Bioakustisches Monitoring des Rebhuhns in Süddeutschland

Räumliche Auswertung von bioakustischen Daten und kartografische Darstellung der Ergebnisse für die Wildforschungsstelle des Landes Baden-Württemberg.

Die Wildforschungsstelle des Landes Baden-Württemberg führt seit mehrere Jahren intensive Kartierungen des Rebhuhns in mehreren Studiengebieten durch. Dabei kommen autonome Audiorekorde zum Einsatz, mit denen die Rufe der Rebhähne über die gesamte Balzzeit hinweg aufgezeichnet werden können.

Die Frage, ob mit dieser Methode Einblick in die Aktivität der Rebhühner gewonnen und die Entwicklung des stark gefährdeten Vogels überwacht werden kann, stand im Zentrum des Projekts.

kartografie: studio holderried wurde beauftragt, die bioakustischen Daten zu untersuchen und räumliche Auswertungen durchzuführen. Für die Präsentation der Studienergebnisse wurden mehrere druckfertige Karten und Grafiken erstellt.

Wildforschungsstelle des Landwirtschaftlichen Zentrums Baden-Württemberg @lazbw.de
KI-gestützte Analyse der Audiodaten mit BirdNET und R und einer individuell angefertigten R-Shiny-Anwendung.
Räumliche Analysen sind in R (u.a. mit den Packages sf, spatstat, terra, stars) und mit QGIS durchgeführt worden.
Die statistischen Analysen umfassen Time-to-Event- bzw. Survival-Analysen, Cluster-Analysen, Akkumulationskurven und generalisierte lineare Modelle.
Geodaten und Audiodaten aus dem bioakustischen Monitoring der Wildforschungsstelle des Landes.
Daten für Kartenhintergründe @basemap.de
Forschung zum Rebhuhnmonitoring @Wildtierportal

Datenanalyse Bioakustik

Wann beginnt und endet die Balz? Wo in den Studiengebeieten sind die Rebhähne aktiv? Verlagert sich die Aktivität im Lauf der Balzsaison? Kann anhand der aufgezeichneten Rufe die Größe der lokalen Population bestimmt werden?

Bevor all diese Fragen beantwortet werden können, müssen zunächst die täglich aufgezeichneten Audiodaten unzähliger Aufnahmegeräte aus mehreren Jahren analysiert und Rebhühner in ihnen identifiziert werden.

Hierfür wurden die bioakustischen Aufnahmen mit dem künstlichen neuronalen Netz BirdNET auf die Rufe des Rebhahns untersucht. Nach manueller Kontrolle von beinahe 20.000 potentiellen Rebhahn-Rufen wurde ein Teil dieser Daten für das Training und die Evaluierung eines eigenen Rebhuhn-Classifiers genutzt.

Die Leistungsmerkmale dieses Classifiers wurden ermittelt und mit ihm anschließend 3,5 Mio Aufnahmeminuten aus fünf Jahren und vier Studiengebieten untersucht.

Die KI-gestützte Analyse der Audiodaten erfolgten mit dem BirdNET-Analyzer und in R, u.a. in einer individuell angefertigten R-Shiny-Anwendung. Weitere Analysen der Spektrogramme erfolgen mit Hilfe der Software Raven des Cornell Lab of Ornithology.

Übersichtskarte eines Untersuchungsgebiets mit Übersichtskarte und topografischem Kartenhintergund

Räumliche und zeitliche Analysen

Nachdem die Rufe der Rebhähne in den Aufnahmen identifiziert waren, wurden räumliche Muster der Rufaktivität untersucht. Gleichermaßen wurde der zeitliche Verlauf der Rebhuhnbalz untersucht und Schlüsselmerkmale extrahiert. Die Abbildungen zeigen exemplarisch einige Resultate der Untersuchung.

Räumliche Analysen sind in R (u.a. mit den Packages sf, spatstat, terra und stars) und mit QGIS durchgeführt worden.

Die statistischen Analysen umfassen Time-to-Event- bzw. Survival-Analysen, Cluster-Analysen, Akkumulationskurven und generalisierte lineare Modelle.

Animierte Heatmap der Balzaktivität des Rebhuhns

Räumliche Verlagerung der Rufaktivität der balzenden Rebhähne während der mehrmonatigen Balzzeit.

Ergebnisse

Die Ergebnisse der Auswertungen wurden in anschaulichen Grafiken und mit Kartenmaterial visualisiert. Zusammen mit einer ausführlichen Dokumentation der Verarbeitungs- und Analyseschritte können die Analyseergebnisse von der Wildforschungsstelle für Präsentationen, aber auch für tiefergehende Untersuchungen und Publikationen genutzt werden.