Insekten und Grasländer sind wegen ihrer großen Vielfalt, ihrer Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen und ihrer Bedeutung für zahlreiche Ökosystemfunktionen intensiv untersuchte ökologische Modelle. In den Biodiversitätsexploratorien und andernorts wurde ein erheblicher Rückgang der Insektenabundanz und -vielfalt dokumentiert und die Intensivierung der Landnutzung wurde als eine der wichtigsten Ursachen für den weltweiten Artenverlust ermittelt. Die Intensivierung der Grünlandbewirtschaftung führt nachweislich zu einer Verringerung der Abundanz und Vielfalt von Arthropoden, aber die Auswirkungen variieren je nach Landnutzungskomponente und untersuchter Arthropodengruppe. Ein mechanistisches Verständnis dieser Variabilität wird durch die fehlende räumliche und zeitliche Auflösung des Insektenmonitorings behindert, die aufgrund der Arbeitsintensität etablierter Monitoring-Methoden und durch die beschränkte Ressourcenverfügbarkeit bedingt ist. Daher sind neue Methoden für das Insektenmonitoring erforderlich, um die erforderlichen hochauflösenden Daten zu generieren und unser Verständnis der Auswirkungen der Landnutzung auf Insektengemeinschaften zu verbessern. Digitales Monitoring auf der Grundlage von Fotos und KI-gestützter Bilderkennung sind vielversprechende Techniken, die dies ermöglichen. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, fliegende Insekten in den Grünlandflächen der Biodiversitätsexploratorien mit sehr hoher zeitlicher Auflösung zu dokumentieren. Wir werden verfügbare RGB-Kamera-Fallensysteme verwenden und Deep-Learning-Algorithmen entwickeln, um die Abundanz der Insekten, die Diversität von Morphogruppen und die Verteilung der Körpergrößen zu quantifizieren. Wir werden auf den vorhandenen Insektendaten aus den Biodiversitätsexploratorien aufbauen, um Trainingsdaten zu erhalten und die Leistung der KI-Bilderkennung zu überprüfen. Durch den Einsatz eines eingebetteten Sensorsystems mit mobiler Konnektivität zum Monitoren von Insekten wollen wir kontinuierliche in-situ-Messungen in den Grünlandflächen der drei Regionen der Biodiversitätsexploratorien vor, während und nach verschiedenen Landmanagementaktivitäten durchführen. Aufgrund der hohen zeitlichen Auflösung unserer Daten können wir untersuchen, wie sich Landnutzungsaktivitäten auf die Dynamik und Stabilität der Insektengemeinschaften auswirken, indem wir den Referenzzustand, Störungseffekte und Erholungsphasen direkt quantifizieren. Wir werden zwischen demografischen Prozessen und (Wieder-)Besiedlungsprozessen als Reaktion auf Störungen durch die Landnutzung unterscheiden und dabei ausnutzen, dass demografische und verhaltensbasierten Prozesse auf unterschiedlichen Zeitskalen ablaufen; z. B. ist die Wiederbesiedlung viel schneller als die Reproduktion. Durch die hier vorgeschlagene Forschung wird dieses Projekt die verfügbare Technologie für das Insektenmonitoring und das mechanistische Verständnis der Auswirkungen der Landnutzung auf Insektengemeinschaften vorantreiben.
Bislang fehlte ein Programm zur Erfassung der Insektenfauna in Deutschland, das bundesweit gültige Aussagen zur Langzeitentwicklung der Insektenbestände ermöglicht. Im Rahmen von zwei durch das Bundesamt für Naturschutz (BfN) geförderten Forschungs- und Entwicklungsvorhaben (F + E-Vorhaben) wurde ein solches Programm entwickelt. Im vorliegenden Beitrag werden das grundlegende Konzept und die Erfassungsbausteine des modular aufgebauten bundesweiten Insektenmonitorings (IM) vorgestellt. Das Bausteinset besteht aus zwei Säulen: Monitoring häufiger Insekten (Säule 1) und Monitoring seltener Insekten (Säule 2). In Säule 1 des IM sind Erfassungen von Insektenzönosen in der Gesamtlandschaft vorgesehen. In Säule 2 stehen hingegen Erfassungen von Insektenzönosen seltener Lebensräume (Säule 2a) sowie gezielte Erfassungen ausgewählter und aus Naturschutzsicht wertvoller (z. B. bestandsgefährdeter) Arten (Säule 2b) im Fokus. Verschiedene der mit den Naturschutzfachbehörden der Bundesländer abgestimmten Bausteine werden bereits in unterschiedlichem Umfang von zahlreichen Bundesländern umgesetzt. Für die Weiterentwicklung des IM ist u. a. die Entwicklung eines digitalen Eingabetools und von Auswertungsstandards für verschiedene Bausteine und Fragestellungen geplant. Weiterhin sollen Methodenstandards für weitere Bausteine erarbeitet werden.
Die bundesweit repräsentativen Stichprobenflächen (SPF) stellen eine wichtige Basis für ein umfassendes nationales Biodiversitätsmonitoring der Gesamtlandschaft in Deutschland dar. Im Jahr 2004 wurden im Auftrag des Bundesamtes für Naturschutz (BfN) für das Monitoring häufiger Brutvögel unter Koordination des Dachverbands Deutscher Avifaunisten (DDA) die heute vorliegenden SPF durch das Statistische Bundesamt (StBA) gezogen. Weitere Anwendung hat das Design der SPF seit 2009 im High-Nature-Value(HNV)-Farmland-Monitoring gefunden sowie nachfolgend auch beim Ökosystem-Monitoring und Insektenmonitoring (beide derzeit im Aufbau befindlich). Der vorliegende Artikel beschreibt das Stichprobendesign und das Verfahren der Stichprobenziehung und erläutert am Beispiel des HNV-Farmland-Monitorings die Anwendung der SPF, um Aussagen auf unterschiedlichen Betrachtungsskalen treffen zu können. Zwei Varianten der Schätzung mit unterschiedlichen Rechenwegen werden vorgestellt: der kombinierte Verhältnisschätzer sowie der modifizierte BfN-Schätzer. Mit Hilfe bundesweit vorliegender Fernerkundungsdaten kann beurteilt werden, wie gut die Hochrechnung auf Grundlage von Daten, die im HNV-Farmland-Monitoring auf den SPF erhoben wurden, die Realität für Gesamtdeutschland abbildet. Die Nutzung der SPF durch mehrere Programme des Biodiversitätsmonitorings lässt erwarten, dass zukünftig über die Erkenntnisse aus den einzelnen Monitoringprogrammen hinaus Synergien genutzt werden können und z. B. Hinweise auf Ursachen des Biodiversitätswandels gefunden werden. Dabei ist darauf zu achten, dass es nicht zur gegenseitigen Beeinträchtigung der Monitoringprogramme kommt und die Repräsentativität der SPF erhalten bleibt. So können nach dem Vorbild des Countryside Survey im Vereinigten Königreich die SPF als wichtiges Instrument für das nationale Biodiversitätsmonitoring genutzt werden.