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Tierzählung per Sensor

Elefanten klingen dumpf

Von Volker Mrasek

Wie zählt man Elefanten und Giraffen, die sich im dichten Wald verstecken? Die für Tierschützer und Wissenschaftler eminent wichtige Frage könnte jetzt beantwortet sein: Man lauscht dem Trampeln der Tiere.

Löwen lungern zwischen verdorrten Grashalmen, Giraffen knabbern an den Zweigen von Akazienbäumen, die Luft flirrt vor Hitze. Typische Bilder von Afrika, wie sie sich durch TV-Dokumentationen eingeprägt haben. Doch Afrika ist mehr als nur trockene, strohgelbe Savanne. Im Zentrum des Kontinentes existieren auch ausgedehnte Waldgebiete, die etwa den Afrikanischen Rundohr- oder Waldelefanten beherbergen. In dem grünen Dickicht sind die Dickhäuter, obwohl meterlang und tonnenschwer, für Wildhüter praktisch unsichtbar. "Das Kronendach ist so dicht, da kann man die in der Savanne übliche Zählung vom Flugzeug aus vergessen", sagt Jason Wood von der kalifornischen Stanford University.

Biologen und Nationalpark-Manager kamen etwa auf die Idee, ersatzweise die Kotballen der Elefanten aufzulesen und indirekt auf die Zahl der Tiere zu schließen. Doch für diese Methode müssen eigens Schneisen in den Urwald geschlagen werden: Im struppigen Unterholz lassen sich die Riesenköttel noch schwerer aufspüren als ihre Spender.

Wood und einige Kollegen aus Stanford schlagen nun eine neue, zunächst abenteuerlich klingende Methode für die Volkszählung in unübersichtlichem Terrain vor. Elefanten und auch andere große Landsäugetiere lassen sich mit Hilfe von seismischen Sensoren in ihrer Bestandsgröße erfassen, schreiben die US-Forscher im "Journal of Applied Ecology" (Bd. 42/2005, S. 587).

Seismische Fußabdrücke verraten Herden

Solche Geophone oder Schwingungsaufnehmer werden im Boden versenkt und registrieren Erderschütterungen, wie sie auch Tiere beim Gehen oder Laufen erzeugen. Ursprünglich wurden die Geräte für das Militär entwickelt. Die US-Armee verwendete Geophone im Vietnam-Krieg, um gegnerische Truppenbewegungen im Dschungel aufzuspüren. Es gibt aber auch zivile Nutzungen, etwa für Begleitmessungen bei Ölbohrungen.

Wood und seine Kollegen wollen die Sensoren nun zu Biophonen machen. Im Etoscha-Nationalpark in Namibia haben sie ein Gerät ausgiebig getestet. Es steckte 15 Zentimeter tief im Boden, gleich neben einem Pfad, der zum stark frequentierten Mushara-Wasserloch führt. Jedes Mal, wenn Tiere vorbeischlenderten, zeichnete das Geophon die Bodenvibrationen auf.

Am Ende kamen so fast 60 seismische Fußabdrücke von Elefanten, Giraffen und Oryxantilopen zusammen - mal als Einzelgänger, mal im Pulk. Die Wissenschaftler kauerten während der Aufzeichnungen knapp 90 Meter entfernt und gut getarnt auf einem Beobachtungsturm. So konnten sie kontrollieren, welche Tierart und wie viele Individuen die Vibrationen tatsächlich ausgelöst hatten.

"In 82 Prozent der Fälle konnten wir richtig sagen, ob die Schritte von einem Elefanten stammten oder von einem anderen Tier", resümiert Jason Wood. Für eine Zensus-Technik sei das eine beachtliche Erfolgsquote: "Auch wenn man Elefanten vom Flugzeug aus zählt, liegt die Trefferquote lange nicht bei 100 Prozent." Außerdem stecke noch viel Entwicklungspotential in den seismischen Sensoren. Besser würden die Ergebnisse bereits, wenn man mit mehreren Geophonen arbeite und nicht bloß mit einem einzigen wie bei dem Test am Wasserloch.

Ähnlich wie das menschliche Ohr oder ein Mikrofon Schallwellen in einem definierten Frequenzbereich auffängt - typischerweise 20 bis 20.000 Hertz -, registriert ein Geophon seismische Wellen in einem bestimmten Frequenzband. Nur ist es viel schmaler, und die Frequenzen sind nicht so hoch. Laut Wood liefert das Gerät im Etoscha-Nationalpark klare Signale lediglich zwischen 4 und 100 Hertz.

Rumpelfüße im Dickicht

Doch das genügt offenbar, um artspezifische Seismogramme voneinander unterscheiden zu können. Verräterische Vibrationen auf Schritt und Tritt: "Ein Elefant hat im Unterschied zu Giraffen oder Antilopen nur eine ausgeprägte Spitze in seinem Frequenzspektrum, die bei 20 Hertz liegt", erläutert Wood. Der Elefant sei also quasi ein Tieftrampler.

Aus den Geophon-Daten lasse sich auch die Anzahl vorbeitapsender Tiere ableiten, meint der Forscher. Der Zusammenhang sei ganz simpel: "Je mehr Elefanten vorbeimarschieren, desto stärker sind Bodenerschütterung und Messsignal." Allerdings ist die Trefferquote bei der Gruppenseismik bisher eher dürftig: Nur in etwas mehr als der Hälfte der Testfälle konnten die Forscher aus ihren Aufzeichnungen die korrekte Herdengröße ableiten. Aber auch hier verspricht ein System mit mehreren Geophonen Besserung. Tatsächlich experimentieren die US-Amerikaner inzwischen schon mit leistungsfähigeren Mehrkanalsensoren.

Hungrige Dickhäuter graben Sensoren aus

Weitere Entwicklungsarbeit ist auch deswegen notwendig, weil ein seismischer Mikrozensus erst dann praxisreif sein kann, wenn eine Software für die automatische Signalanalyse zur Verfügung steht. So weit ist es Wood zufolge aber noch nicht.

Ansonsten kann der US-Wissenschaftler nur hoffen, dass sich am Mushara-Wasserloch nicht das gleiche abspielt wie vor wenigen Jahren in Sri Lanka. Dort plündern Herden des Asiatischen Elefanten schon mal über Nacht ganze Felder einheimischer Bauern. Forscher vor Ort bauten daraufhin ein Frühwarnsystem im Kampf gegen die hungrigen Dickhäuter auf und verbuddelten dafür gleichfalls seismische Sensoren im Boden.

Das Alarmsystem funktionierte auch zunächst, die Bauern wurden aus dem Schlaf gerissen und scheuchten die Tiere von ihren Äckern. Doch irgendwann buddelten die Vertriebenen die Detektoren aus und hatten wieder freie Bahn. Wood: "Elefanten sind einfach zu neugierig."