Das deutsch-russische Projekt Icarus zur Tierbeobachtung aus dem All hat am 10. September 2020 den wissenschaftlichen Betrieb aufgenommen. Ein Jahr später zieht Projektleiter Martin Wikelski von der Universität Konstanz ein Zwischenfazit: Es laufe viel besser als gedacht. Erst jetzt im Weltall sehe man, dass das System funktioniert. Vorher hätte man es nicht testen können. Weltweit könne man nun ganze Tierarten verfolgen, wie beispielsweise Geier im Himalaya. Mit ihren Messdaten könnten Wetterdaten generiert werden, die keine Wettersonde so je erfassen könnte. Auch im Hinblick auf das Verhindern einer weiteren Pandemie könnte das Tiermonitoring hilfreich sein: Wanderungsbewegungen von Tieren könnten demnach Aufschluss zur Übertragung von Krankheitserregern auf den Menschen geben.

Als nächstes soll daran gearbeitet werden, dass die Sender der Tiere noch kleiner und leichter werden. Außerdem sollen die Geräte einfache Berechnungen auch selbst durchführen können, damit die an die ISS übertragene Datenmenge nicht mehr so groß ist.

Tiere aus dem Weltraum verfolgen

"Icarus" steht für Internationale Kooperation zur Beobachtung von Tieren aus dem Weltraum (International Cooperation for Animal Research Using Space). Um die Bewegungen von Tieren wie Störchen, Amseln, Fledermäusen und Wasserschildkröten verfolgen zu können, wurden Tausende von ihnen mit Minisendern ausgerüstet und die Messdaten an eine Empfangsstation im All übertragen - an die Internationale Raumstation (ISS).

Im Oktober 2017 wurde ein Bordcomputer zur ISS transportiert, am 15. Februar 2018 eine Antenne zum Empfang der Signale. Zwei russischen Kosmonauten montierten diese am 15. August 2018 bei einem Außeneinsatz an der ISS. Beteiligt sind an Icarus neben dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR, die russische Raumfahrtbehörde Roskosmos, das Max-Planck-Institut für Ornithologie in Radolfzell und die Universität Konstanz.

Die Funktion der ISS bei Icarus

Die Internationale Raumstation fliegt alle 90 Minuten um die Erde, jedes Mal auf einer anderen Bahn. Nähert sich die ISS einem Minisender, erwacht dieser aus dem energiesparenden Standby-Modus und funkt Daten an die Raumstation. Dafür hat der Sender drei Sekunden Zeit, dann ist die ISS außer Reichweite.

Der "Icarus"-Minisender

Die Icarus-Minisender sind Spezialanfertigungen, denn sie müssen extrem klein, überaus robust und äußerst leistungsstark sein, um auch nach Monaten oder Jahren und bei jedem Wetter Daten an eine bis zu 800 Kilometer entfernte Empfangsstation im Weltall funken zu können. Die Sender haben GPS, einen Lithium-Ionen-Akku und Solarzellen auf dem Gehäuse, mit denen der Akku wieder aufgeladen wird. Die Sender sind nur fünf Gramm schwer und etwa so groß wie eine Eurocent-Münze, damit überwachte Tiere sich weiterhin ungehindert bewegen können.

Maximal fünf Prozent des Körpergewichts

Die Sender sind nur fünf Gramm schwer und etwa so groß wie eine Eurocent-Münze.

Generell darf ein Sender nicht mehr als fünf Prozent des Körpergewichts eines Tieres ausmachen. Nach eigenen Angaben werden bei Icarus nur Projekte ausgewählt, bei denen der zu erwartende Nutzen die möglichen Folgen für die Tiere überwiegt. Jede Studie muss im Vorfeld von den zuständigen Behörden genehmigt und so durchgeführt werden, dass die Ergebnisse die größtmögliche Aussagekraft besitzen. Die Forschungsergebnisse werden in die Online-Datenbank MoveBank eingespeist und sind frei zugänglich.

Bekannte Routen retten Vögel

In einer Icarus-Studie wird das Zugverhalten von mehr als 2.000 Amseln und Drosseln in Europa, Russland und Nordamerika untersucht. Das Wissen, wie und wohin Zugvögel fliegen, lässt sich zu ihrem Schutz nutzen. Manchmal kommt es vor, dass im Frühjahr deutlich weniger Vögel als im Vorjahr von dort zurückkehren, wo sie den Winter verbracht haben. Wissenschaftler können dann mithilfe der Senderdaten die bevorzugten Rastplätze der Zugvögel erkennen und anregen, dort Schutzgebiete einzurichten.

Auf die geplanten leichteren Sender wartet auch der LBV

Eine Amsel mit Icarus-Minisender

Im Laufe der nächsten Jahre soll das Gewicht der Sender auf nur noch ein Gramm sinken. Darauf wartet auch der Landesbund für Vogelschutz in Bayern (LBV). Mit so leichten Sendern wäre es möglich, auch kleine Vögel wie den Ortolan mit einem Sender zu versehen. Bei dieser Art ist die Population in Bayern innerhalb der letzten 20 Jahre um mehr als die Hälfte geschrumpft. Der LBV betreibt deshalb ein Artenhilfsprogramm für den Ortolan und wüsste gern mehr darüber, wo sich die verbliebenen Vögel wann wie lange aufhalten. Auch Fledermäuse würde der LBV gerne mit Sendern ausstatten. Bei ihnen ist allerdings nicht nur das Gewicht des Senders eine Herausforderung, sondern auch dessen Energieversorgung. Der Akku wird von Solarzellen wieder aufgeladen. Fledermäuse sind allerdings nachtaktiv und zeigen sich daher nur selten im Sonnenlicht.

Einsatz gegen Vogelgrippe

In Zukunft soll Icarus auch die Ausbreitung von Infektionskrankheiten verhindern oder zumindest eindämmen. Dazu werden von der ISS aus die Positionsdaten von Enten gesammelt. Milliarden Vögel brüten im Sommer in Sibirien und verbringen den Winter in Afrika oder Südostasien. Was sie in der Zeit dazwischen tun und welche Routen sie fliegen, ist jedoch kaum bekannt. Diese Informationen wären aber hochinteressant, denn Enten können ansteckende Krankheiten wie die Vogelgrippe und antibiotikaresistente Bakterien übertragen. Die Icarus-Forscher planen deshalb, Enten in Sibirien auf Krankheitserreger zu testen und mit Sendern auszustatten. Anschließend wollen sie die Flugrouten der Vögel verfolgen, um zu sehen, wie sich Krankheitserreger unter den Tieren ausbreiten.

Tiere warnen vor Erdbeben

Elefanten können möglicherweise Erdbeben im Voraus spüren.

Auch als Frühwarnsystem bei Naturkatastrophen soll Icarus zum Einsatz kommen. Manche Tiere verhalten sich vor Erdbeben und Vulkanausbrüchen merkwürdig. Vor dem verheerenden Seebeben 2004 in Südostasien flohen etwa in Sri Lanka Elefanten ins Landesinnere. Einige Menschen folgten ihnen und retteten so ihr Leben. Das Max-Planck-Institut für Ornithologie in Radolfszell möchte nun testen, ob Tiere als biologisches Frühwarnsystem für Naturkatastrophen dienen können. Die Wissenschaftler haben bereits die Bewegungen von Ziegen am Ätna mit Sendern verfolgt und ihr Verhalten kurz vor Vulkanausbrüchen studiert. Mit den Icarus-Sendern wollen sie in Zukunft auch Tiere beobachten, die in abgelegenen oder unbewohnten Regionen leben.

Ein "Handy" für die Störche

Störche lassen sich schon länger per Funk verfolgen, weil sie große Vögel sind und deshalb auch größere Sender tragen können.

Schon vor Icarus haben Forscher die Flugrouten von Vögeln verfolgt. Andrea Flack und Máté Magy vom Max-Planck-Institut für Ornithologie etwa haben im Frühjahr 2014 eine Gruppe von 27 Störchen besendert, die gemeinsam in den Süden geflogen ist. Nach einer detaillierten Auswertung der GPS-Koordinaten und Bewegungsdaten konnten sie im Mai 2018 Ergebnisse präsentieren: In der Reisegruppe der Störche gibt es Leitvögel. Diese leiten die Gruppe zu Regionen mit günstiger Thermik, wo die Vögel von der aufsteigenden Warmluft in die Höhe gezogen werden. So können sie von aktivem Flug in den Segelflug übergehen und dabei viel Energie sparen.

Suche nach der günstiger Thermik

Energiesparer kommen weiter.

Die Auswertung der GPS-Daten zeigt die Flugbahnen der Leitvögel genau. Diese müssen ihre Bahnen immer wieder anpassen, erklärt Forscher Máté Nagy. Die nachfolgenden Tiere sind langsamer und verlieren schneller an Höhe. Um den Anschluss an die Gruppe nicht zu verpassen, müssen sie deshalb häufiger mit den Flügeln schlagen. Noch etwas können die Biologen nach Analyse der Daten vorhersagen: Die effizienteren Flieger reisen bis nach Westafrika, während die schlechteren Flieger in Südeuropa überwintern.

Segelflieger fliegen bis Nordafrika

Von den Flugfähigkeiten hängt nicht nur die Position innerhalb der Gruppe ab. Wie lange ein Vogel im Segelflug dahingleiten kann, verrät offensichtlich auch, wo er den Winter verbringen wird. Tiere, die viel mit den Flügeln schlagen, nehmen die rund 1.000 Kilometer lange Route nach Südspanien, wo sie auf Müllhalden ausreichend Nahrung finden können. Leittiere dagegen, die mit weniger Flügelschlägen auskommen, fliegen fast 4.000 Kilometer bis nach Nordafrika. "Der Weg und das Ziel eines Storchs hängen also unter anderem auch davon ab, wie effizient er fliegen kann", so Martin Wikelski, Direktor am Max-Planck-Institut für Ornithologie.