Die Aufgabe im Halbfinale
Jedes Team hatte 72 Stunden Zeit, um die entwickelten Technologien zu testen: 24 Stunden, um Daten zu sammeln, und 48 Stunden, um diese auszuwerten und einen Bericht anzufertigen. Die Aufgabe war es, auf einer zugeteilten Fläche dichten Dschungels möglichst viele Pflanzen- und Tierarten nachzuweisen, ohne das Gebiet dabei selbst zu betreten.
Während 24 Stunden flog die Drohne des ETH BiodivX Teams 41-Mal in den Regenwald und sammelte dabei 50 eDNA-Proben (Kurzform für environmental DNA, auf Deutsch: Umwelt-DNA). Dabei handelt es sich um DNA-Spuren, die Lebewesen in ihrem Lebensraum hinterlassen, beispielsweise durch Ausscheidungen oder den Verlust von Haut- und Haarpartikeln. Das Sammeln der eDNA ermöglicht den Nachweis unterschiedlicher Tier- und Pflanzenarten in einem bestimmten Gebiet. Das Team ETH BiodivX sammelte mithilfe von Drohnen drei verschiedene Typen von eDNA-Proben: Wasser-, Luft- und Oberflächenproben. Für die Entnahme der Oberflächenproben entwickelten die Forschenden eine Sonde, mit der Abstriche von verschiedenen Oberflächen gemacht werden konnten. Diese wurde an einer Drohne befestigt und konnte durch eine Winde tief in den Regenwald hinabgelassen werden. «Durch diese Bewegung können wir Umwelt-DNA aus dem Inneren der Baumkronen aufnehmen, die auf andere Weise nicht zugänglich wäre», schildert der am Wettbewerb teilnehmende ETH-Professor Stefano Mintchev.
Ein Rover und eine Flugdrohne, die von Forschenden der Universität Aarhus respektive der TU-Delft entwickelt wurden, kamen im Halbfinale ebenfalls zum Einsatz. Die beiden Fahrzeuge produzierten auf ihren Einsätzen im Regenwald 130 Gigabyte an Video- und Audioaufnahmen. Citizen Scientists und KI-Algorithmen der Zürcher Non-Profit Organisation GainForest, verfolgten diese Fahrten im Livestream und identifizierten so weitere Spezies.
Insgesamt entstand innerhalb eines Tages eine enorme Fülle an Daten: Es wurden mehr als 12 Millionen DNA-Sequenzen produziert und gesamthaft 257 Tier- und Pflanzenarten in dem untersuchten Regenwaldgebiet durch das Team identifiziert werden. Die Ergebnisse wurden dann in einem über 70-seitigen Bericht festgehalten.
Ideale Übungsbedingungen im Zoo Zürich
Die heissen und feuchten Bedingungen im Regenwald stellen für die verwendete Elektronik eine grosse Herausforderung dar. Und auch die Probenentnahme musste geübt werden, bevor die Forschenden nach Singapur aufbrachen. Glücklicherweise stellte der Zoo Zürich mit seinem Masoala Regenwald einen idealen Übungsort zur Verfügung. «Neben dem Bildungsauftrag, dem Natur- und dem Artenschutz ist die Forschung eine der vier zentralen Aufgaben eines modernen Zoos. Diese Kollaboration mit der ETH Zürich ist ein wunderbares Beispiel dafür, wie man den Masoala Regenwald nutzen kann, um Forschungsmethoden vor dem Einsatz im Feld zu testen und zu optimieren», bekräftigt Dr. Leyla Davis, Forschungskuratorin im Zoo Zürich.