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Umwelt

12.08.2022

Künstliche Intelligenz überwacht invasive Pflanzen

Mehr als 1.100 der 4.000 Pflanzenarten in Österreich sind in unseren Ökosystemen nicht heimisch. Einige davon wurden von der EU als invasiv, also sich rasch ausbreitend, klassifiziert, verursachen kostenintensive Schäden an der Infrastruktur, bedrohen die heimische Artenvielfalt und belasten das Gesundheitswesen. Der Handlungsbedarf ist groß, weshalb jedes EU-Mitgliedsland bereits 2014 dazu verpflichtet wurde, die eigene Flora zu schützen und die Verbreitung invasiver Arten einzudämmen.

Der Kanadischen Goldrute, dem Riesen-Bärenklau, dem Indischen Springkraut und dem Staudenknöterich stehen in Österreich kaum Fressfeinde gegenüber. Dadurch können sie sich uneingeschränkt verbreiten, übernehmen ökologische Nischen und verdrängen sukzessive heimische Pflanzen. Monokulturen und die damit einhergehende Reduktion der Artenvielfalt sind in wenigen Jahren die Folge.

Diese invasiven Pflanzen schmälern auch den Ertrag der Landwirtschaft. So hat sich das Ragweed (Ambrosia) bei den österreichischen Bauern im Osten des Landes aufgrund der äußerst schwierigen Bekämpfung zum echten Problemkraut entwickelt. Der Überlebenskünstler produziert pro Pflanze bis zu 60.000 Samen, jeder von ihnen bleibt 40 Jahre keimfähig und übersteht auch strengen Frost.

Aber nicht nur der Wind trägt zur natürlichen Verbreitung der Pflanze bei. Die Samen des Korbblütlers haften aufgrund ihrer Dornen sehr leicht – so auch auf den Gerätschaften der Landwirte. Ob an den Reifen oder den eigenen Schuhen – während der Bauer seiner Arbeit nachkommt, sät er ungewollt oft gleich die nächste Generation Ragweed aus. Mit genug Wasser und Nährstoffen kann sich dieser Neophyt sogar großflächig ausbreiten und Grund für erhebliche Ertragsverluste sein.

Die kostenschonendste Möglichkeit für Gemeinden und andere Grünraummanager, die Bedrohung durch Neophyten zu minimieren, ist die Beseitigung der Pflanzen in der frühen Wachstumsphase. Die Herausforderung dabei: Die Gewächse müssen früh erkannt werden. Solange sie noch im jungen Wachstumsstadium sind, lassen sie sich mit deutlich niedrigerem finanziellem Aufwand unschädlich machen.

Groß-Enzersdorf überwacht invasive Neophyten

Unzureichende Methoden haben nicht nur nachhaltige ökologische und wirtschaftliche Folgen, sondern lösen möglicherweise Strafzahlungen für Bund und Länder aus. Ein informiertes Neophyten-Management bedarf dabei eines nachvollziehbaren Monitorings, um die notwendigen Schritte begründen und kostengünstig umsetzen zu können.

Neben vielen anderen pflanzlichen Eindringlingen steht auch der Staudenknöterich auf der schwarzen Liste der EU. Ursprünglich in Asien beheimatet, wurde er als Zierpflanze eingeführt. Sein rasantes Wachstum wird vom ­wärmeren Klima begünstigt. Dabei verdrängen seine dichten Bestände aber nicht nur die heimische Vegetation: Denn die Triebe sind so robust, dass sie Mauern und Asphaltschichten von fünf Zentimeter Dicke durchbrechen – so geschehen an der historischen Stadtmauer in Groß-Enzersdorf.

Wie kann man der schädlichen Flora Herr werden? Die Stadtgemeinde Groß-Enzersdorf hat sich mit ihrem Problem an das von Peter Comhaire und Robin Sandfort gemeinsam mit Johannes Kröpfl und Matthias Brandstetter gegründete Unternehmen micromacro GmbH mit Sitz in Wien (micromacro.at) gewandt.

Die von ihnen entwickelte KI (künstliche Intelligenz) kann in entsprechenden Videodaten invasive Neophyten bereits ab einer Wuchshöhe von nur 20 cm identifizieren und mittels GPS-Koordinaten lokalisieren. Die Auswertungsergebnisse zeigen den aktuellen Ausbreitungsstand, der dann, solange die Pflanzen noch klein sind, kostenschonend entfernt werden kann.

Bürgermeisterin Monika Obereigner-Sivec: „Im Bereich rund um die historische Stadtmauer von Groß-Enzersdorf hat sich in der Vergangenheit an einigen Stellen der Staudenknöterich angesiedelt. Diese invasive Pflanze dauerhaft zu entfernen und damit die Stadtmauer zu schützen, hat einen sehr hohen Instandhaltungsaufwand mit sich gebracht. Für einen Bruchteil dieser Kosten können wir mit dem Monitoring System von micromacro ab sofort die Verbreitung dieser Pflanze in der gesamten Stadt beobachten. So können unsere Bauhofmitarbeiter die invasiven Pflanzen systematisch bekämpfen und wir vermeiden hohe Instandhaltungs- bzw. Reparaturkosten.“

Reinhard Pusch, seinerseits Stadtrat für nachhaltige Stadtentwicklung und Digitalisierung in Groß-Enzersdorf, ist ebenfalls beeindruckt:  „Mit dieser innovativen Software liegt uns ein einfaches wie starkes Werkzeug in Händen, um invasive Neophyten zu entdecken. Schon eine im Handel erhältliche Videokamera reicht aus, um das von der KI benötigte Bildmaterial aufzunehmen. Unsere Gemeindearbeiter können die betroffenen Bereiche jederzeit und völlig selbstständig abfahren und die Aufnahmen durchführen. Die daraus entstandenen Bildmaterialien werden DSGVO-kompatibel anonymisiert, ausgewertet und die Bestände automatisch ins Geoinformationssystem (GIS) der Stadt eingespeist.“

Zu Zeiten Maria Theresias ursprünglich aus China importiert, gehört auch der Götterbaum zu den invasiven Neophyten. Mit einer Wuchsgeschwindigkeit von bis zu drei Metern pro Jahr kann er bis zu 30 Meter hoch werden. Lässt man ihn gedeihen, so können seine Wurzeln massive Schäden an Schutzbauwerken, Straßen und Gebäuden anrichten.

Da liegt es auf der Hand, dass Gottfried Rotter, Groß-Enzersdorfer Stadtrat für Infrastruktur, Interesse an einem kostengünstigen und einfachen Lösungsweg hat: „Invasive Pflanzen wie der Götterbaum durchbrechen innerhalb weniger Jahre ein Straßenfundament. Solche Schäden zwingen uns, vom Mehrjahresplan abzuweichen und zusätzliches Geld der Gemeinde auszugeben, um Schäden zu beseitigen. Dank des Monitoring-System von micromacro konnten wir früher eingreifen und Straßenschäden vorbeugen.“

Ein gezieltes Monitoring und die passenden Bekämpfungsmaßnahmen gehen Hand in Hand. Allerdings steht der Götterbaum in Europa kaum natürlichen Gegnern gegenüber. Richtig eingesetzt gibt es aber auch auf ihn eine Antwort:
Nach acht Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit an der BOKU in Wien, wurden Boden- und Welkepilze als gezielte Gegenspieler des Götterbaumes entdeckt.

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