Forschung hautnah

Der Überflieger

Von Jan Berndorff

Der Biologe Martin Wikelski erforscht Tierwanderungen – vom All aus. Mit seinem Projekt ICARUS sammelt er Daten von mit GPS-Sendern ausgestatteten Tieren. Sie sollen ein Netzwerk höchst intelligenter Messstationen und Warnmelder rund um den Globus bilden. 

Martin Wikelski erforscht Tierwanderungen vom All aus.
Martin Wikelski erforscht Tierwanderungen vom All aus. (Foto: Max-Planck-Institut für Ornithologie / Christian Ziegler)

Ein sonniger 1. August in Süddeutschland. Auf der Dachterrasse der Vogelwarte Radolfzell ist es brütend heiß. Der kubische Bau, ein Teilinstitut des Max-Planck-Instituts für Ornithologie in Seewiesen, liegt außerhalb von Radolfzell. Der Blick ins Grüne vom Dach ist herrlich, hinter Baumwipfeln lässt sich der Bodensee erahnen. Unter einem Sonnensegel sitzen Institutsmitarbeiter und schwitzen in ihrer Pause vor sich hin. Der Reporter am Nebentisch auch.

Martin Wikelski, einer der beiden Direktoren der Vogelwarte, schwitzt nicht, als er durch die Terrassentür tritt. Dabei hätte er allen Grund dazu. Nicht nur, weil er soeben mit schweren Geräten unter dem Arm die Treppen hochgestiegen ist, sondern auch, weil seine Forschung in einer besonders heißen Phase steckt: In zwei Wochen, am 15. August, wird sich entscheiden, ob das alles überstrahlende Projekt seiner Abteilung Tierwanderungen und Immunökologie, das Lebenswerk des Biologen, abheben wird: ICARUS.

„Tiere können unsere Augen, Ohren und Nasen sein an Orten, an die wir sonst kaum hingelangen.“

Das Akronym steht für „International Cooperation for Animal Research Using Space”. Gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und der russischen Weltraumorganisation Roskosmos plant Wikelskis Team, Tierwanderungen vom All aus zu verfolgen, genauer: von der Internationalen Raumstation ISS. Üblicherweise werden zum Beispiel Zugvögel mit nummerierten Ringen am Fuß versehen, um sie später an anderen Orten identifizieren und dadurch ihre Wanderungen nachvollziehen zu können. Heutzutage heften Forscher den Tieren lieber Peilsender an, um ihren Weg per Funk genauer zu verfolgen. Das funktioniert inzwischen auch per Satellit. Herkömmliche Satelliten liefern bislang allerdings nur recht grobe Informationen.

Minutiöse Verfolgung

ICARUS soll diese sogenannte Tier-Telemetrie, und damit auch die gesamte Ökologie, in eine neue Dimension katapultieren: „Unsere Antenne auf der ISS wird viel mehr Sender auf einmal viel präziser ansteuern können als das bislang möglich ist“, sagt Wikelski. „Und wir sammeln nicht nur Ortsdaten, sondern auch Daten zu Beschleunigung, Temperatur, Luftdruck, Herzfrequenz und was immer wir sonst noch messen wollen.“ Die Miniaturisierung der Sensortechnik macht es möglich. Die Fahrtenschreiber der Tiere, auch Tags genannt, sind derzeit kaum größer als ein Fingerhut und wiegen nur wenige Gramm. Bald wird es sogar möglich sein Insekten zu telemetrieren.

Der ICARUS-Sender mit GPS-Funktion wiegt nur fünf Gramm, so dass ihn selbst kleine Tierarten tragen können.
Kaum größer als ein Fingerhut: Der ICARUS-Sender mit GPS-Funktion wiegt nur fünf Gramm, so dass ihn selbst kleine Tierarten tragen können. Solarzellen auf der Senderoberfläche sorgen für Energie.

Jeder dieser Tags hat eine Mini-Festplatte, die lebenslang Daten aufzeichnet. „So können wir ganze Lebensgeschichten der Tiere minutiös und mit GPS-Genauigkeit verfolgen: wo und wann sie schlafen, fressen, kämpfen oder warum sie sterben“, erklärt Wikelski. Sein Ziel: Mit der Zeit sollen zigtausende Tiere überall auf der Welt besendert werden. Zum Beispiel Amseln in Europa, um zu enträtseln, warum manche in Winterquartiere ziehen und andere nicht. Hauskatzen, um zu prüfen, wie sehr sie den Bestand der Singvögel tatsächlich gefährden. Wale und Meeresschildkröten, um herauszufinden, wie man sie besser schützen kann. Und auch uns Menschen sollen die Tiere dienen: „Sie können unsere Augen, Ohren und Nasen sein an Orten, an die wir sonst kaum hingelangen“, sagt Wikelski. „So halten sie uns über den Zustand unseres Planeten auf dem Laufenden.“

Tiere reagieren auf Schadstoffe, sie verraten frühzeitig, wenn die Vogelgrippe ausbricht, sie können anzeigen, wo ein verheerender Heuschreckenschwarm unterwegs ist. Ja, sie können womöglich sogar vor Vulkanausbrüchen und Erdbeben warnen – Stunden bevor Messgeräte anschlagen. Wikelskis Team untersucht das aktuell unter anderem bei Schafen und Ziegen am Vulkan Ätna, die er mit Tags ausstattete: Bislang flüchten die Tiere zuverlässig rund fünf Stunden vor einem großen Ausbruch in einen Unterschlupf – und zwar rund um den Vulkan, so dass andere Ursachen ausgeschlossen sind. „Was genau sie da spüren, wissen wir nicht“, sagt Wikelski. „Sie haben eine Art sechsten Sinn. Aber ihr Fluchtverhalten lässt sich anhand der Bewegungsmuster eindeutig identifizieren.“

17 Jahre seit der Idee

Mit anderen Worten: Besenderte Tiere können für uns Menschen ein Netzwerk höchst intelligenter Messstationen und Warnmelder über den ganzen Globus spannen und uns völlig neue ökologische Zusammenhänge offenbaren. „250 Jahre nach Alexander von Humboldts Geburt können wir seine Vorstellung eines Weltorganismus, eines ganzheitlichen Verständnisses unseres Planeten anhand seiner einzelnen Teile endlich umsetzen“, sagt Wikelski. All das – und dazu Investitionen von rund 50 Millionen Euro – steht am 15. August auf dem Spiel, wenn Kosmonauten die ICARUS-Antenne in einem gut siebenstündigen Außeneinsatz an der ISS installieren. Um sicherzugehen, dass alles gelingt, wird Wikelski mit einem Team in Moskau im russischen Kontrollzentrum auch für simpelste Rückfragen bereitstehen.

Die Idee zu ICARUS hatte Wikelski vor 17 Jahren, als er noch in den USA forschte. Der damals 35-Jährige saß eines Abends mit dem erfahrenen Radioastronom George Swenson zusammen. „Er sagte mir: ‚Martin, ihr Biologen habt da so ein Riesenthema, superwichtig für die gesamte Menschheit, und ihr lauft immer noch jeder einzeln mit Gummistiefeln herum. Denkt doch mal groß, tut euch zusammen! Wir Radioastronomen haben mit unseren milliardenteuren Teleskopen ganze Talkessel ausgefüllt und sind weltweit vernetzt.‘ Und wir kamen auf den Gedanken: Wenn Astronomen ins All horchen, um Signalquellen zu orten, warum horchen wir nicht einfach vom All aus die Erde ab?“ ICARUS haben die beiden an diesem Abend in seinen Grundzügen entworfen.

Der Datenstrom bei ICARUS
Der Datenstrom bei ICARUS: Per GPS-Funktion übermitteln die Sender an den Tieren Bewegungsdaten an die ISS. Von dort gehen die Daten an die ISS-Bodenstation, das Kontrollzentrum und das Nutzerdatenzentrum. Hier werden sie aufbereitet und beispielsweise in die Movebank eingespeist, in der die Daten gebündelt und der Wissenschaft zugänglich gemacht werden.

Wikelski prophezeite damals forsch, in drei Jahren habe er die Antenne im All. Es wurden 17 Jahre. Zahllose Widerstände waren zu überwinden, technologische Hürden zu nehmen, Geldgeber zu überzeugen, und auch Enttäuschungen wegzustecken, als etwa die NASA oder das deutsche Forschungsministerium abwinkten. Lange blieb ICARUS fl ügellahm, doch Wikelski hievte es über alle Hürden.

„Wenn Astronomen ins All horchen, um Signalquellen zu orten, warum horchen wir Biologen nicht einfach vom All aus die Erde ab?“

Dabei hätte sich „Mr. Icarus“, wie ihn die Szene auch nennt, beinahe aus der Wissenschaft zurückgezogen, noch bevor er die Idee zu dem Projekt überhaupt hatte. „Nach Studium und Doktorarbeit in Bielefeld – inklusive ausgedehnter Forschungsreise nach Südamerika auf den Spuren Humboldts – erschienen mir die Hierarchien in der deutschen Forschung allzu furchtbar.“ Ein Freund machte Wikelski Mitte der 1990er auf das Feodor Lynen-Forschungsstipendium der Humboldt-Stift ung aufmerksam und dass es da einen Professor für Verhaltensforschung in Seattle gebe: Jim Kenagy, der selbst Humboldtianer sei und Stipendiaten als Postdoktoranden nehme. „Mein Antrag ging tatsächlich durch, und so konnte ich in Amerika tropische Vögel erforschen“, so Wikelski. Die Humboldt-Stiftung, sagt er, habe den Grundstein zu seiner Laufbahn gelegt.

Erste Ergebnisse 2019

Wikelski machte sich während seiner Zeit in den USA einen Namen in der Erforschung von Tierwanderungen. An der Eliteuniversität Princeton erhielt er eine Professur auf Lebenszeit. Als 2008 das Angebot kam, nach Deutschland zurückzukehren, nahm er dennoch an. Die Ablehnung der NASA und die wissenschaftsfeindliche Politik der Bush-Regierung veranlassten ihn dazu.

Zeitsprung. Es ist Anfang September, die Installation der ICARUS-Antenne hat geklappt – sogar das deutsche Nachrichten-Flaggschiff Tagesschau berichtete. „Es ist alles super gelaufen“, sagt Wikelski am Telefon, „auch wenn es total stressig war.“ Im Winter sollen die ersten Daten einlaufen, mit ersten Ergebnissen ist 2019 zu rechnen. Die Genugtuung für Wikelski ist groß. Weggefährten bewundern sein Durchhaltevermögen, wie beispielsweise Kasper Thorup, Zoologe am Naturhistorischen Museum von Dänemark in Kopenhagen, der seit über zehn Jahren mit Wikelski zusammenarbeitet: „Ich habe wenig Zweifel, dass ICARUS die Biologie und im Besonderen die Ökologie nun transformieren wird.“

Schon bislang hat die moderne Tier-Telemetrie vieles, was die Forschung über bestimmte Tierarten und ökologische Zusammenhänge zu wissen glaubte, über den Haufen geworfen. „ICARUS wird noch viele weitere Dogmen zu Fall bringen“, ist Wikelski überzeugt. Als nächstes plant er, finanzstarke Partner an Bord zu holen, um das Projekt auszubauen und weitere Antennen mit Satelliten ins All zu bringen. Die Tierbeobachtung aus dem All soll noch engmaschiger werden, das Verständnis der Vorgänge in der Natur noch tiefer. Globale Institutionen wie die Weltgesundheitsorganisation oder der Weltklimarat haben schon Interesse angemeldet. „Dabei“, so Wikelski, „werden uns die besten Ideen, was wir mit ICARUS noch alles anstellen können, erst noch kommen.“

aus Humboldt Kosmos 109/2018

Professor Dr. Martin Wikelski ist weltweit führender Experte für die Erforschung globaler Wanderungen von Zugvögeln, Reptilien, Säugetieren und Insekten. Er ist Professor an der Universität Konstanz und geschäftsführender Direktor des Max-Planck-Instituts für Ornithologie in Radolfzell. Nach Studium und Promotion in Deutschland forschte er mit Förderung der Humboldt-Stiftung in den USA und gelangte dann über die University of Illinois an die Princeton University. 2008 kehrte er nach Deutschland zurück an die Vogelwarte Radolfzell. Zur Vogelwarte hat Wikelski eine lange Beziehung: Schon als Zehnjähriger schoss er Fotos von einer Kuhreiher-Invasion in Bayern und schickte sie nach Radolfzell. Die Experten nahmen Kontakt auf und führten ihn in die Vogelforschung ein. Wikelski erhielt zahlreiche Auszeichnungen, wie den Max-Planck-Forschungspreis 2016, den die Humboldt-Stiftung gemeinsam mit der Max-Planck-Gesellschaft vergab.