1/2020
UNIZEIT
4/15
© Uni Graz/Konstantinov

ECOSYSTEM HACKING

Tierische Technik


Artensterben, Zerstörung von natürlichem Lebensraum, Umweltgifte – die Liste ließe sich lange fortsetzen: Unsere moderne, technisierte Lebensweise ist nicht gerade nachhaltig. Und da sollen just künstliche Tiere die Natur retten? Das ist die Vision von Thomas Schmickl, Biologe und Leiter des „Artificial Life Lab“ an der Universität Graz.

von Joachim Hirtenfellner


Wir befinden uns am Beginn des sechsten großen Artensterbens“, ist Schmickl überzeugt. Und das hat nicht nur mit dem Klimawandel zu tun. Vielmehr sind es Faktoren wie Umweltgifte, Monokulturen, die Verseuchung der Meere und die Flächenversiegelung, die Ökosysteme immer mehr aus dem Gleichgewicht bringen. „In der Situation ist es natürlich naheliegend, moderne Technik gegen diesen Trend einzusetzen“, führt er weiter aus. Er hat eine Reihe von Roboter-Tieren entwickelt, die gefährliche Veränderungen wahrnehmen und darauf reagieren können. Sensoren in Bienenstöcken beobachten beispielsweise die Brut, analysieren Bewegungen und erheben Umweltparameter. „Auf diese Weise überwachen sie die Gesundheit der Insekten. Gleichzeitig lässt sich so ein gesamter Bienenstock als Messinstrument für den Zustand eines Ökosystems einsetzen“, ergänzt der Biologe. Führt man bei Bedarf Wärme aus umweltfreundlichen Energiequellen wie Solarzellen oder Wind­rädern zu, können bestmögliche Lebensbedingungen geschaffen und gleichzeitig die Ausbreitung von Schädlingen wie der Varroa-Milbe gehemmt werden.
Darüber hinaus können Robotik-Systeme, die das natürliche Schwarmverhalten von Tieren gelernt haben, einen ganz wesentlichen Beitrag zur Steuerung übernehmen. Tanzroboter etwa halten Bienen davon ab, in bestimmten Gebieten Pollen zu sammeln. „Damit vermeiden wir, dass frisch ausgebrachte Pestizide oder andere Umwelteinflüsse negative Auswirkungen auf das Volk haben“, erläutert Schmickl. „Auch können wir so Rückzugsgebiete für die stark gefährdeten Wildbienen schaffen, die mit der Honigbiene in Konkurrenz stehen“, spricht er Möglichkeiten an, die Technik zum Artenschutz einzusetzen.
In Schmickls neuem Projekt „
Hiveopolis“ wird das in echter Umgebung angewendet. Der Bienenstock dafür kommt aus dem 3D-Drucker, der den natürlichen und für die Insekten perfekten Gegebenheiten eines Baumstammes nachempfunden ist. Pilze, die sich vom holzigen Material ernähren, kleiden die vorhandenen Hohlräume vollständig aus. „Damit ist der Stock hundertprozentig organisch“, erklärt Schmickl. „Bereits in diesem Frühjahr werden wir am Campus der Universität Graz erstmals ein solches Bienenvolk aussetzen, das wir dann mithilfe von Robotern in ihrem Verhalten steuern können.“

Maschinen schützen die Natur
Neben der Bienenforschung setzt der Biologe, der über Ökosysteme und ihre Modellierung lehrt, in seinem „
Artifical Life Lab“ künstliche Tiere ganz intensiv zum Umwelt-Monitoring ein. In der Lagune von Venedig beobachten beispielsweise „A(rtifical)-Mussels“, Muschel-Roboter, dauerhaft die Umweltbedingungen. Insgesamt wurden 125 solche Einheiten im Wasser ausgebracht. Sie nutzen den Schlamm am Meeresgrund zur Energiegewinnung und können daher sehr lange eingesetzt werden – das Team der Universität Graz hält bereits mehrere Weltrekorde für dauerhaftes Monitoring.
Die Technik ist wichtig, um frühzeitig zu erkennen, wann die Umwelt aus der Balance gerät, betont Schmickl: „Wir müssen jetzt die Grundlagen für ein Ecosystem-Hacking erforschen, das in dreißig bis fünfzig Jahren eventuell nötig sein wird.“ Stirbt nämlich eine Schlüsselart aus, kommt ein gefährlicher Kaskadeneffekt in Gang. „Hier müssen wir dann rasch handeln“, ist sich Schmickl sicher. Denn nach dem Verluste einer „Keystone Species“ bleiben nicht viele Möglichkeiten, um das Gleichgewicht wiederherzustellen. „Dann können wir entweder verpönte Gentechnik einsetzen, eine Ersatzart einschleppen – was sich schon öfters als nachhaltiger Fehler erwiesen hat – oder eben die betroffene Art durch steuerbare Roboter ersetzen“, meint der Biologe. Diese sind dann nicht nur selbstlernende Systeme, sondern lassen sich auch jederzeit wieder aus dem Verkehr ziehen oder updaten. Damit geht von ihnen mit Abstand die geringste Gefahr aus. „Ich selbst hoffe am meisten, dass wir die von meiner Forschungsgruppe entwickelten Systeme für diesen Zweck nicht brauchen“, stellt der Biologe fest. „Denn das hieße, dass definitiv schon etwas schiefgegangen ist. Aber wenn es notwendig wird, sollten wir für einen solchen Fall gerüstet sein.“



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