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Sep 27, 2023

Das Wildtier-Tracking-Halsband aktiviert sich selbst, wenn Tiere umherstreifen

Der Austausch verbrauchter Batterien in Tierortungsgeräten kann zeitaufwändig und zeitaufwändig sein.

Der Austausch verbrauchter Batterien in Tierortungsgeräten kann für Wildtierwissenschaftler eine zeitaufwändige und kostspielige Aufgabe sein. Auch für die Tiere ist es stressig. Nun haben Forscher, inspiriert von der Technologie einer selbstladenden Smartwatch, einen Tracker erfunden, der durch die eigene Bewegung der Tiere angetrieben wird. Der Ansatz könnte Forschern helfen, Tiere über ihre gesamte Lebensspanne hinweg zu überwachen, was sowohl den Wissenschaftlern als auch den Lebewesen, denen sie folgen, die Arbeit erleichtert.

„Batterien sind oft das größte Hindernis für die Entwicklung der Tierverfolgungstechnologie“, sagt Todd Katzner, ein Forschungsbiologe beim US Geological Survey, der seit mehr als 20 Jahren Wildtiere verfolgt. „Jedes System, das aktuelle Einschränkungen überwindet, kann enorm wertvoll sein.“

Viele Wildtier-Tracker sind solarbetrieben. Diese funktionieren nicht bei nachtaktiven Lebewesen oder bei Tieren, die im Wasser, in sonnenblockierenden Wäldern oder Höhlen leben, wie etwa Pandas, Tiger und Seelöwen. Nicht wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien – von Herstellern als jahrzehntelang angepriesen – sind eine weitere Option, aber die Praxiserfahrung zeigt, dass sehr heiße oder kalte Temperaturen ihre Lebensdauer erheblich verkürzen.

Das ist immer frustrierend für Rasmus Worsøe Havmøller, Biologe am Naturhistorischen Museum Dänemarks. Er begleitet oft die Biologin Linnea Worsøe Havmøller, seine Ehefrau, die ebenfalls im Museum ist, bei Feldstudien über gefährdete Asiatische Wildhunde oder Dholes (Cuon alpinus). Weniger als 2000 der kleinköpfigen, langkörperigen Eckzähne leben noch in freier Wildbahn.

Als sie den Hunden dabei zusahen, wie sie durch die trockenen Savannen Südasiens liefen, fragten sich die beiden, ob es möglich sei, diese Laufenergie in elektrischen Strom umzuwandeln. Rasmus Worsøe Havmøller erfuhr, dass Forscher bereits Prototypen für Ortungsgeräte entwickelt hatten, die durch die Vibrationen der Bewegung eines Tieres angetrieben wurden, diese jedoch zu sperrig waren, um für die meisten Arten verwendet zu werden. Er entdeckte jedoch auch eine Schweizer Smartwatch, die von einem winzigen Generator angetrieben wird, der die Bewegung des Trägers in einen elektromagnetischen Strom umwandelt, der das Gerät mit Strom versorgt.

Inspiriert davon schlossen sich die Worsøe Havmøllers und ihre Kollegen mit Troels Gregersen, einem Ingenieur am Max-Planck-Institut für Verhaltensbiologie, zusammen, um zu sehen, ob sie die Technologie für die Arbeit in Tiertrackern anpassen könnten. Der winzige Generator der Uhr, der ungefähr die Größe und das Gewicht einiger gestapelter Pokerchips hat, gewinnt Energie aus der Seitwärtsbewegung. Als schwingendes Pendel erzeugt es Strom, indem es einen ferromagnetischen Ring über eine Kupferspule gleitet. Diese Energie wird in einem Lithium-Superkondensator gespeichert, der 40-mal so viele Ladezyklen übersteht wie eine Standard-Lithiumbatterie.

„Plötzlich hatten wir tatsächlich das Gerät, um Strom zu liefern, und plötzlich hatten wir das Gerät, um den Strom zu speichern“, sagt Rasmus Worsøe Havmøller.

Die Forscher verpackten ihre neue Batterie mit einem GPS-Tracker mit geringem Stromverbrauch, einem Beschleunigungsmesser und einem winzigen Computer in einem wasserdichten, reißfesten Gehäuse. Das Ortungsgerät und das Halsband wiegen lediglich 5,3 Unzen – leicht genug, dass ein gestreiftes Stinktier es sicher tragen könnte, sagt Gregersen.

Die Wissenschaftler testeten die Ausrüstung zunächst an ihren eigenen Hunden und befestigten die Tracker an den Halsbändern oder Geschirren von Balto, Pekka und Comet. Nur anderthalb Stunden Gassigehen mit dem Hund reichten aus, um Strom für die täglichen GPS-Standort-Pings zu erzeugen, berichten sie in PLOS ONE.

Die Wissenschaftler befestigten die Geräte an stabilen Wildhalsbändern, die sie einem europäischen Bison anlegten, der in einem Hochmoor östlich von Aalborg (Dänemark) umherstreifte, und einem Exmoor-Pony, das in grasbewachsenen Feuchtgebieten an der Südspitze der dänischen Insel Langeland lebte. Beide Tiere werden eingesetzt, um überwuchernde Vegetation zu fressen und den Boden zu düngen, um die Landschaften wieder zu verwildern. Auch sie produzierten genug Energie, um regelmäßige GPS-Pings sowie mindestens eine Beschleunigungsmessung pro Tag zu ermöglichen, sagt Rasmus Worsøe Havmøller. „Für die Bewirtschaftung und Erhaltung dürfte das ausreichend sein.“

Diese Tracker könnten theoretisch das ganze Leben eines Tieres halten, sagt er. Der Fährtenleser des Exmoor-Ponys funktionierte zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des Artikels immer noch, 147 Tage nachdem die Forscher ihn angebracht hatten.

Die Schaltpläne für das Gerät sind in der Arbeit enthalten und für andere Wissenschaftler frei verfügbar. Die Forscher hoffen, dass andere auf ihrer Arbeit aufbauen, um noch effizientere und leichtere Versionen zu entwickeln.

Die Technologie könnte „ein großer Game Changer“ für die Verfolgung größerer Tiere sein, sagt Joshua Guilbert, Fledermausbiologe am Biodiversity Research Institute. Die langlebigen Batterien bedeuten nicht nur weniger menschliche Interaktion mit Wildtieren, sondern sie funktionieren auch Tag und Nacht in praktisch jeder Umgebung. Und im Gegensatz zu Geräten, die mit Solarpaneelen betrieben werden, müssen sie nicht sauber bleiben, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Leider seien die neuen Tracker immer noch zu schwer, um sie bei Fledermäusen einzusetzen, stellt er fest.