Mit Mikrofonen den Affen auf der Spur
Wie viele Schimpansen leben in den Regenwäldern - und wo genau? Eine neue Erkennungssoftware soll bei der Beantwortung dieser Frage helfen. Sie analysiert Tonbandaufnahmen, die von Menschen alleine nicht ausgewertet werden könnten.
Der Ruf eines Schimpansen, aufgenommen im Taï-Nationalpark in Westafrika, unweit der Grenze zu Liberia. Seit 30 Jahren gibt es hier eine Forschungsstation. Prof. Christoph Bösch hat sie aufgebaut. Er ist der Direktor der Abteilung Primatologie am Leipziger Max-Planck-Institut für Evolutionäre Anthropologie.
"Taï-Schimpansen leben in einem dicken, dichten Urwald und haben so sich anpassen müssen, an diese Umweltbedingungen. Schimpansen, die in Tansania leben, leben in viel offeneren Habitaten und haben dadurch auch viele neue einzigartige Verhaltensmusteer entwickelt."
Das wissen die Forscher dank jahrzehntelanger Beobachtungen im Regenwald, sagt Stefanie Heinicke, die im Rahmen ihrer Masterarbeit für das Projekt arbeitete. Was die Forscher jedoch nicht wissen, ist, wie viele Schimpansen und andere Affen noch in den Regenwäldern leben.
"Weil die Datenlage so schlecht ist, ist es schwer da eine Voraussage zu machen."
"Geräusche für ein Monitoring nutzen"
Die neue Erkennungssoftware könnte das Problem lösen. Die Idee dazu hatte die Kanadierin Dr. Ammie Kalan, während sie durch den Wald lief, um Schimpansen zu beobachten und zu kartieren. Der Zeitaufwand war enorm, erinnert sie sich. Dabei fiel ihr auf, dass sie die Affen vor allem hörte und weniger zu Gesicht bekam.
"Die Rufe der Gorillas und der Affen habe ich sehr laut gehört und ich habe versucht, sie zu finden - und in der Wildnis ist das sehr schwer. Das Trommeln hört man bis zu einem Kilometer weit und das Schreien auch 500 Meter. Und dann habe ich gedacht: 'Ja wenn man sie so viel schneller hören kann, als man sie sehen kann, dann sollte man die Geräusche der Tiere für ein Monitoring nutzen.'"
13.000 Stunden Tonaufnahmen hat die Zoologin aus dem Regenwald mitgebracht, aufgenommen mit einem Mikrofon, das, ohne dass ein Mensch anwesend sein muss, Tage, – wochenlang im Wald Aufnahmen machte. Aus diesen Aufnahmen könnten Primatenforscher heraushören, welche Affenarten in bestimmten Waldgebieten leben.
Allerdings habe keiner die Zeit, sich das alles anzuhören, sagt Stefanie Heinicke. Allein um die Aufnahmen von Ammie Kalan durchzuhören, bräuchte man drei Jahre.
"Das sind jetzt ganz normale Hintergrundgeräusche vom Regenwald. Also man hört sehr viele Insekten, vielleicht zwischendurch mal einen Vogel, aber man merkt, dass es sehr, sehr laut ist …."
Software mit Affenrufen und Trommelgeräuschen trainiert
Die neue Software ist nun in der Lage aus dieser vielfältigen Geräuschkulisse einzelne Arten herauszuhören. Entwickelt wurde sie am Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologien in Ilmenau. Hanna Lukashevich ist die Leiterin des Projektes:
"Die Software benutzt statistische Modelle, die wir anhand von manuell annotierten Beispielen trainiert haben."
Diese Beispiele bekam sie von Ammie Kalan. Mehrere Stunden Tonaufnahmen mit gut hörbaren Affenrufen und Trommelgeräuschen. Mit diesen Geräuschen trainierte die Physikerin dann die Software.
"Die Aufnahme wird zunächst in kurze Segmente, etwa 30 Millisekunden lang geteilt, in jedem solchen Segment wird die Frequenzanalyse durchgeführt. Danach speichern wir bestimmte Merkmale, die das Spektrum beschreiben."
Affenrufe, Trommeln. Sie alle haben unterschiedliche Merkmale. Die Software erkennt sie und filtert sie aus der Regenwaldkulisse heraus. Geräusche, die nicht klar analysierbar sind, werden in einen Ordner verschoben. Der Forscher hört diese Töne an und muss selbst entscheiden, ob es ein Affe ist, oder nur ein knarrender Baum. Der Zeitaufwand entspräche etwa einem Prozent der gesamten Aufnahmen, sagt Ammie Kalan und lauscht in ihre Lautsprecherboxen.
Kalan: "Man hört Äste knacken, den Schrei und das trommeln der Schimpansen." (sie trommelt auf den Tisch)
Heinicke: "Dieses rererer …"
Autorin: "Das war keine Grille?"
Heinicke: "Nein, das war eine Dianameerkatze, das ist deren charakteristischer Distanzruf, den die nutzen, um zwischen Gruppen Abstand zu halten."
Software als Frühwarnsystem sehr gut geeignet
Die Software hat aber eine Schwachstelle. Sie erkennt zwar die Affenrufe, nicht aber, wie viele Affen in einem Waldstück leben. Das sei nicht so schlimm, denn viele Gebiete seien gar nicht überwacht. Mit dieser Software erfahren wir wenigstens, wo welche Affenarten leben, sagt Ammie Kalan.
"Und man kann sie überwachen über eine lange Zeit und regelmäßig updaten. Und das ist mit Menschen alleine nicht möglich."
Außerdem sei die Software als Frühwarnsystem sehr gut geeignet. Stefanie Heinicke:
"Wenn man weiß, in diesem Gebiet hat man regelmäßig Schimpansenrufe gehört und wenn es dann plötzlich weniger werden, dann würde man merken, da ist irgendwas los, vielleicht sehr viel Wilderei oder auch andere Probleme."
Die Umweltschutzorganisation WWF interessiere sich bereits für die Software. Auch die Wild Chimpanzee Foundation, eine NGO, die sich in Westafrika für den Schutz der Schimpansen einsetzt. Denn akustisches Monitoring eröffnet neue Möglichkeiten: Handfeste Datenreihen, Argumente, den Lebensraum der Schimpansen und anderer Affen in Afrika zu schützen. Denn in den letzten 50 Jahren ist deren Population um 50 Prozent eingebrochen, so Schätzungen. Wie genau, weiß aber niemand.
