Arten schützen mit Künstlicher Intelligenz

Wie wollen wir Künstliche Intelligenz nutzen? Klar ist: KI muss dem Menschen dienen. Doch sie kann auch helfen, Tiere und Pflanzen zu schützen. Wie das gelingen kann, zeigen Forschende im Projekt „NOcsPS“.

Digitalisierung ist ein Schlüssel für die großen Herausforderungen in der Agrarwirtschaft. © Андрей Яланский - stock.adobe.com

Bis zu eine Million Tier- und Pflanzenarten sind weltweit vom Aussterben bedroht. Ob in den Meeren und Ozeanen, Flüssen und Seen oder an Land: Überall geht die Biodiversität – also die Vielfalt des Lebens – zurück. Expertinnen und Experten schätzen, dass das Artensterben bereits im Schnitt mindestens zehn- bis hundertfach schneller fortschreitet, als es in der Evolution üblich ist. Es ist also höchste Zeit, zu handeln: Denn der Verlust der Vielfalt der Tier- und Pflanzenwelt ist für unsere Existenz ebenso bedrohlich wie der Klimawandel.

Um beides zu schützen, Klima und Artenvielfalt, brauchen wir Forschung und Innovationen. Vor allem digitale Technologien und Künstliche Intelligenz bieten hierbei enormes Potenzial. Für das Bundesforschungsministerium gilt daher: Digitalisierung und nachhaltige Entwicklung müssen konsequent zusammengeführt werden. Das BMBF stellt hierfür mit dem Aktionsplan „Natürlich.Digital.Nachhaltig“ die Weichen.

Insbesondere für die Agrarsysteme der Zukunft bietet die Digitalisierung viele Chancen. Ob Daten zum Wetter und Klima, zur Bodenbeschaffenheit und zu Anbaubedingungen, zu Umwelteinflüssen oder zur Artenvielfalt auf dem Feld: Werden diese Daten digital erfasst und ausgewertet, können sie helfen, passgenaue Lösungen für neue, nachhaltige Agrarsysteme zu entwickeln. Vor allem das Potenzial von KI in der Landwirtschaft ist dabei riesig.

KI kann helfen, Artenschutz und Landnutzung in Einklang zu bringen

KI ist ein Schlüssel für die großen Herausforderungen in der Agrarwirtschaft: Landwirte müssen in Zukunft mehr und mehr Menschen mit Lebensmitteln versorgen, ohne dabei der Natur zu schaden. Vergrößern wir unsere Felder, nehmen wir Tieren und anderen Pflanzen zunehmend ihren Lebensraum weg. Setzen wir nur auf Monokulturen, leidet die Vielfalt des Lebens auf dem Feld. Steigern wir den Einsatz von Pestiziden, schaden wir mitunter vielen Lebewesen. KI ist eine Schlüsseltechnologie, um solche Herausforderungen zu meistern: Sie kann helfen, Artenschutz und Landnutzung besser in Einklang zu bringen.

Wie das geht, erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Projekten, die das Bundesforschungsministerium fördert – unter anderem im Rahmen der Nationalen Forschungsstrategie Bioökonomie. Darin stehen mehr als 40 Millionen Euro für die Forschung zu nachhaltigen „Agrarsystemen der Zukunft“ bereit. Das Ziel sind neue, systemische Lösungen für eine Agrarproduktion der Zukunft jenseits konventioneller Ansätze.

Umdenken in der landwirtschaftlichen Produktion

Ein Wissenschaftler, der die Landwirtschaft in die Zukunft bringen möchte, ist Enno Bahrs. Der Direktor des „Instituts für Landwirtschaftliche Betriebslehre“ an der Universität Hohenheim leitet das Verbundprojekt „Landwirtschaft 4.0: Ohne chemisch‐synthetischen Pflanzenschutz“ (NOcsPS). Das Ziel des Projektes ist es, ein Umdenken in der landwirtschaftlichen Produktion anzustoßen: Weg von chemischen Pflanzenschutzmitteln aber mit dem Einsatz von Mineraldüngern. Die Forschenden wollen eine neue Ackerbaustrategie erforschen und im Sinne der Verbraucher weiterentwickeln.

„Wir setzen auf modernste automatisierte und digitalisiert vernetzte Technologien“, erklärt Bahrs. Ein Beispiel dafür sind intelligente Hacksysteme. Während herkömmliche Systeme nur zwischen den Reihen der Kulturpflanzen undifferenziert Unkräuter hacken, haben ihre intelligenten Nachfolger einen entscheidenden Vorteil: „Mit blitzschnellen Präzisionsschlägen können sie auch direkt in der Reihe der Kulturpflanzen Unkräuter beseitigen“, erklärt Bahrs. „Wer diese Technik einsetzt, braucht also weniger chemische Pflanzenschutzmittel bzw. weniger Arbeitskräfte“, so der Experte.

KI unterscheidet zwischen „guter“ und „schlechter“ Begleitflora

Zukünftig kann diese Technologie dank KI auch im Sinne des Naturschutzes noch weiterentwickelt werden. Daher erproben Forschergruppen auch Roboter, die mittels KI „gute“ von „schlechter“ Begleitflora mit dazugehöriger Fauna unterscheiden können. Nützliche Begleitflora bleibt dann bei Bedarf erhalten und bietet einen besseren Lebensraum für Insekten und Co. „Dank Digitalisierung und KI können Landwirtschaft und Naturschutz weniger Gegensätze aufweisen“, meint Bahrs. Die Chancen der Technologie sieht er dabei für alle Landbauarten, egal ob sie konventionell oder ökologischer wirtschaften. „Unabhängig davon kann ein Ackerbausystem wie NOcsPS den ökologischen Landbau bezüglich alternativer Düngungsstrategien und veränderten Fruchtfolgen inspirieren. Im konventionellen Landbau kann NOcsPS dazu beitragen, weniger chemische Pflanzenschutzmittel einzusetzen“, so der Wissenschaftler.