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Jahresbericht 1998

Das Weltregister wandernder Tierarten (Global Register of Migratory Species - GROMS)

Klaus Riede, ZFMK

Zoologisches Forschungsinstitut und Museum Alexander Koenig (ZFMK)
Adenauerallee 160
53113 Bonn

 

Die großen Wanderungen zahlreicher Tierarten gehören zu den faszinierendsten Phänomenen der Zoologie. In den letzten Jahren sind durch neue Methoden und Experimente wesentliche wissenschaftliche Fortschritte erzielt worden, die jedoch nur für den Vogelzug zusammenfassend dargestellt wurden. Eine vergleichende Darstellung, die auch andere wandernde Tiergruppen berücksichtigt, liegt mittlerweile fast 20 Jahre zurück (Baker 1980). Natürlich hat die Wissenschaft auch bei der Analyse des Wanderverhaltens von Walen, Fledermäusen, Wiederkäuern, Schildkröten, Fischen und sogar Wirbellosen neue Erkenntnisse gewonnen, die jedoch meist als verstreute wissenschaftliche Einzelpublikationen vorliegen. So konnten beispielsweise durch genetische Verwandtschaftsanalysen bisher unbekannte Wanderwege bei Fledermäusen und Walen nachgewiesen werden. Durch Satellitentelemetrie wurden Individuen teilweise über Jahre verfolgt, ihre Zugwege sind mittlerweile direkt im Internet abrufbar (http://lo.san-ev.de/natdet/storch.htm).

Ziel des "Weltregisters wandernder Tierarten"("Global Register of Migratory Species" - GROMS) ist die Zusammenfassung und elektronische Bereitstellung zoologischer Informationen über wandernde Tierarten. Dabei stehen angewandte Aspekte des Arten- und Naturschutzes im Vordergrund. GROMS ist ein vom Bundesumweltministerium gefördertes Forschungs- und Entwicklungsvorhaben und stellt einen deutschen Beitrag zu dem in Rio 1992 etablierten "Clearinghouse"-Mechanismus zur Dokumentation der Biodiversität dar. GROMS dient insbesondere der wissenschaftlichen Unterstützung der Bonner Konvention zum Schutz wandernder Tierarten. Seit 1979 schützt dieses internationale Übereinkommen wildlebende Tiere, die während ihrer zyklischen Wanderungen eine oder mehrere nationale Zuständigkeitsgrenzen überqueren. Zusätzliche Regionalabkommen etwa zur Erhaltung von Kleinwalen in der Nord- und Ostsee (ASCOBANS) oder zur Erhaltung der Fledermäuse in Europa (Eurobats) wurden zum Schutz besonders gefährdeter Tiergruppen ins Leben gerufen.

Um neben der politischen Definition der Bonner Konvention auch wissenschaftlichen Kriterien zu genügen, erfaßt das Weltregister innerhalb der großen Flächenstaaten auch Arten, deren Wanderwege länger als 100 km sind. Darüber hinaus sollte das Weltregister auch potentiell wandernde Arten erfassen, über deren Wanderungsverhalten zu wenig bekannt ist. Mittels der Datenbank können dadurch Wissenslücken genau aufgezeigt und Untersuchungsbedarf angemeldet werden. Ein Novum stellt dabei die geplante Integration eines geografischen Informationssystems (GIS) dar. Hierdurch kann eine Verbindung zu anderen GIS-Datenbanken hergestellt werden, die beispielsweise Aussagen zur Habitatqualität oder den Auswirkungen von Klimaänderungen ("Global change") enthalten.

Abb. 1

a)

b)

a) Verbreitungskarten werden im Geografischen Informationssystem als Linien oder Polygone dargestellt. Diese können in andere GIS-Systeme (etwa zur Landnutzung) exportiert werden und benötigen nur ein Zehntel des Speicherplatzes von Bilddarstellungen. Durch Anklicken der Polygone können zugehörige Informationen aus der Datenbank abgerufen werden. Im Beispiel wurden die Verbreitungsgebiete der Fuchsammer (Passerella iliaca) abgefragt. Die nördliche Unterart P. i. unalaschcensis überwintert weiter südlich als P. i. townsendi und ist somit ein Beispiel für den Übersprungszug ("leapfrog pattern"). Die Monate der Anwesenheit sind als einfache Zahlen in den Feldern "From" und "To" codiert. Mitgliedsstaaten der Bonner Konvention sind grün markiert.

b) Projektion und Maßstab - hier von Zugwegen - können im GIS leicht verändert werden.

 

 

 

Mittlerweile sind im Worldwide Web umfangreiche zoologische Datenbestände on-line abrufbar. So stellt das "World Conservation Monitoring Center" (WCMC) Informationen zu bedrohten Arten der "Roten Liste" bereit (URL). Mehrere Initiativen beschäftigen sich mit der digitalen Erfassung der Biodiversität, wie z.B. Species2000 oder Fishbase (URLs). In der Zukunft werden diese unterschiedlichen Datenbanken vernetzt unter einer einheitlichen Benutzeroberfläche zugänglich sein - mehrere Initiativen beschäftigen sich mit der Erarbeitung geminsamer Datenbankstandards. Bis dahin ist es jedoch noch ein weiter Weg, so daß für GROMS ein eigenständiges Datenbankkonzept entwickelt wurde.

Abb. 2: Blockdiagramm GROMS Datenmodell.

Vereinfachtes Datenmodell des "Global Register of Migratory Species". Die relationale Datenbankstruktur ermöglicht die hierarchische Organisation taxonomischer Beziehungen, wobei einzelne Populationen die kleinsten Einheiten bilden. Sie können mit geographischen, logistischen und bibliographischen Informationen verknüpft werden. Hierdurch stehen alle Literaturangaben zu den eingegebenen Informationen zur Verfügung.

GROMS verbindet eine relationale Datenbank mit einem geografischen Informationssystem. Bei einer relationalen Datenbank werden die unterschiedlichen Informationen auf verschiedene Tabellen verteilt, die dann logisch miteinander verknüpft werden. Hierdurch werden Mehrfacheingaben vermieden, die Datenbank wird dadurch leistungsfähiger. So wird beispielsweise die Adresse eines Experten nur einmal abgespeichert, aber mehrfach verknüpft, wenn dieser Experte mehrere Publikationen verfaßt hat. Bei einer Adressänderung braucht die Adresse entsprechend nur einmal geändert werden.

Die taxonomische Grundeinheit der Datenbank ist nicht die Art, sondern die Population, weil bei vielen Arten Teilpopulationen unterschiedliche Brut- und Überwinterungsgebiete oder Zugwege haben (siehe Abb. 1). Die Populationstabelle ist hierarchisch mit den übergeordneten zoologischen Kategorien (Art, Familie, Klasse) verknüpft. Die Tabellen enthalten Informationen zum Wanderverhalten, Habitat, Populationszahlen und Bedrohung. Weitere Tabellen beinhalten Adressen von Organisationen und Experten. Durch eine integrierte Literaturdatenbank sind alle Einträge zitierbar.

Als besonders schwierig erwies sich die Kombination der Datenbank mit einem Geografischen Informationssystem, da hierfür unterschiedlichste Standards existieren. Bei Tierwanderungen muß natürlich auch die Zeitdimension berücksichtigt werden. Verbreitungsdaten sind beispielsweise die geografischen Koordinaten von Fundorten, Wanderwege in Form von Linienelementen, oder Verbreitungsgebiete, die als flächenhafte Darstellungen (Polygone) größere Areale umfassen (Abb. 1). In geografischen Informationssystemen werden diese als Punkte, Linien und Polygone bezeichnet.

Verbreitungskarten basieren immer auf Punktdaten, etwa von gesammelten Exemplaren oder Einzelbeobachtungen. Die hieraus erstellten Umrißkarten, wie man sie beispielsweise in Vogelbestimmungsbüchern findet, sind von sehr unterschiedllicher Qualität. Vielfach werden die äußersten Verbeitungspunkte verbunden, so daß ein kontinuierliches Verbeitungsgebiet vorgetäuscht wird, das natürlich meist nicht gegeben ist.Andere Karten entstehen durch Interpretation: beispielsweise wird das Verbreitungsgebiet eines Regenwaldbewohners mit der Gesamtverbreitung des Habitats Regenwald gleichgesetzt. (in gleicher Weise Klimadaten, Höhenlinien).

Leider sind die zugrunde liegenden Annahmen bei den meisten zoologischen Verbeitungskarten nicht dokumentiert. Auch Projektion und Maßstab werden meist nicht angegeben, was die Übertragung in das GIS sehr erschwert. Schließlich muß beurteilt werden, ob der Autor mit kartographischer Exaktheit vorging oder künstlerische Freiheit walten ließ.

Die Umwandlung der Verbreitungskarten in Polygone erfordert eine Georeferenzierung. Den Umrißkarten werden dabei eindeutige geografische Koordinaten zugewiesen, die unabhängig von der verwendeten Projektion und auch beim Export in andere geografische Informationssysteme beibehalten werden. Derartige Polygone können mittels geographischer Informationssysteme schnell in anschauliche Karten umgesetzt werden, wobei Projektion und Maßstab leicht verändert werden kann (Abb. 1b). Zusätzliche Informationen zu den Polygonen sind per Mausklick aus der Datenbank abrufbar. Die zoologischen Verbreitungskarten können nun mit anderen Umweltkarten "verschnitten" werden. Hierzu gehören beispielsweise Karten zur Landnutzung, zum Bevölkerungsdruck oder geplanten Großprojekten wie Verkehrswegen oder Staudämmen.

Neben flächenhaften Verbeitungskarten liegen vielfach Informationen zu einzelnen Beobachtungspunkten vor, die durch Angabe der geografischen Koordinaten genau bestimmt sind. Dabei kann es sich beispielsweise um Rast- oder Brutgebiete für Vögel oder Überwinterungshöhlen von Fledermäusen handeln (Abb. 3). Die Erhaltung dieser Sammelpunkte ist für die Art oft lebenswichtig, selbst wenn diese nur zu kurzen Zwischenstops genutzt werden. In der Datenbank werden diese Gebiete als sogenannte "Observation points" abgespeichert. Die Gebietsinformationen werden dann mit den dort vorkommenden Arten verknüpft, die einfach über komfortable "Dropdown" Menüs auswählbar sind. In gleicher Weise wird die zugehörige Quellenangabe eingegeben. Mit diesem Datenmodell lassen sich auch Daten von bestimmten Beobachtungspunkten abbilden. Hierbei handelt es sich etwa um jährliche Vogelzählungen, die teilweise Jahrzehnte umfassen und somit wertvolle Zeitserien zur Bestandsentwicklung darstellen. So werden zur Zeit handschriftliche Aufzeichungen zumVogelzug in Gibraltar eingegeben, die dort seit 1960 erhoben werden. Weitere Punktdaten sind beispielsweise "Katastrophen" wie das Pallas- Tankerunglück, bei dem im Oktober 1998 im Nationalpark Wattenmeer durch Ölverschmutzung zahlreiche Zugvögel getötet wurden.

Abb. 3

Eingabeformular für "Observation Points". Die Unterformulare für Literatur und vorkommende Arten sind über Registerkarten abrufbar.)

Der Abruf der eingegebenen Informationen erfolgt über eine benutzerfreundliche Oberfläche, die sowohl geografische als auch nach thematische Abfragen erlaubt. Der Benutzer könnte etwa fragen:

- Welche Länder umfaßt das Verbreitungs/Brut/ Zuggebiete der Art S?

- Bestandsdaten zur Art A

Um Entwicklungsaufwand zu sparen, sollte die Oberfläche sowohl im Internet als auch für die CD einsetzbar sein . In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Professor Dr. K. Greve (Geografisches Institut der Universität Bonn) entstand ein Prototyp für einen Auskunftsplatz, der am Beispiel von Fledermaushöhlen bereits auf dem experimentellen Kartenserver der Arbeitsgruppe Greve (EXSE) veröffentlicht wurde und große Resonanz fand (Abb. 4). Die Darstellungsform ist sowohl für die Belange des Fledermaussekretariats als auch für das Kleinwalsekretariat geeignet, die sich in Zukunft auch an der Datenerfassung beteiligen werden.

 

 

Abb. 4

Entwurf des Auskunftplatzes GROMS. Die interaktive Karte zu Fledermaushöhlen ist funktionsfähig über den WWW-Mapserver des Geographischen Institutes abrufbar. In Zukunft können auch Sachinformationen über die rechten Teilfenster abgerufen und in Berichten (untere Fenster) dargestellt werden. Die Aufteilung des Karten- und Berichtsteils ist frei verschiebbar. Die frühe Bereitstellung eines Prototyps erhöht den Bekanntheitsgrad des Projekts und führte bereits zu Datenaustausch und neuen Kooperationen.

Abschlußbemerkungen:

Vielfach ist eine Kluft zwischen den Fragestellungen rein wissenschaftlicher Untersuchungen und den Anforderungen des Arten- und Naturschutzes zu beobachten. Die Datenbank wurde daher so konzipiert, daß sowohl Belange des Naturschutzes als auch wissenschaftliche Fragestellungen abgedeckt werden. Die moderne Zivilisation bedroht wandernde Tierarten auf vielfältige Weise:

Zäune und Hochspannungsleitungen zerschneiden uralte Wanderrouten, Bejagung oder die Zerstörung wichtiger Rastplätze kann gesunde Bestände innerhalb weniger Jahre auf ein bedrohliches Minimum reduzieren. Mittlerweile sind auch die ersten Auswirkungen globaler Klimaänderungen auf wandernde Tierarten nachweisbar. Durch internationale Schutzabkommen versuchen Wissenschaftler und Artenschützer, die schlimmsten Folgen zu verhindern, wobei teilweise beeindruckende Erfolge erzielt wurden. Die Bonner Konvention zum Schutz wandernder Tierarten feiert 1999 in Bonn ihren 20. Geburtstag ein guter Zeitpunkt für eine Zwischenbilanz und eine Darstellung der geplanten neuen Initiativen, zu denen beispielsweise das Europäisch-Afrikanische Wasservogelabkommen oder die Übereinkunft zum Schutz der Kleinwale gehören.