Aus dem Weltraum können Teile des Amazonas-Regenwaldes, die zuvor abgeholzt oder niedergebrannt wurden, mit einem gesunden, üppigen und grünen Blätterdach vollständig erholt aussehen. Sie scheinen Orte zu sein, die vor Aktivität summen und voller Geräusche sind. Aber im Regenwald kann die Tierwelt durch eine leisere Geräuschkulisse eine andere Geschichte der Schädigung ihrer Umwelt erzählen.
Wissenschaftler des Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, und der University of Maryland, College Park, untersuchten, wie die Akustik eines Waldes ein kostengünstiger Indikator für seine Gesundheit sein kann.
Danielle Rappaport, damals Doktorandin an der University of Maryland und heute Mitbegründerin der Amazon Investor Coalition, leitete diese Forschung ab 2016. Sie und ihr Team kombinierten akustische Daten, die unter den Baumkronen gesammelt wurden, mit Baumhöhenmessungen von Flugzeugflügen und weltraumgestützte Beobachtungen von Abholzungen oder Bränden von Landsat-Satelliten. Landsat ist eine langjährige Partnerschaft zwischen der NASA und dem US Geological Survey.
In mehrfach abgebrannten Wäldern waren Aufnahmen von Tiergeräuschen leiser als an intakten Waldstandorten, was Lücken in der Geräuschkulisse hinterließ und darauf hindeutete, dass zuvor vorhandene Arten verschwunden waren. Als Rappaport sich in diese zuvor abgebrannten Teile des Regenwaldes wagte, um die Rekorder für die wissenschaftlichen Messungen zu platzieren, sagte sie, sie könne die Unterschiede spüren.
„Ich habe mein ganzes Berufsleben lang mit tropischen Wäldern gearbeitet“, sagte Rappaport. „Ich war noch nie in einem Wald, der so verwüstet war. Es ist etwas, das man riechen kann, das man hören kann, es ist überall.“
Am ersten Tag des Trekkings durch einen Wald, der während des Studienzeitraums fünfmal niedergebrannt worden war, kündigte Rappaports Außendienstmitarbeiter vorübergehend aufgrund der bedrückenden Natur der Umgebung. Die Umwelt war in Wäldern, die mehrmals niedergebrannt worden waren, rauer, sagte Rappaport. Das Unterholz des Waldes war dicht und schwer zu navigieren, und Insekten wie Schweißbienen umgaben sie. Diese bodennahen Unterschiede in der Tierumgebung sind jedoch nicht beobachtbar, wenn Wälder aus dem Weltraum gemessen werden, wo das nachgewachsene Blätterdach fast so grün und vollständig erscheint wie vor den Bränden.
Anstatt bestimmte Tageszeiten zu wählen, um auf akustische Signaturen bekannter Arten abzuzielen, entschieden sich Rappaport und ihr Team dafür, Rekorder für längere Zeit in degradierten Wäldern zu platzieren und zu belassen, um ein vollständigeres, Arten umfassendes Klangrepertoire zu sammeln. Bei gemeinsamer Analyse enthüllten diese Aufnahmen einzigartige ökologische Fingerabdrücke oder Klanglandschaften. Arten von Fröschen, Insekten, Vögeln und Primaten besetzen den Klangraum jeweils auf unterschiedliche Weise – auf eine Weise, die es ermöglicht, Biodiversität und Ökosysteme zu analysieren, ohne dass Wissenschaftler physisch anwesend sind.
„Man kann sich die tierische Geräuschkulisse wie ein Orchester vorstellen“, sagte Rappaport. „Die Flöten haben eine andere Tageszeit und ein anderes Frequenzband als die Oboen.“
Ihr Team entwickelte eine neue Methode zur Quantifizierung der Waldgesundheit durch die Analyse von Klanglandschaften mit einem netzwerktheoretischen Ansatz. Das bedeutet, dass Rappaports Team durch die Verwendung der digitalen Klanglandschaft als Ganzes – der Orchestermusik – die Beziehung zwischen dem Ausmaß der Auswirkungen und der Artengemeinschaft – dem Charakter und der Qualität der gespielten Instrumente – verstehen konnte, ohne dass alle Arten identifiziert werden mussten .
Aus dem Weltraum können Teile des Amazonas-Regenwaldes, die zuvor abgeholzt oder niedergebrannt wurden, üppig und grün aussehen, wie ein Ort voller Aktivitäten und Geräusche. Aber im Regenwald kann das Tierleben eine andere Geschichte erzählen, von einer rauen Umgebung und einer ruhigeren Geräuschkulisse. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center der NASA
„Es ist ein weiterer Schritt zum Verständnis der Sound-Community, ohne wissen zu müssen, welche einzelnen Arten es gibt, weil wir anfangen, auf eine Weise auf sie zu hören, die uns hilft, die koordinierte Produktion von Sounds zu verbinden, selbst wenn wir nicht wissen, wer sie macht Rauschen“, sagte Doug Morton, Erdwissenschaftler bei NASA Goddard and Rappaports Ph.D. Berater.
Um zu wissen, wo die Rekorder platziert werden müssen und wie die Vielfalt der Klanglandschaften zu interpretieren ist, waren zusätzliche Daten aus Lidar-Messungen erforderlich, die zwischen 2013 und 2016 und den Landsat-Satellitenaufzeichnungen der letzten 33 Jahre durchgeführt wurden.
„Unsere Fähigkeit, Jahrzehnte der Geschichte durch den Landsat-Datensatz zu analysieren, bildete ein starkes Rückgrat für diese Arbeit“, sagte Rappaport.
Das Landsat-Programm, das diesen Juli sein 50-jähriges Jubiläum im Weltraum feierte, ermöglichte es den Wissenschaftlern, in die Vergangenheit zu blicken. Die Wissenschaftler erstellten eine Zeitleiste der Amazonas-Waldbedeckung der letzten drei Jahrzehnte und nutzten die Geschichte der Waldzerstörung, um zu bestimmen, wo die Rekorder platziert werden sollten. Mit diesen Daten nahm das Team Geräusche von Orten mit unterschiedlich starker Brand- und Abholzungsaktivität auf.
Lidar-Messungen erklären die Vielfalt der Klanglandschaften, indem sie eine dreidimensionale Darstellung der Baumkronen des Waldes liefern. Flugzeuge flogen über die bewaldeten Gebiete und sammelten Baumhöhendaten, die dabei halfen, die Schichten des Waldes zwischen dem Blätterdach und dem Boden zu bestimmen.
„Dieses dreidimensionale Bild erinnert noch immer an einige dieser historischen Störungen“, sagte Morton.
Diese drei aufeinander geschichteten quantitativen Datensätze halfen Rappaport und ihrem Team, die Ökosystemstruktur der Amazonaswälder, die von menschlichen Aktivitäten beeinflusst wurden, besser zu verstehen.
Sie fanden heraus, dass wiederholt verbrannte Wälder eine geringere Artenvielfalt aufwiesen als Wälder, die einmal abgeholzt wurden. Beispielsweise wird mit jedem weiteren Waldbrand die Geräuschkulisse leiser. Nach dem Holzeinschlag deutete die Geräuschkulisse des Waldes auf eine Fähigkeit zur Wiederherstellung der Tiervielfalt hin.
Rappaport und ihr Team hoffen, dass diese neue Technik ein neues Verständnis der durch Brände und Abholzung bedrohten Waldbiodiversität und über die Beziehung zwischen Biodiversität und im Laufe der Zeit in Amazonaswäldern gespeichertem Kohlenstoff eröffnet. Soundscapes bieten ein relativ kostengünstiges und schnelles Mittel zur Schätzung der Biodiversität in komplexen und im Allgemeinen artenreichen tropischen Umgebungen.
„Geräuschdaten fügen unserem Verständnis des Amazonas eine neue Dimension hinzu“, sagte Morton. „Mich fasziniert, was wir noch lernen müssen.“