Bildung von Partnerschaften mit lokalen Einrichtungen

Die Gasteinrichtungen werden danach ausgewählt, ob sie in der Lage sind, sowohl den Unterricht im Klassenzimmer als auch vor Ort zu unterstützen, und ob sie sich mit aktiven Naturschutzaufgaben befassen, bei denen Technologie eine wichtige Rolle spielt. Der RISE Grumeti Fund in Tansania ist zum Beispiel ein idealer Ausbildungsort, der Bildungseinrichtungen und Unterkünfte für Studenten bietet und aktive, technologiegestützte Initiativen wie Programme zur Bekämpfung der Wilderei und zum Schutz von Nashörnern durchführt.

Darüber hinaus bevorzugen wir Einrichtungen, die unser Engagement für die Förderung der Ausbildung von Frauen und jungen Naturschützern teilen, die enge Verbindungen zu lokalen Naturschutz- und Forschungsgemeinschaften haben und die bei der Integration von Technologie in die Naturschutzpraxis führend sind. Diese Partnerschaften sind wichtig, um sicherzustellen, dass unser Programm sowohl nachhaltig als auch tief in den Gemeinschaften verankert ist, denen es dienen soll.

  • Lokale Partner mit gemeinsamen Visionen in den Bereichen Bildung, Fortbildung und Empowerment
  • Vor-Ort-Unterstützung durch Frauen innerhalb der Gastgeber- und der kooperierenden Organisationen
  • Netzwerke erfahrener lokaler Pädagogen und Ausbilder auf dem Gebiet der Naturschutztechnologie
  • Aufnahmeinstitutionen mit starken Verbindungen zu lokalen Naturschutz-, Forschungs- und Regierungsnetzwerken sind am besten in der Lage, erfahrene weibliche Fachkräfte als Ausbilderinnen und Mentorinnen zu finden und anzuwerben.
  • Einrichtungen, die bereits andere Schulungsprogramme durchführen, verfügen häufig über eine bestehende Infrastruktur und logistische Systeme, so dass sie für die Unterstützung von Studentenkohorten gut gerüstet sind.
  • Standorte, an denen eine breite Palette von Konservierungstechnologien aktiv genutzt wird, bieten den Studenten wertvolle, praktische Erfahrungen mit Werkzeugen in der realen Welt.
  • Ein gemeinsames Engagement für die Vision des Programms, insbesondere im Hinblick auf die Gleichstellung der Geschlechter und die Stärkung der Handlungskompetenz, ist entscheidend für die Schaffung eines sicheren, unterstützenden Umfelds, in dem Frauen eine Gemeinschaft aufbauen, beruflich wachsen und Führungsqualitäten entwickeln können.
Co-Designing von Bildung mit lokalen NGOs und Schulen

Starke Partnerschaften mit lokalen Nichtregierungsorganisationen und Bildungsabteilungen waren entscheidend für den Erfolg der Arribada-Clubs. Diese Partnerschaften ermöglichen die Anpassung des Lehrplans an die gemeindespezifischen Prioritäten des Naturschutzes, wie den Schutz der Meeresschildkröten auf Príncipe oder die Überwachung der biologischen Vielfalt in Kenia. Die gemeinsame Planung stellt sicher, dass die Clubs den lokalen Bedürfnissen entsprechen und eine nachhaltige Wirkung haben.

Wirksame Partnerschaften beruhen auf gegenseitigem Vertrauen und gemeinsamen Zielen. Lokale Nichtregierungsorganisationen bringen Fachwissen und kontextbezogene Kenntnisse ein, während die Bildungsabteilungen die Integration in die Schulen erleichtern. Die Anerkennung durch Auszeichnungen wie den Earth Ranger Tech Award stärkt die Partnerschaften, indem sie die Wirkung des Programms bestätigt.

Der Aufbau und die Aufrechterhaltung von Partnerschaften erfordern eine klare Kommunikation und eine gemeinsame Verantwortung für die Ziele. Eine regelmäßige Zusammenarbeit mit den Partnern hilft, Ziele und Ressourcen aufeinander abzustimmen, damit das Programm relevant und wirkungsvoll bleibt. Eine Konzentration auf langfristige Beziehungen fördert die Nachhaltigkeit und Skalierbarkeit des Programms.

Praktische Konservierungstechnik im MINT-Unterricht

Die Arribada-Clubs integrieren Naturschutztechnologie in ihren MINT-Lehrplan, um den Schülern praktische Anwendungen zur Umweltüberwachung und Problemlösung zu vermitteln. Die Schüler lernen GPS-Kartierung, bioakustische Datenanalyse, Mikrocomputerprogrammierung und 3D-Druck, um die Herausforderungen des Naturschutzes zu bewältigen. Sie entwerfen Prototypen, analysieren Daten zur biologischen Vielfalt und erstellen digitale Bibliotheken natürlicher Exemplare mit Hilfe von 3D-Scans, wobei sie das Gelernte direkt auf Naturschutzmaßnahmen anwenden.

Der verlässliche Zugang zu moderner Technologie wie 3D-Druckern und GPS-Geräten ermöglicht praxisnahes Lernen. Die Schulung der Lehrkräfte gewährleistet eine effektive Vermittlung des Lehrplans. Die Zusammenarbeit mit Nichtregierungsorganisationen (NRO) im Bereich des Naturschutzes ermöglicht die Integration von realen Erfordernissen des Naturschutzes, so dass die Lektionen unmittelbar anwendbar und für das lokale Umfeld der Schüler sinnvoll sind.

Die Wartung der Technologie und die kontinuierliche Unterstützung der Lehrkräfte sind für den Erfolg des Programms entscheidend. Die Ermutigung der Schüler, an gemeinschaftsrelevanten Projekten zu arbeiten, steigert das Engagement und demonstriert den realen Wert ihrer Ausbildung. Der Ausgleich zwischen Technologieeinsatz und grundlegenden MINT-Prinzipien gewährleistet, dass die Schüler solide, übertragbare Fähigkeiten erwerben.

Stärkung der lokalen Jugend als Naturschützer

Der Arribada Club bietet praktische MINT-Bildung, die auf die Bedürfnisse des Naturschutzes zugeschnitten ist. Der Lehrplan, der nach der Schule in unterversorgten Gemeinden durchgeführt wird, bezieht lokale Naturschutzprobleme in den Unterricht ein und fördert so eine enge Verbindung zwischen den Schülern und ihrer Umwelt. Die Schüler sammeln praktische Erfahrungen mit Werkzeugen wie GPS, Mikrocomputern und bioakustischer Überwachung und lernen, wie diese Technologien zur Erhaltung der Artenvielfalt beitragen. Durch diese Ausbildung erhalten die Jugendlichen vor Ort technische Fähigkeiten, die sowohl für die persönliche Entwicklung als auch für die Entwicklung der Gemeinschaft wichtig sind, und werden gleichzeitig zu künftigen Führungspersönlichkeiten im Naturschutz ausgebildet.

Zu den wichtigsten Faktoren gehören Partnerschaften mit lokalen NRO (z. B. Fundação Príncipe, Fundação Maio Biodiversidade, Ol Pejeta Conservancy) und die Zusammenarbeit mit Bildungseinrichtungen. Der Zugang zu erschwinglicher Technologie, wie Laptops, Mikrokits und 3D-Drucker, ist entscheidend. Die Unterstützung durch Geber wie den Earth Ranger Tech Award hat die Skalierung und den Einsatz von Technologien erleichtert und sichergestellt, dass die Schüler die nötigen Werkzeuge für den Erfolg haben.

Die frühzeitige Einbindung lokaler Partner ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass der Lehrplan die Prioritäten der Gemeinde im Bereich des Naturschutzes widerspiegelt. Die Etablierung einer beständigen Finanzierungsquelle sichert die Nachhaltigkeit der Clubs. Iteratives Feedback von Schülern und Lehrern ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung des Lehrplans und erhöht die Relevanz und Wirkung.

Akademische Kommunikation

Die Projektergebnisse wurden über mehrere akademische und öffentliche Plattformen verbreitet, darunter:

  • Ein wissenschaftlicher Artikel in Ocean-Land-Atmosphere Research (ein Science Partner Journal).
  • Ein Beitrag auf der AAASScience WeChat Public Platform, dem offiziellen Medium der American Association for the Advancement of Science in China.
  • Ein Beitrag zur Fallstudie der Yangtze River Delta Pilot Site.
  • Integration in große, vom NSFC unterstützte ozeanographische Forschungsprojekte.

GBF-Ausrichtung: Entspricht dem GBF-Ziel 20.
Beitrag: Verbessert die globalen Erhaltungsbemühungen durch den Austausch skalierbarer Methoden.

  • Die transparente Kommunikation von Herausforderungen und Methoden förderte das interdisziplinäre Engagement.
  • Die systematische Präsentation bei den Interessengruppen erhöhte das Bewusstsein und erleichterte die praktische Anwendung.
  • Eine offene und zugängliche Verbreitung fördert die interdisziplinäre Zusammenarbeit und den globalen Wissensaustausch.
  • Die Veröffentlichung umsetzbarer Erkenntnisse in wissenschaftlichen und öffentlichen Bereichen beschleunigt deren Umsetzung in die Naturschutzpraxis.
Die wichtigsten Triebkräfte der Vegetationsentwicklung

Der Einfluss natürlicher und anthropogener Faktoren auf die Vegetationsdynamik wurde mithilfe eines verallgemeinerten additiven Modells (GAM) untersucht. Dieses Modell bewertete nicht-lineare Beziehungen zwischen Vegetationsveränderungen und Schlüsselfaktoren:

  • Spartina alterniflora wurde in erster Linie von marinen Umweltvariablen wie dem Salzgehalt und der Wellenhöhe beeinflusst.
  • Phragmites australis und Suaeda salsa wurden durch Niederschläge, anthropogene Einflüsse (z. B. Aquakultur) und den Wettbewerb zwischen den Arten beeinflusst.

Das Verständnis dieser Faktoren unterstützt ein adaptives Ökosystemmanagement und die Kontrolle invasiver Arten.

GBF-Ausrichtung: Unterstützt die GBF-Ziele 6 und 8.
Beitrag: Vorhersagemodelle verbessern die reaktive Erhaltung, indem sie messbare Erkenntnisse über die Einflussfaktoren liefern.

  • Mit GAM konnten komplexe, nichtlineare Wechselwirkungen zwischen Einflussfaktoren und Vegetationsveränderungen wirksam erfasst werden.
  • Die Integration von Umweltdaten und Daten über menschliche Aktivitäten verbesserte die Robustheit der Zuordnung von Einflussfaktoren.
  • Kontinuierliche Datenerfassung und Modellverfeinerung sind entscheidend für die langfristige Vorhersagegenauigkeit.
  • Ein mechanistisches Verständnis der ökologischen Triebkräfte untermauert die Entwicklung vorausschauender Schutzstrategien.
Analyse räumlicher und zeitlicher Merkmale der Feuchtgebietsvegetation

Es wurde eine räumlich-zeitliche Analyse durchgeführt, um die langfristigen Verteilungsmuster der Feuchtgebietsvegetation innerhalb des Schutzgebiets von 1990 bis 2022 aufzuzeigen.

  • Abbildung 1A veranschaulicht die Veränderungen der räumlichen Vegetationsmuster im Laufe der Zeit.
  • Abbildung 1B zeigt die prozentuale Vegetationsbedeckung entlang des Gradienten zwischen Meer und Land.

Zur Quantifizierung ökologischer Veränderungen wurden Analyseinstrumente wie Landschaftsmusterindizes, Migrationsmodelle und Expansions- und Kontraktionsdynamik eingesetzt.

Wichtigste Ergebnisse

  • Spartina alterniflora wies eine hohe räumliche Aggregation auf, zeigte aber im Laufe der Zeit einen rückläufigen Trend.
  • Phragmites australis und Suaeda salsa zeigten eine stärkere Fragmentierung und zunehmende räumliche Ausdehnung.
  • Die Vegetationswanderung wies eine erhebliche Heterogenität und eine deutlich gebänderte Verteilung entlang des Land-Meer-Gradienten auf.

GBF-Ausrichtung: Stimmt mit GBF-Ziel 2 überein.
Beitrag: Messbare Ergebnisse verbessern die Wiederherstellungsplanung und füllen Lücken in einheitlichen Managementansätzen.

  • Zeitliche und räumliche Heterogenität erfordern vielseitige Analysemethoden.
  • Räumliche Analysen liefern entscheidende ökologische Erkenntnisse, die gezielte Schutz- und Bewirtschaftungsstrategien ermöglichen.
  • Die zeitliche und räumliche Heterogenität der Vegetationsdynamik erfordert vielschichtige analytische Ansätze.
  • Räumliche Analysen zeigten kritische ökologische Muster auf, die gezielte Managementstrategien unterstützen.
Datenquantifizierung und Aufbau einer Datenbank

Es wurde eine umfassende Geodatenbank entwickelt, die Daten zur Vegetationsbedeckung aus der Fernerkundung mit wichtigen Umwelt-, Klima- und anthropogenen Variablen verknüpft. Die einbezogenen Metriken umfassten den Salzgehalt des Bodens, die Temperatur der Meeresoberfläche, den Salzgehalt des Meerwassers und die Standorte von Aquakulturteichen und bildeten eine solide analytische Grundlage.

GBF-Ausrichtung: Unterstützt GBF-Ziel 21.
Beitrag: Integriert verschiedene Datenebenen für eine ganzheitliche Analyse und steigert den Wert fragmentierter Naturschutzdatensätze.

  • Die Feldvalidierung bestätigte die Genauigkeit der Fernerkundungsinterpretationen (siehe Abbildungen 1 und 2).
  • Die Datenbank erleichterte die Integration von Raum- und Umweltdaten und unterstützte multivariable Analysen und ökologische Modellierung.
  • Genaue Bodendaten sind für die Validierung von Fernerkundungsergebnissen und die Gewährleistung der Zuverlässigkeit von Datenbanken unerlässlich.
  • Eine gut strukturierte, aus mehreren Quellen stammende Datenbank verbessert die Effizienz der Analyse und ermöglicht anspruchsvollere Korrelations- und Kausalitätsstudien.
Identifizierung von Feuchtgebietsvegetationstypen

Die Zeitreihen der Vegetationsindizes wurden durch Gauß-Anpassung geglättet, um das Rauschen zu reduzieren und wichtige phänologische Merkmale zu extrahieren. Zur Klassifizierung der Feuchtgebietsvegetation in drei vorherrschende Typen wurde ein Random-Forest-Algorithmus für tiefes Lernen angewendet: Spartina alterniflora, Phragmites australis und Suaeda salsa. Die Klassifizierungsgenauigkeit von 1990 bis 2022 wurde durch Felduntersuchungen validiert.

GBF-Ausrichtung: Trägt zum GBF-Ziel 6 bei.
Beitrag: Verringerung der Auswirkungen invasiver Arten durch die genaue Identifizierung von Spartina alterniflora für eine gezielte Bekämpfung, wodurch eine wichtige Bedrohung der biologischen Vielfalt bekämpft wird.

  • Die Gaußsche Kurvenanpassung minimierte das Rauschen in den rohen Vegetationsindexkurven und verbesserte die Klassifizierungsgenauigkeit.
  • Der Random-Forest-Algorithmus nutzte spektrale Unterschiede zwischen den Arten und ermöglichte so eine robuste Merkmalsextraktion und eine zuverlässige Identifizierung.
  • Spektrale Merkmale, die sich auf die Feuchtigkeit der Vegetation und strukturelle Eigenschaften beziehen, verbesserten die Trennbarkeit zwischen den Arten erheblich.
  • Vorverarbeitungsschritte wie Kurvenanpassung und Rauschunterdrückung waren für die Verbesserung der Zuverlässigkeit der Langzeitklassifizierung von wesentlicher Bedeutung.
Datenerhebung

Mit Hilfe der Google Earth Engine (GEE)-Plattform wurden systematisch Fernerkundungsdaten der Landsat-Serie von 1990 bis 2022 erfasst, die die Sensoren TM5, ETM+ (Landsat 7), OLI (Landsat 8) und OLI (Landsat 9) umfassen. Um die Datenqualität für die nachfolgenden Analysen sicherzustellen, wurden die wichtigsten Spektralbänder - Nahinfrarot (NIR), Rot und Grün - ausgewählt und fusioniert.

GBF-Ausrichtung: Unterstützt GBF-Ziel 21.
Beitrag: Verbessert die Entscheidungsfindung durch validierte Echtzeit-Datensätze und steigert den Wert bestehender Naturschutzbemühungen durch technologische Innovation.

  • Es wurden nur Fernerkundungsbilder mit einer Wolkenbedeckung von ≤10 % ausgewählt, gefolgt von einer radiometrischen und atmosphärischen Korrektur durch Stapelverarbeitung.
  • Vegetationsspezifische Informationen wurden durch optimierte Bandenkombinationen extrahiert, wobei insbesondere der hohe Reflexionsgrad der Vegetation im NIR-Bereich genutzt wurde.
  • Beschränkungen bei der räumlichen, zeitlichen und spektralen Auflösung führten zu potenziellen Unsicherheiten, was die Bedeutung robuster radiometrischer und geometrischer Korrekturmethoden unterstreicht.
  • Die Datenfusion zwischen verschiedenen Landsat-Sensoren war für das Erreichen konsistenter langfristiger Zeitreihen von entscheidender Bedeutung, obwohl sie eine erhebliche zusätzliche Verarbeitung zur Harmonisierung der räumlichen und zeitlichen Auflösungen erforderte.