Mehrere Maßnahmen wurden durch das Biosphärenreservat Jaragua-Bahoruco-Enriquillo und insbesondere durch seine Untergremien durchgeführt, die die lokalen Regierungen und die umliegenden Gemeinden in den Provinzen Independencia und Bahoruco in der Dominikanischen Republik vertreten.

• Aktivitäten zur Steigerung des Bewusstseins für das Gebiet und seine Bedeutung bei führenden Persönlichkeiten und wichtigen Gemeindemitgliedern
• Erstellung von Informationsmaterial über das Schutzgebiet (Poster, Wandbilder, Infografiken) und Verteilung an wichtigen Orten (Schulen, Kirchen, öffentliche Zentren, lokale öffentliche und private Organisationen und die Gesellschaft)
• Schulungen für örtliche Führer, um ökotouristische Aktivitäten und alternative Einkommensmöglichkeiten zu fördern
  
  
  

Die Komponente zur Integration von Nutzpflanzen sollte Anreize für die Bewirtschaftung von Bäumen schaffen, indem Aufforstungsmaßnahmen mit kurzfristigen Einkommensmöglichkeiten verknüpft wurden. Die leistungsstärksten Landwirte, die anhand der Überlebensrate der Bäume und der Teilnahme an den GAP-Schulungen bewertet wurden, erhielten den Zuschlag für den Anbau von Nutzpflanzen wie Sojabohnen und Erdnüssen. Diese Kulturen wurden aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit an die lokalen Böden, der Marktnachfrage und ihrer Fähigkeit, Agroforstsysteme zu ergänzen, ausgewählt. Die Landwirte erzielten eine durchschnittliche Steigerung der Sojabohnenerträge um 12 % (350 kg/acre) und der Erdnusserträge um 10 % (240 kg/acre), mit einem durchschnittlichen Einkommen von UGX 1.050.000 ($285) für Sojabohnen und UGX 900.000 ($244) für Erdnüsse. Die Einbeziehung von Cash Crops ermutigte die Bauern, ihre Agroforstsysteme beizubehalten und weniger Bäume für den kurzfristigen Bedarf zu fällen.

Der Hauptzweck der Baumpflanzung auf Gemeindeebene ist die Wiederherstellung eines großflächigen Ökosystems bei gleichzeitiger Verbesserung der lokalen Lebensbedingungen durch Agroforstwirtschaft. Im Rahmen des Projekts wurden in Zusammenarbeit mit vier Gemeinden 425 Landwirte für die Anpflanzung von Bäumen mobilisiert und 73 867 Setzlinge verteilt. Die Landwirte wurden in guten agroforstlichen Praktiken (GAP) geschult, einschließlich Baumpflanztechniken, Mulchen, Schädlings- und Krankheitsbekämpfung und Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit. Baumarten wie Grevillea robusta und Agrocarpus wurden aufgrund ihres schnellen Wachstums, ihres Potenzials zur Holzproduktion und ihrer Fähigkeit zur Verbesserung des Mikroklimas und der Bodenstruktur ausgewählt. Die Baumpflanzungen konzentrierten sich auf degradierte, erosions- und trockenheitsgefährdete Flächen und dienten dem Hochwasserschutz, der Wiederherstellung der Artenvielfalt und dem Verlust von Ökosystemen.

Der Zweck der gemeindebasierten permanenten Baumschulbeete besteht darin, die Produktion hochwertiger, widerstandsfähiger Setzlinge für die Wiederaufforstung zu gewährleisten und gleichzeitig lokale Kapazitäten aufzubauen. In jedem der vier Projektbezirke (Luwero, Mbale, Busia und Kapchorwa) wurde ein zentrales Baumschulbeet pro Standort eingerichtet, das mit den wichtigsten Werkzeugen, Bewässerungsanlagen und geschulten Baumschulmitarbeitern ausgestattet ist. Das Saatgut wurde frühzeitig geliefert (Dezember 2023-Januar 2024), um den vollen Wachstums- und Abhärtungsprozess zu ermöglichen und sicherzustellen, dass die Setzlinge die Überlebensstandards erfüllen. Die Baumschulen produzierten 96.423 Setzlinge von Mehrzweckbaumarten, darunter Grevillea und Agrocarpus, die aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit an die lokalen klimatischen Bedingungen, ihrer Dürreresistenz und ihrer bodenstabilisierenden Eigenschaften ausgewählt wurden. Die Baumschulen dienten auch als Schulungszentren, in denen die Landwirte gute Agroforsttechniken, Saatgutvermehrung, Schädlingsbekämpfung und Setzlingsmanagementtechniken erlernten.

Dies ist der umfassende Aufnahmemechanismus für alle Informationen, die für die Plattform von PyroSense wichtig sind. Sein Zweck ist es, Echtzeitdaten aus verschiedenen Quellen zu sammeln, um sicherzustellen, dass das System über die für eine genaue Analyse und effektive Entscheidungsfindung erforderlichen Daten verfügt.

PyroSense integriert eine agnostische und hochkompatible Reihe von Daten:

1. Umwelt-IoT-Sensoren werden strategisch eingesetzt und sammeln kontinuierlich Echtzeit-CO2, Temperatur- und Feuchtigkeitsdaten. Sie sind in Bezug auf Typ und Protokoll agnostisch, kompatibel mit MQTT, LoRa, Sigfox und NBIoT und gewährleisten eine breite Integration. Für mehr Effizienz sorgen die langlebigen Batterien (bis zu 10 Jahre), die den Wartungsaufwand minimieren.

2. Fest installierte Kameras und Drohnen nehmen hochauflösende Bilder und Live-Videos auf. Die integrierte Vision AI verarbeitet diese visuellen Daten in Echtzeit, um Anomalien wie Rauch oder Feuer zu erkennen.

3. PyroSense sammelt Daten von lokalen Wetterstationen und Satelliten. Die Kombination granularer lokaler Daten mit einer breiten Satellitenabdeckung ermöglicht ein umfassendes Verständnis des aktuellen Wetters.

4. GIS liefert grundlegende räumliche Informationen, einschließlich Karten des Geländes, der Vegetation, der Infrastruktur usw.

5. Wearables für Feuerwehrleute überwachen biometrische Daten in Echtzeit. KI verbessert die Daten zur Erkennung von Risikomustern wie Müdigkeit oder Hitzestress. Echtzeitwarnungen werden an Teams oder Leitstellen in der Nähe gesendet, um ein proaktives Eingreifen zu ermöglichen.

Amphibien sind stärker bedroht und gehen schneller zurück als Vögel oder Säugetiere. Der Rückgang der Amphibienpopulationen ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen, wie den Klimawandel, den Chytridpilz und andere anthropogene Faktoren wie den Artenhandel. Das Ausmaß der Bedrohung für Amphibien wird jedoch zweifellos unterschätzt, da 1294 Arten (22,5 %) zu wenig bekannt sind, um sie zu bewerten, im Vergleich zu nur 78 Vogelarten (0,8 %)(Stuart et al., 2004).

Dieses Wissensdefizit unterstreicht die entscheidende Bedeutung von Bildungsinstrumenten wie Ribbit für die Demokratisierung der wissenschaftlichen Forschung. Indem sie die Hürden für die ökologische Überwachung senken, verwandeln Apps wie Ribbit passive Beobachter in aktive Teilnehmer am Naturschutz. Bildungstechnologien ermöglichen es Bürgerwissenschaftlern, direkt zum Verständnis und zum Schutz gefährdeter Ökosysteme beizutragen und kritische Forschungslücken durch erweiterte Datenerfassung in wenig erforschten Regionen zu schließen.

Diese innovativen Plattformen schärfen das öffentliche Bewusstsein für die Herausforderungen der biologischen Vielfalt und bieten gleichzeitig zugängliche Wege für wissenschaftliches Engagement. Im Gegensatz zu den auf Vögel fokussierten Apps mit gut etablierten Forschungsinfrastrukturen fehlten im Bereich des Anurenschutzes bisher umfassende Citizen Science-Plattformen. Ribbit füllt diese kritische Lücke, indem es Einzelpersonen befähigt, einen entscheidenden Beitrag zur Amphibienforschung zu leisten, den Datenmangel zu beheben und die globalen Erhaltungsbemühungen durch gemeinschaftliche, technologiegestützte Umweltverantwortung zu unterstützen. Es ist die erste Anwendung, die Informationen über mehr als 800 Amphibienarten in vier Sprachen enthält, einschließlich Rufart, Foto, CITES-Informationen (ob Arten gehandelt oder für kommerzielle Zwecke genutzt werden, was den GBF-Zielen 5 und 9 entspricht), IUCN-Status (ob Arten gefährdet sind, was dem GBF-Ziel 4 entspricht) und allgemeine Informationen über das Verhalten und die Fortpflanzung der Tiere.

Es hat sich gezeigt, dass Citizen-Science-Apps bei der Überwachung der biologischen Vielfalt helfen und gleichzeitig Naturliebhaber ansprechen(Callaghan et al., 2019). FrogID, eine App des Australischen Museums, ermöglicht es Nutzern beispielsweise, Froschrufe aufzuzeichnen, deren Identität von menschlichen Validierern überprüft wird. Bislang hat FrogID Arbeiten zur Überwachung invasiver Arten(Rowley und Callaghan, 2023), zur Bewertung der Roten Liste der IUCN(Gallagher et al., 2024), zur Bewertung der Auswirkungen von Bränden (Mitchell et al., 2023), zum Verständnis der Auswirkungen der Urbanisierung(Callaghan et al., 2020) und zur Untersuchung des Froschrufverhaltens(Liu et al., 2022) veröffentlicht. Unser Ziel ist es, mit Ribbit ähnliche Ergebnisse zu erzielen, und zwar bei Anurenarten in der ganzen Welt und in einem kürzeren Zeitrahmen. Bislang hat das FrogID-Team einen Rückstand von über 18 000 Rufen, der mit unserer App erheblich reduziert werden könnte, da die Verarbeitungszeit durch die Implementierung von Algorithmen des maschinellen Lernens stark verringert wird.

Während der ersten Runde des Beta-Tests unserer App haben 50 Nutzer Aufnahmen zur Identifizierung eingereicht. Ihre Rückmeldungen waren positiv: Fachleute wiesen darauf hin, dass die von ihnen aufgenommene Art mit der von Ribbit vorhergesagten Art übereinstimmte, und Naturliebhabern gefiel die Funktion "Frosch des Tages", die ihnen eine neue Anurenart vorstellte oder es ihnen ermöglichte, vertraute Anuren über den Namen und die häufigste Lautäußerung der Art wiederzuerkennen (GBF-Ziel 11).

Moderne Zoologische Gärten und Aquarien auf der ganzen Welt bieten einzigartige Möglichkeiten, indem sie ihr Fachwissen im Bereich der Tierpflege, des Artenschutzes und der öffentlichen Bildung einbringen und so eine solide Grundlage für den modernen Naturschutz und die wissenschaftliche Forschung bilden. Durch die enge Zusammenarbeit mit diesen Einrichtungen und die Nutzung der von ihnen gewonnenen Daten und Erkenntnisse will die GAIA-Initiative die Kluft zwischen In-situ- und Ex-situ-Erhaltungsmaßnahmen überbrücken. Tiere in menschlicher Obhut können als wertvolle Modelle für das Verständnis der Biologie, des Verhaltens und der Reaktionen von Arten auf Umweltveränderungen dienen. Darüber hinaus ermöglichen die kontrollierten Bedingungen in zoologischen Gärten die Entwicklung und Erprobung fortschrittlicher Technologien wie von Tieren getragene Sensoren und KI-Systeme unter besser vorhersehbaren und zugänglichen Bedingungen, bevor sie in freier Wildbahn eingesetzt werden.

Zu den Hauptschwerpunkten dieses Bausteins gehören:

• Generierung von Referenz- und Trainingsdaten für die Entwicklung der KI-Pipeline für die Sensordaten. Indem wir die Tags an Geiern in Gefangenschaft in einer großen Voliere anbrachten und gleichzeitig ihr Verhalten aufzeichneten, konnten wir einen gepaarten Datensatz für das Training der KI erstellen. Mit der trainierten KI ist es nicht mehr notwendig, die Tiere zu beobachten, um relevantes Verhalten, z. B. beim Fressen, zu erkennen; die KI kann das Verhalten sehr zuverlässig aus den Sensordaten vorhersagen und gibt uns Einblicke in das Verhalten der Zieltiere während ihres gesamten Lebens.
• Bildung und öffentliches Engagement: Der Zoo Berlin integriert die Ergebnisse von GAIA in seine Bildungsprogramme und arbeitet in der Medien- und Öffentlichkeitsarbeit mit, um das Bewusstsein der Öffentlichkeit für den Schutz der biologischen Vielfalt und technologische Innovationen zu fördern. Die Besucher werden mit modernsten Instrumenten und deren Auswirkungen auf den Schutz von Wildtieren vertraut gemacht.

Ein zentrales Ziel der GAIA-Initiative ist es, die Auswirkungen auf die einzelnen Tiere so gering wie möglich zu halten und auf das Notwendigste zu beschränken. Sowohl für die Löwen als auch für die Geier wurden im Berliner Zoo und im Berliner Tierpark umfangreiche Testverfahren (im Rahmen des deutschen Systems der Tierversuche und des Tierschutzes) durchgeführt. Die Techniken wurden von Veterinärexperten sowohl für Zootiere als auch für Wildtiere entwickelt und getestet und gelten als sicher und mit strengen Tierschutzerwägungen vereinbar. Darüber hinaus gibt es sowohl innerhalb der GAIA als auch von anderen Forschungsgruppen langjährige Erfahrungen und Daten über die Auswirkungen der Markierung und des Halsbandes bei den jeweiligen Tierarten. So wurde beispielsweise nachgewiesen, dass die Markierung von Geiern keine nachteiligen Auswirkungen auf das Wohlbefinden, die Gesundheit oder die Fortpflanzung der Vögel hat. Es wurde festgestellt, dass Geier mit Markierungen viele Jahre leben, ein ähnliches Bewegungs- und Futtersuchverhalten zeigen und Nachwuchs bekommen.

Die Partnerschaft von GAIA mit dem Zoo Berlin unterstreicht auch die Kommunikations- und Wissenstransferziele der Initiative im Sinne des GBF-Ziels 21 "Sicherstellen, dass Wissen verfügbar und zugänglich ist, um Maßnahmen zur Erhaltung der biologischen Vielfalt anzuleiten". Dieses Handlungsfeld zielt nicht nur auf die breite Öffentlichkeit zur Sensibilisierung für den Erhalt der biologischen Vielfalt und technologische Innovationen, sondern auch auf politische Entscheidungsträger auf nationaler und internationaler Ebene. GAIA war sehr aktiv bei der Beratung von politischen Interessenvertretern in Deutschland und Namibia sowie bei der Teilnahme am IUCN Regional Conservation Forum 2024 in Brügge, Belgien.

Sowohl für die ökologische Forschung als auch für GAIA-Anwendungsfälle ist es notwendig, das Verhalten verschiedener Tierarten über einen längeren Zeitraum in abgelegenen Wildnisgebieten zuverlässig und genau zu erkennen. Zu diesem Zweck haben die GAIA-Wissenschaftler eine künstliche Intelligenz (KI) entwickelt und trainiert, die Verhaltensklassifizierungen anhand von GPS- und Beschleunigungsdaten vornehmen und uns genau sagen kann, was beispielsweise Weißrückengeier, die mit Tiermarken ausgestattet sind, zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmten Ort tun. Diese KI wird schließlich direkt auf den GAIA-Tiermarken laufen und Verhaltensinformationen aus Sensordaten generieren. In einem zweiten Schritt kombinierten die Wissenschaftler das so klassifizierte Verhalten mit den GPS-Daten der Sender. Mithilfe von Algorithmen zur räumlichen Clusterbildung ermittelten sie Orte, an denen bestimmte Verhaltensweisen häufiger auftraten. Auf diese Weise erhielten sie räumlich und zeitlich fein aufgelöste Orte, an denen Geier fressen. Zu guter Letzt entwickelt GAIA eine KI für die Bilderkennung, die die von der integrierten Kamera des neuen Etikettensystems aufgenommenen Fotos analysieren wird. Alle diese Algorithmen werden direkt auf dem Tag laufen und können eine effiziente eingebettete Datenverarbeitung durchführen. Dies stellt auch ganz besondere Anforderungen an die KI zur Bilderkennung, die besonders sparsam und mit kleinen Datenmengen arbeiten muss. Zu diesem Zweck entwickeln die GAIA-Teams geeignete Strategien und Modelle für sparsame KI.

Diese neuartige Kadavererkennungspipeline ist ein wichtiger Beitrag zur Eindämmung des Artensterbens und zur Bewältigung von Konflikten zwischen Mensch und Wildtieren und entspricht daher dem GBF-Ziel 4. Die Pipeline ermöglicht die schnelle Erkennung entweder des Todes von Geiern oder des Todes des Tieres, von dem sich die Geier gerade ernähren. Beide Szenarien sind wichtig, um das Aussterben von Arten aufzuhalten: Vergiftungen an Kadavern tragen erheblich zum Rückgang der Populationen vieler Geierarten bei. Da Geier bei ihrer Nahrungssuche soziale Strategien anwenden, kann ein vergifteter Kadaver Hunderte von Vögeln töten. Wissenschaftler der GAIA-Initiative haben gezeigt, dass die Kennzeichnung von Geiern eine frühzeitige Erkennung von Todesfällen und die Beseitigung des Kadavers ermöglicht. Durch die Markierung von Geiern und den Einsatz der hier beschriebenen AI-Pipelines können weitere Todesfälle erheblich reduziert werden. Zweitens kann die frühzeitige Erkennung von Wilderei bei bedrohten Arten der Wilderei vor Ort einen Riegel vorschieben und wesentlich zur Bekämpfung des Aussterbens beitragen.

Satelliten und Flugzeuge spielen eine entscheidende Rolle bei der Erfassung von Umweltdaten aus der Ferne und helfen uns, unser Klima und unsere Ökosysteme besser zu verstehen. Die Fernerkundung, die häufig von Flugzeugen, Ballons oder Satelliten aus durchgeführt wird, ermöglicht es uns, große Gebiete und abgelegene Regionen über längere Zeiträume zu überwachen. Diese "Augen am Himmel" sind eine unschätzbare Ergänzung zu den Beobachtungen vom Land aus und helfen uns, Meeres- und Luftströmungen, Veränderungen der Bodenbedeckung und den Klimawandel zu verstehen. Aber auch Tiere verfügen über außergewöhnliche Sinne und eine einzigartige Fähigkeit, Veränderungen in ihrem Lebensraum zu erkennen. Durch die Kombination der Fähigkeiten von Tieren mit Fernerkundungstechnologien zielt GAIA darauf ab, unsere Möglichkeiten zur Überwachung und zum Verständnis unseres Planeten zu verbessern. Tiere verfügen über hervorragende sensorische Fähigkeiten und Verhaltensstrategien, die es ihnen ermöglichen, subtile und dramatische Veränderungen in ihren Ökosystemen wahrzunehmen und kritische Ereignisse zu erkennen. Geier zum Beispiel fungieren als "Sentinel-Spezies" und können das Konzept der Fernerkundung auf ein neues Niveau heben. Sie patrouillieren regelmäßig über weite Gebiete auf der Suche nach Nahrung und arbeiten dabei ohne Emissionen, zusätzliche Ressourcen oder Reparaturen. Darüber hinaus werden ihre Patrouillen von ihrem außergewöhnlichen Sehvermögen und dem Auftrag, Kadaver zu finden, geleitet. Die Art und Weise, wie sie patrouillieren, wonach sie suchen, und die Vorfälle, zu denen sie uns führen, können mit bestimmten Umweltveränderungen und ökologischen Ereignissen zusammenhängen.

Um das Potenzial der geiergestützten Fernerkundung voll auszuschöpfen, konzentriert sich GAIA auf zwei wesentliche Aspekte. Erstens werden leistungsstarke Ortungsgeräte an Geiern angebracht, um ihre Bewegungen und ihr Verhalten in einem detaillierten zeitlichen und räumlichen Maßstab zu überwachen. Zweitens werden neue technische Lösungen entwickelt, um besser zu verstehen, was die Tiere beobachten und tun. Dazu gehören ein neu entwickelter Kamera-Tag mit integrierter Kamera, Algorithmen der künstlichen Intelligenz zur Verhaltenserkennung und Bilderkennung sowie ein Satelliten-Uplink für die Echtzeitabdeckung in entlegenen Regionen. Mit diesen Hilfsmitteln können die Tiere Bilder aufnehmen und Daten über ihre Umgebung schneller, mit höherer Auflösung und Spezifität als bei Satellitenbildern liefern. Dieser innovative Ansatz ermöglicht es uns, die Natur mit den Augen der Tiere zu sehen.

GAIA hat eine Strategie der minimalen Verschwendung verfolgt: Es wird nur die technische Ausrüstung verwendet und weiterentwickelt, die absolut notwendig ist. Halsbänder und Markierungen verbleiben entweder über lange Zeiträume (z. B. bei Geiern) oder werden routinemäßig eingesammelt (z. B. bei Löwen), um Daten zu gewinnen. Es verbleiben keine Sender in der Landschaft: Wenn ein Sender abfällt oder das Tier, das den Sender trägt, stirbt, wird es geortet und aus der Landschaft entfernt. Auf diese Weise ist das GAIA-System ein "Leave no trace"-System mit erheblichen Vorteilen für die Ökosysteme.