Citizen Science – die Wissenschaft sucht ehrenamtliche Helfer

Formschön sind die Einzeller allemal, vielgestaltig und komplex. Selbst mit Eiskristallen könnten sie es aufnehmen. Die Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz Zentrums für Ozeanforschung Kiel untersuchen momentan eine wichtige Gruppe einzelliger Zooplankter im PlanktonID Projekt genau: die Rhizaria. Mehr als 12.000 Arten gehören zu dieser Gruppe. Obwohl die Lebewesen nur aus einer Zelle bestehen, können sie dennoch erstaunlich unterschiedliche Größen aufweisen: von wenigen hundert Mikrometern bis mehreren Zentimeter. Außerdem beherbergen manche von ihnen symbiotische Mikroalgen. Mit deren Hilfe können sie sich nicht nur räuberisch, sondern per Photosynthese auch von Luft und Licht ernähren. Im offenen Ozean erfüllen sie wohl die Rolle der Korallen an den Küsten. Auch wenn die Rhizaria nur knapp 1% der Kohlenstofffixierung durch Photosynthese im tropischen Ozean beitragen, ist dieser Kohlenstoff auch für relativ große Organismen ein gefundenes Fressen. Für Einzeller sind die Rhizaria nämlich ungewöhnlich groß und daher eine Nahrungsgrundlage für große Zooplanktonorganismen und Fische, welche sich nicht direkt von oftmals extrem kleinen, freilebenden Algen ernähren können. Somit bewirken die Rhizaria einen direkten Kohlenstoffeintrag in die oberen Ebenen der ozeanischen Nahrungskette.

Das GEOMAR-Team will nun herausfinden, welche Rolle die einzelligen Wesen im Kohlenstofftransport von der Meeresoberfläche in die Tiefsee spielen und wie sie sich im Meer verteilen. Denn sterben Rhizaria ab, sinken mit ihnen auch potentiell große Kohlenstoffmengen an den Meeresboden und in die Tiefsee. Doch die geringe Größe und die große Empfindlichkeit dieser Organismen stellt die Wissenschaft vor technische Herausforderungen bei ihrer Erforschung. Um  Einblick in diese komplexen Vorgänge zu erhalten, wird deshalb eine druckfeste Unterwasserkamera weltweit in bis zu 6000 Meter Tiefe eingesetzt. So müssen die Rhizaria nicht entnommen werden. Die Forschungsgebiete des PlanktonID-Projektes liegen im Humboldtstrom vor Südamerika, vor der Küste Namibias und Angolas im kalten Benguela-Strom und vor Mauretanien. Knapp 4 Millionen Bilder von diversen Zooplanktonorganismen und Partikeln wurden seit Beginn der Untersuchungen im Jahr 2012 vom GEOMAR Team gewonnen. Diese werden anschließend durch einen Identifikationsalgorithmus verschiedenen Kategorien zugeordnet. Diese Kategorisierung muss jedoch auf ihre Richtigkeit von Menschen überprüft werden, denn die sind (noch) besser in der Erkennung der Formenvielfalt als der Identifikationsalgorithmus. Und hierzu kann jeder auf PlanktonID spielerisch beitragen. Um einen Rhizaria tatsächlich einwandfrei zuordnen zu können, werden pro Bild 10 Identifikationen von Hobby-Wissenschaftlern benötigt. Hört sich nach Arbeit an, ist aber in einem Online-Puzzle verpackt. Auf den Ergebnis-Seiten wird der eigene Beitrag ersichtlich. Ein Großteil der 4 Millionen Bilder wurde bereits von PlanktonID Mitspielern bearbeitet. Aber es kommen immer wieder neue Bilddaten hinzu. Derzeit gilt es bei der Identifikation von Bildern zu helfen, die im Juni und September 2017 vor Mauretanien aufgenommen wurden. Der beste Nebeneffekt des Spiels und Lohn fürs Mitwirken ist der Einblick in die winzige Wunderwelt der Rhizaria, die fernab unserer Wahrnehmung existiert.

Ansprechpartner am GEOMAR sind: Dr. Rainer Kiko und Dr. Helena Hauss

Nicht nur an Silvester, sondern all auch an all den anderen Tagen des Jahres machen wir mancherorts die Nacht zum Tag. Mit Folgen für bestimmte Arten, unseren Schlaf aber auch für die Umwelt, wenn unnötige Ressourcen in die Erhellung der Nacht gesteckt wurden. Wie hell der Himmel wirklich ist, das kann eine App messen. Dieses Citizen Science Projekt untersucht, welche Sterne im urbanen Raum noch am Himmel zu entdecken sind, und damit, wie groß die Lichtverschmutzung ist. In Regionen, die keine künstlichen Lichtquellen aufweisen, können nachts noch bis zu 6000 Sterne entdeckt werden. In Berlin können nur einige 100 Sterne gesehen werden. Im Übrigen sind bewölkte Nächte aufgrund der Rückstreuung in der Stadt besonders hell.

Die ökologischen Folgen hierbei sind aber noch nicht genügend untersucht. Für viele Tiere ist die Dunkelheit wichtig. Zooplankton im Küstenmeer beispielsweise steigt vertikal oft nur im Schutz völliger Dunkelheit auf. Aber auch Zugvögel nutzen Sterne zur Orientierung und könnten künstliche Lichtquellen misinterpretieren. Wie die Dunkelheit weltweit schwindet, wird nur mit Hilfe von vielen Volontären zu beantworten sein. Der Physiker Dr. Christopher Kyba, der am Deutschen GeoForschungsZentrum forscht, hat daher das Citizen Science Projekt "Verlust der Nacht" initiiert. Jede und Jeder kann einfach mit dem Smartphone mitforschen und Sterne suchen, die aufgrund der städtischen Hintergrundbeleuchtung noch zu erkennen sind. Zur App.

Das Mitmachen sensibilisiert auch für das Thema Lichtverschmutzung, denn viele Lichter und Straßenbeleuchtungen strahlen unnötig, nicht abgeschirmt in die falsche Richtung oder mit ineffizienter Technologie. All das kann Unsummen verschlingen: Die Stadt Wien dimmt die nächtliche Straßenbeleuchtung nun schon eine Stunde früher (Reduktion um 50%) und wird damit 200.000 Euro pro Jahr sparen. Wer mehr über das Thema erfahren möchte, kann dem GFZ-Wissenschaftler auch auf Twitter folgen. Dies unter: @skyglowberlin. Das Deutsche GeoForschungsZentrum hat zudem kürzlich über das Thema Lichtverschmutzung berichtet. Sowohl die Intensität der künstlichen Aufhellung als auch die Ausdehnung der beleuchteten Fläche haben seit 2012 weltweit um rund 2 Prozent pro Jahr zugenommen. Mehr dazu hier.

Auch zum Handeln fordert der Wissenschaftler auf. In Planung ist beispielsweise ein Projekt (My Simulated Sky at Night), welches zeigt, wie Änderungen der Beleuchtungstechnologie die nächtliche Himmelhelligkeit positiv oder negativ beeinflussen würde. Daraus liessen sich direkt Handlungsoptionen ableiten. Mithilfe moderner LED-Technik beispielsweise ließe sich die Lichtemission mancherorts beträchlich reduzieren, ohne dass die Menschen dies als dunkler wahrnehmen.

Zur wissenschaftlichen Artikelsammlung zum Thema Lichtverschmutzung.

Ansprechpartner am GFZ ist: Dr. Christopher Kyba

Wissenschaftler können nicht überall sein und Reisen kostet immer Zeit. Die Entnahme von Bodenproben kann aber auch problemlos von (geschulten) Laien erfolgen. Hinzu kommt: Mikrobiell besondere und einzigartige Orte lassen sich häufig nur per Zufall finden. Naturbelassene, abgelegene Stellen mit üppiger Vegetation zum Beispiel oder auch Komposthaufen, Schlamm am Ufer eines Gartenteichs oder Bodenproben aus verrottendem Pflanzenmaterial können interessante Bodenbakterien enthalten. Hier ist Kreativität ist gefragt. Möglichst viele verschiedene natürliche Umgebungen beproben, heißt es. Saarländerinnen und Saarländer können Wissenschaftlern des Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung helfen, mikrobielle Schätze in ihrem Bundesland zu heben, indem sie diese Bodenproben entnehmen und einschicken. Unter dem Motto: Sample the Saarland. Die Wissenschaftler untersuchen die eingesendeten Bodenproben dann auf noch unbekannte Bodenbakterien, aus denen sich vielleicht eines Tages effiziente Wirkstoffe für die Medizin entwickeln lassen. Und es ist für alles gesorgt: Alle Interessierten erhalten ein Probennahme-Kit. Bei der Entnahme der Bodenprobe wird der exakte Ort mittels mobiler Webseite registriert. Die Wissenschaftler sind bemüht, individuell Feedback zu geben. Jeder Probensammler bekommt einen kurzen Bericht zugesendet, wenn ein typisches Bodenbakterium in der Probe oder etwas potentiell sehr Interessantes identifiziert werden konnte. So kann jeder Einzelne einen Beitrag zur wissenschaftlichen Grundlagenforschung leisten. Diese Grundlagenforschung in Deutschland ist deshalb wichtig, weil mikrobielle Schätze aus anderen Ländern rein rechtlich nur äußerst schwierig verwendet werden können.

Kontakt am HIPS: Sample the Saarland

Wer lieber noch ein wenig warten möchte, kann die gute Tat in den Frühling verschieben. Denn vorher werden Tagfalter (Schmetterlinge) nicht aktiv.

Schmetterlinge sind momentan die einzige Insektenordnung für die verlässliche Zählungen vorliegen. Sie werden in 16 europäischen Ländern regelmäßig nach derselben Methode erhoben und sind somit außergewöhnlich gut überregional vergleichbar. Beobachtete Rückgänge von Falterpopulationen können ein frühes Anzeichen für Gefährdungen andere Tierarten sein. Eine systematische Erfassung der Bestände ist deshalb besonders wichtig. Im Falle der Tagfalter gibt es eine wissenschaftlich anerkannte Untersuchungsmethode, die sowohl von Wissenschaftlern wie auch interessierten Laien angewendet werden kann. Im Rahmen des sehr erfolgreichen Tagfalter-Monitorings sammeln Freiwillige und Forscher, koordiniert durch das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Halle, seit 11 Jahren professionell Daten. Weitere interessierte Laien, die aktiv mitforschen wollen, werden immer gesucht. Ausführliche Informationen zu diesem Citizen Science Projekt "Tagfalter-Monitoring" finden sich in unserem ESKP Beitrag. Der nächste Tagfalter-Workshop findet vom 01.-03. März 2018 im Leipziger KUBUS auf dem Gelände des Helmholtz Zentrum für Umweltforschung statt.

Ansprechpartner am UFZ ist: Elisabeth Kühn

Der Große Wiesenknopf (Sanguisorba officinalis) ist ein Indikator für die biologische Vielfalt in seinen Lebensräumen. Viele Insekten nutzen ihn als Nektarquelle und für die Eiablage. Für zwei bemerkenswerte Schmetterlinge, den Hellen Wiesenknopf-Ameisenbläuling (Maculinea teleius) und den Dunklen Wiesenknopf-Ameisenbläuling (Maculinea nausithous), sind die roten Blütenköpfe sogar die alleinige pflanzliche Nahrung für ihre Raupen. Die Lebensräume des Großen Wiesenknopfes sind jedoch stark im Rückgang begriffen. Ursache dafür ist vor allem die intensive Bewirtschaftung des Grünlandes durch mehrfaches Mähen und Düngung, sowie die Aufgabe der Grünlandnutzung (UFZ-Broschüre). Die Teilnehmer des Projekts suchen von Juni bis September nach Vorkommen des Großen Wiesenknopfes Sanguisorba officinalis - einer typischen Grünlandpflanze. Auch die blütenbesuchenden Insekten sollten mitfotografiert werden. Die Koordinaten der Fundorte und Fotos werden dann auf der Webseite registriert. Ab sofort werden auch die zwei oben genannten Tagfalter-Arten mitbeobachtet. Diese seltenen oder gefährdeten Arten werden ansonsten häufig auf zu wenigen Untersuchungsabschnitten erfasst, um zuverlässige Aussagen zur Bestandsentwicklung machen zu können.

Ansprechpartner am UFZ sind: Dr. Karin Ulbrich und Prof. Dr. Joseph Settele

Allen vorgestellten Projekten der Helmholtz-Zentren ist gemein, dass Bürger relativ direkt und zeitnah ein Feedback zum geleisteten Beitrag bekommen. Das motiviert. Ein Beispiel dafür ist das gerade abgeschlossene Citizen Science Projekt "Fisch Detektive" des GEOMAR. Geprüft werden sollte inwieweit die Etikettierung von Fischen in Supermärkten in Deutschland richtig ist. Mit der Analyse eines Stücks aus der Erbinformation der Fischproben haben GEOMAR-Wissenschaftler untersucht, ob die Angaben zum wissenschaftlichen Namen korrekt waren. Das Hauptergebnis des Projektes findet sich hier.

Wer hier bei Helmholtz noch nicht fündig geworden ist, kann (lange) weiter stöbern. Im Online-Portal "Bürger schaffen Wissen" dürfte für jeden Geschmack etwas dabei sein. Die Plattform stellt in einer Gesamtschau Projekte zum Mitforschen vor und informiert über die Idee der Citizen Science, der Bürgerwissenschaft.

Am Helmholtz Zentrum für Umweltforschung:

• EU BON (2012-2017): European Biodiversity Observation Network
• RACE (2009-2012)
• EuMon (2005-2008): EU-wide monitoring methods and systems of surveillance for species and habitats of Community interest
  Ansprechpartner ist Dr. Dirk Schmeller.

• Erfassung der Flora und Fauna in den Schutzgebieten der Stadt Halle/ Saale (2014-2017)
  Ansprechpartnerin ist Dr. Sonja Knapp.

Am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung (in Kooperation):

• Der Ocean Sampling Day(OSD) fand mehrere Jahre lang im Rahmen des Wissenschaftsprojekts „Micro B3“ statt. Das Projekt hat das Ziel, die mikrobielle Diversität und Funktion näher zu erforschen. Neue Biotechnologien könnten daraus erwachsen, denn ein Bruchteil der Genome von Bakterien, Viren und anderem mikrobiellem Leben im Meer ist bisher erforscht.