfer Jari Bremer: „Mit der Bilderkennungssoftware in den Fallen können wir unerwünschte Beifänge vermeiden und effizienter arbeiten: wir fangen nur Tiere, die eine Gefährdung darstellen. Es ist ein großer Fortschritt, dass wir dank Kamera und Technik die Möglichkeit haben, gezielt bestimmte Arten zu fangen.“ Bremer empfang eine Nachricht von der Falle in Winterswijk auf seinem Smartphone und bestätigte den Fang direkt im Feld. Weitere Modelle der intelligenten Lebendfallen werden im Rahmen des LIFE-MICA-Projekts in deutsche und zukünftig auch belgische Projektgebiete geliefert.

Risiko für Deiche und Natur

Nutria und Bisam sind gebietsfremde invasive Arten in den Niederlanden. Sie haben keine natürlichen Feinde, unterhöhlen Deiche und Dämme und beeinträchtigen heimische Arten. In den letzten fünfzig Jahren sank die Bisampopulation von einer halben Million Tiere auf weniger als 10%. Im Jahr 2021 wurden weniger als 45.000 Bisam in den Niederlanden gefangen. Nutria werden zu Hunderten entlang der niederländischen Grenze gefangen, tauchen aber im Inland fast gar nicht auf.

Bis zur Grenze

Die Wasserverbände wollen den Bisam genauso wie die Nutria bis zur niederländischen Grenze zurückdrängen. „Technische Innovationen werden uns dabei helfen“, sagt Pascal van der Linden, Teamleiter der Schädlingsbekämpfung. Zu diesen technischen Innovationen gehört auch die intelligente Lebendfalle, die nun den ersten erfolgreichen Fang vorweisen kann. „Vorausgegangen ist eine lange Entwicklungsphase, in der wir eine große Datenbank mit Bildern von verschiedenen Tierarten aufgebaut und die künstliche Intelligenz trainiert haben. Unter anderem wurde Bildmaterial im deutschen OTTER-ZENTRUM gesammelt.“

50 Lebendfallen

Insgesamt werden 50 Lebendfallen mit dem auf künstlicher Intelligenz basierten Bilderkennungssystem von Robor Electronics bv in Bentelo produziert. Darüber hinaus werden die Fallen in den kommenden Jahren weiterentwickelt. Muskrattenbeheer Rivierenland arbeitet an der deutsch-niederländischen Grenze zwischen Haaksbergen und Groesbeek in einem Gebiet, das sich über vier Wasserverbände zwischen der Grenze und der Küste erstreckt: Rijn und IJssel, Vallei und Veluwe, Hollandse Delta und Rivierenland.

Ein Schwerpunkt des MICA- Projekts ist eine Studie zu Verwandtschaftsbeziehungen von Bisampopulationen. Dadurch sollen Migrationsrouten der Tiere bestimmt werden. Zu diesem Zweck haben Bisamfänger aus den Niederlanden, Belgien und Deutschland von Februar 2020 bis Februar 2021 Bisamschwänze für genetische Proben gesammelt.

Im Mittelpunkt der Studie steht die Bisampopulation in der niederländischen Provinz Friesland. Genetische Proben von Bisamschwänzen wurden in Friesland und Umgebung gesammelt und Referenzproben wurden in den Regionen Rivierenland und Tiengemeten und in Deutschland (Vechtegebiet) und Flandern gewonnen.

Forschungsfragen

Drei Forschungsfragen wurden für die Studie formuliert:

1. Kann über Unterschiede in den DNA-Profilen die Ursprungsregion der Tiere definiert werden?
2. Reproduziert sich der Bisam in Friesland?
3. Gibt es Zuwanderung aus umliegenden Regionen?

Ursprungsgebiete und Friesland

Die Ergebnisse der DNA-Analysen sind in der obenstehenden Grafik dargestellt. Jede Farbe repräsentiert eine Fangorganisation. Die roten Punkte zwischen den gelben Punkten bedeuten, dass die Tiere, die in Friesland gefangen wurden, eine starke Verwandtschaftsbeziehung zu der Population in Zuiderzeeland und besonders Noordoostpolder zeigen. Die drei freien roten Punkte auf der rechten Seite repräsentieren die „ursprüngliche“ Population aus Friesland.

Ursprung des Bisam in Friesland

Von den beprobten Tieren stammen 3% aus der vermutlich ‚ursprünglichen‘ Population aus Friesland. Die Ursprungsgebiete der restlichen Tiere sind folgende:

• 58% Noorderzijlvest
• 26% WDO Delta
• 13% Zuiderzeeland

Die Antworten auf die Forschungsfragen

1. Kann über Unterschiede in den DNA-Profilen die Ursprungsregion der Tiere definiert werden?
   Ja, Ursprungsregionen können anhand des DNA-Mapping definiert werden.
2. Reproduziert sich der Bisam in Friesland?
   Ja, einige Tiere aus der vermutlich „ursprünglichen“ Bisampopulation aus Friesland wurden gefunden.
3. Gibt es Zuwanderung aus umliegenden Regionen?
   Ja, Bisam aus allen umliegenden Regionen, außer Nord-Holland konnten nachgewiesen werden.

Was sind die nächsten Schritte?

Auf den Ergebnissen der DNA-Studie basierend wird die Fangaktivität an den vermutlichen Zuwanderungsrouten des Bisam nach Friesland durch vermehrtes Stellen von Fallen erhöht. Außerdem werden von Februar 2022 bis Februar 2023 Schwänze von gefangenen Bisam in Friesland für eine Nachfolgestudie gesammelt.