Wie Satelliten die Biodiversität der Wälder überwachen – und was ihnen noch entgeht

Es hat fast etwas Magisches, einen Wald aus dem Orbit zu beobachten. Satelliten in Hunderten Kilometern Höhe können inzwischen die Kronendecke verfolgen, die Biomasse abschätzen und sogar zeigen, wie ein Wald „atmet“ und sich nach einem Sturm wieder erholt.

In der Forschung sind die Methoden dafür inzwischen erstaunlich weit. Eine grosse neue Übersichtsarbeit macht jedoch einen Haken deutlich: So viel Satelliten heute auch erfassen können, bei einigen der grundlegendsten Fragen darüber, was dort unten tatsächlich lebt, bleiben sie weiterhin weitgehend blind.

Geleitet wurde die Übersichtsarbeit von Jesús Aguirre-Gutiérrez, Associate Professor an der University of Oxford. Zu den Mitautorinnen und Mitautoren gehören Forschende aus dem Vereinigten Königreich, Mexiko, den USA, Südafrika und Japan.

Länder haben ein Datenproblem

Unter der wissenschaftlichen Debatte steckt ein sehr praktisches Problem.

Staaten, die den Globalen Biodiversitätsrahmen von Kunming–Montreal unterzeichnet haben – das Abkommen hinter dem bekannten Ziel, bis 2030 30 Prozent von Land und Meer zu schützen –, brauchen eine verlässliche und einheitliche Möglichkeit zu prüfen, ob sich die Biodiversität tatsächlich verbessert.

Schon im eigenen Land ist das schwierig. Über Gebiete hinweg, die abgelegen, riesig oder zu Fuss kaum zu durchqueren sind, wird es zum Albtraum.

Genau hier füllen Satelliten, LiDAR, Radar und luftgestützte Sensoren eine Lücke.

Die Übersichtsarbeit bündelt den aktuellen Stand dazu, wie diese Werkzeuge genutzt werden, um Veränderungen von Ökosystemen in grossem Massstab zu verfolgen. Damit liefern sie etwas, das klassische Erhebungen im Gelände kaum leisten können: konsistente, nahezu kontinuierliche Beobachtungen über gewaltige Teile des Planeten – gleichzeitig.

Warum Regenwälder im Mittelpunkt stehen

Tropische Wälder sind das zentrale Beispiel der Übersichtsarbeit – und das aus gutem Grund. Sie beherbergen ungefähr die Hälfte der weltweiten terrestrischen Biodiversität, bedecken aber nur einen kleinen Teil der Landoberfläche.

Gleichzeitig steigt der Druck auf diese Wälder: Klimawandel, Rodungen und allgemeine Störungen setzen ihnen zunehmend zu.

Worin Satelliten inzwischen wirklich stark sind, ist die Erfassung von Waldstruktur, Biomasse, Eigenschaften der Kronendecke und der Frage, wie diese Ökosysteme funktionieren.

Solche Daten erlauben es Forschenden, eine sonst schwer messbare Frage zu beantworten: Wie gut erholt sich ein Wald nach Schäden, wie widerstandsfähig ist er gegenüber weiteren Störungen, und wie passt er sich an veränderte Rahmenbedingungen an?

Genau das verstehen Ökologinnen und Ökologen im Kern unter Resilienz – und der Blick aus dem All erweist sich überraschend oft als besonders geeignet, um diesen Prozess zu beobachten.

Zwischen den Pixeln lesen

Satellitendaten können zudem als eine Art Stellvertreter für Biodiversität dienen und indirekte Hinweise auf funktionale und taxonomische Vielfalt liefern.

In geringerem Umfang deuten die Messungen auch auf genetische und evolutionäre Vielfalt hin.

Diese Stellvertretersignale werden zunehmend wertvoll für Ansätze wie die Essenziellen Biodiversitätsvariablen (Essential Biodiversity Variables), die darauf zielen, Biodiversität unabhängig von Werkzeugen oder Datenquellen vergleichbar zu messen.

Doch ein Stellvertreter bleibt ein Stellvertreter. Die Übersichtsarbeit betont offen, dass Fernerkundung – so leistungsfähig sie geworden ist – allein kein vollständiges Bild der Biodiversität liefert.

Was Satelliten weiterhin nicht sehen können

Einige der grundlegendsten Biodiversitätsfragen bleiben aus dem Orbit praktisch unsichtbar.

Artenumsatz, evolutionäre Geschichte oder genetische Vielfalt lassen sich mit heutiger Technik in Satellitendaten nicht eindeutig ablesen. Dafür braucht es weiterhin „Stiefel am Boden“: Forschende, die vor Ort zählen, beproben und beobachten.

Damit stehen Satellitendaten und Feldökologie nicht in Konkurrenz – sie ergänzen sich. Fehlt eine der beiden Perspektiven, geraten Biodiversitätsbewertungen schnell ins Wanken.

„Fernerkundung verändert grundlegend, wie wir Biodiversität und Veränderungen von Ökosystemen in grossen Massstäben beobachten können“, sagte Aguirre-Gutiérrez.

„Satelliten liefern heute beispiellose Informationen über Waldstruktur und -funktion und helfen uns zu verstehen, wie Ökosysteme auf Störungen reagieren.“

„Das ist jedoch keine vollständige Lösung. Viele Dimensionen der Biodiversität sind aus dem All weiterhin schwer direkt zu beobachten, weshalb die Kombination von Satellitendaten mit Feldbeobachtungen entscheidend bleibt.“

„Zukünftige Satellitenmissionen werden das Spektrum dessen, was wir messen können, weiter ausdehnen, aber das Monitoring der Biodiversität wird immer davon abhängen, mehrere Belegquellen zu integrieren.“

Die nächste Satellitengeneration

Die Übersichtsarbeit verweist auf eine neue Welle an Satellitenmissionen und auf präzisere Sensortechnik, die bevorsteht: bessere hyperspektrale Bildgebung, fortschrittlicheres LiDAR und verbesserte Radarsysteme.

Diese Weiterentwicklungen dürften in den kommenden Jahren spürbar erweitern, was sich aus dem Orbit messen lässt, und einige heutige blinde Flecken bei der strukturellen und funktionalen Überwachung verkleinern.

Die tiefsten genetischen und evolutionären Fragen werden allerdings voraussichtlich noch eine Zeit lang ausser Reichweite von Satelliten bleiben.

Warum eine Studie wie diese wichtig ist

Wälder bedecken etwa 31 Prozent der Landfläche der Erde und spielen eine enorme Rolle bei der Klimaregulation. Ihre Gesundheit ist damit zentral dafür, ob die Welt ihre Naturschutzziele überhaupt erreicht.

Trotzdem ist das globale Biodiversitätsmonitoring derzeit lückenhaft und unvollständig – besonders in tropischen Regionen, also genau dort, wo Satellitendaten theoretisch am meisten helfen könnten.

Die Autorinnen und Autoren stellen Satelliten nicht als Wundermittel dar, selbst wenn sich die Technologie rasant verbessert.

Damit der Globale Biodiversitätsrahmen tatsächlich funktioniert, müssen Fernerkundung, Feldökologie und neuere Ansätze wie die Essenziellen Biodiversitätsvariablen zusammengeführt werden, statt alles auf eine einzelne Methode zu setzen.

Wie Aguirre-Gutiérrez zum Schluss festhielt, wird Biodiversitätsmonitoring immer darauf hinauslaufen, mehrere Belegquellen zu kombinieren – unabhängig davon, wie scharf der Blick aus dem All irgendwann wird.