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Handbuch: Praxis der akustischen Fledermauserfassung

Volker Runkel, Guido Gerding, Ulrich Marckmann

Handbuch: Praxis der akustischen Fledermauserfassung

Volker Runkel, Guido Gerding, Ulrich Marckmann

HANDBUCH: PRAXIS DER AKUSTISCHEN FLEDERMAUSERFASSUNG

Echoortung ist manchmal einfach augenschonend.

Inhaltsverzeichnis

Akustische Erfassung

1.1 Technologie-Überblick

1.1.1 Hand-Detektoren für aktive Erfassung

1.1.2 Detektoren für passive Erfassung

1.2 Gute fachliche Praxis

1.3 Methodenübersicht Akustik

1.3.1 Automatische Erfassung - Passives Monitoring

1.3.2 Horchboxen

1.3.3 Mobile akustische Erfassung

1.4 Exkurs: Nicht-akustische Methoden

1.4.1 Netzfang

1.4.2 Telemetrie

1.4.3 Quartierkontrollen

Beispiele akustischer Untersuchungenen

2.1 Technische Rahmenbedingungen

2.1.1 Vergleich der Techniken

2.2 Einfluss der gewünschten Datenqualität

2.2.1 Quantitative Datensammlung

2.2.2 Qualitative Datensammlung

2.2.3 Quantitative und qualitative Datensammlung

2.3 Erfassung in einzelnen Nächten

2.3.1 Generelle Aktivitätserfassung

2.3.2 Flugrouten

2.3.3 Querungshilfen

2.4 Dauermonitoring

2.4.1 Standort

2.4.2 Einstellungen beim Dauermonitoring

2.4.3 Erfassungsdauer

2.4.4 Ergänzende Untersuchungen

2.5 Gondelmonitoring

2.6 Quartier-Monitoring

2.6.1 Standort

2.6.2 Einstellungen

2.6.3 Ergänzende Untersuchungen

2.7 Ermittlung der Biodiversität

2.7.1 Untersuchungsumfang

Planung akustischer Untersuchungen

3.1 Aktivitätsbeschreibung

3.2 Definition von Teillebensräumen

3.3 Gezielte Stichproben

3.3.1 Gezielte stationäre Erfassung

3.3.2 Gezielte mobile Erfassung an Stopppunkten

3.3.3 Gezielte mobile, gleichmässige Erfassung

3.3.4 Gezielte mobile, freestyle Erfassung

3.4 Zufällige Stichproben

3.4.1 Zufällige stationäre Erfassung

3.4.2 Zufällige mobile Erfassung

Manuelle und automatische akustische Erfassung

4.1 Grundlage der manuellen Erfassung

4.2 Grundlage der automatischen Erfassung

4.3 Vergleich der manuellen und automatischen Erfassung

Manuelle Artbestimmung

5.1 Manuelle Bestimmung im Feld

5.1.1 Bestimmung an Hand des Höreindrucks

5.1.2 Visuelle Unterstützung

5.1.3 Vorteile der Bestimmung im Feld

5.1.4 Nachteile der Bestimmung im Feld

5.2 Manuelle Bestimmung von Aufnahmen

5.2.1 Vorgang der Artbestimmung

5.2.2 Grenzen des Verfahrens

5.2.3 Vorteile der manuellen Bestimmung von Aufnahmen

5.2.4 Nachteile der manuellen Bestimmung

Automatische Artbestimmung

6.1 Automatische Bestimmung von Aufnahmen

6.1.1 Vorgehen der automatischen Bestimmung

6.1.2 Unterschiede der Systeme

6.1.3 Grenzen des Verfahrens

6.1.4 Vorteile der automatischen Rufanalyse

6.1.5 Nachteile der automatischen Rufanalyse

6.2 Kritik an den automatischen Systemen

6.2.1 Verbesserung der Ergebnisse automatischer Bestimmung

6.2.2 Effektive Verbesserung der Ergebnisse großer Datenmengen

6.2.3 Vorgehen bei Erfassungen mit vielen Störungen

Vergleich der Bestimmungsmethoden

7.1 Sind bessere Bestimmungen möglich?

Tücken der Rufanalyse

8.1 Eigenschaften des Senders

8.2 Einflüsse durch die Ausbreitung

8.2.1 Atmosphärische Abschwächung

8.2.2 Mehrwege-Ausbreitung und Reflexionen

8.3 Einflüsse durch die Aufnahmetechnik

8.4 Einflüsse durch die Auswertung

8.4.1 Auswahl der Messwerte

8.4.2 Vergleich mit Literaturwerten

Kriterien für Detektorsysteme

9.1 Das optimale System

9.1.1 Einsatzzweck

9.1.2 Kosten für Anschaffung und Folgekosten

9.1.3 Auswertungssoftware und Weiterverarbeitung der Daten

9.2 Manuell oder automatisch?

9.3 Erfassungsreichweite und -volumen

9.3.1 Theoretische Betrachtungen zur Reichweite

9.3.2 Detektionsschwelle

9.3.3 Reichweite in der Praxis

9.3.4 Erfassungsvolumen

9.4 Aufnahmesteuerung

9.5 Aufnahmequalität und Bestimmung

9.5.1 Aufbau und Echos

9.5.2 Aufnahmestandort

9.5.3 Empfindlichkeit und Reichweite

9.6 Wetterschutz

9.6.1 Schallumlenkung

9.6.2 Dach über dem Mikrofon

9.6.3 Versenktes Mikrofon

9.6.4 Schaumstoffhülle

9.6.5 Folie über Mikrofonöffnung

9.6.6 Alternatives Vorgehen zum Wetterschutz

10 Interpretation der Ergebnisse

10.1 Generelle Probleme

10.1.1 Kein Negativnachweis

10.1.2 Mittelwerte

10.1.3 Kein direkter Vergleich von Arten

10.1.4 Kategorische Bewertung

10.1.5 Mobilität und Opportunismus

10.2 Quantifizierung der Aktivität - gleiches Aufnahme-System

10.2.1 Anzahl Aufnahmen

10.2.2 Anzahl Kontakte

10.2.3 Anzahl Sekunden

10.2.4 Anzahl Rufe

10.3 Technik-unabhängige Quantifizierung der Aktivität

10.3.1 Aktivität in Zeitklassen

10.4 Normierung von Aktivitäts-Indizes

10.5 Quantitative Bewertung von Aktivität

10.5.1 Wissenschaftliche Untersuchungen versus Eingriffsplanung

10.5.2 Berücksichtigung zeitlicher Muster

10.6 Qualitative Bewertung von Aktivität

10.6.1 Reichweite von Ruftypen

10.6.2 Erkennung von besonderen Ruftypen

10.6.3 Auswirkung des Mikrofon-Standorts

10.7 Vergleich von Daten

10.7.1 Einfache Vergleiche innerhalb einer Art

10.7.2 Habitatnutzung und Artvergleiche

10.8 Der beste Aktivitäts-Index

10.9 Praktischer Umgang mit Massendaten

10.9.1 Artdetermination und Artenliste

10.9.2 Phänologie der Arten

10.9.3 Funktionen

11 Qualitätssicherung von Gutachten

11.1 Verwendete Geräte und deren Eigenschaften

11.1.1 Gerätetypen und Versionen

11.1.2 Einstellungen

11.1.3 Mikrofonstatus

11.2 Erfassungsmodalitäten

11.2.1 Erfassungsstandort und Aufbau

11.2.2 Erfassungszeitraum

11.2.3 Klimatische Bedingungen

11.3 Auswertung der Aufnahmen

11.4 Angaben zur Aktivität

11.4.1 Auswirkung der verwendeten Technik

11.4.2 Index-Berechnung

11.4.3 Ergebnis-Darstellung

12 Möglichkeiten und Grenzen des Gondelmonitoring

12.1 Aufnahmezahlen und -längen

12.2 Auswirkung der Rotordurchmesser

12.3 Auswirkung der Nabenhöhe

12.4 Verbesserung der Methode

12.4.1 Akustische Vergrämung

12.4.2 Echtzeitabschaltung

13 Fledermausrufe

13.1 Ruftypen und ihre Funktion

13.2 Gildenstruktur

13.3 Fangrufe

13.4 Sozialrufe

14 Schallphysik, Schallverarbeitung und technische Aspekte

14.1 Schall

14.1.1 Frequenz

14.1.2 Schalldruck und Schalldruckpegel

14.1.3 Schallausbreitung

14.2 Mikrofon

14.2.1 Mikrofontypen und Eigenschaften

14.2.2 Richtcharakteristik

14.2.3 Sensitivität, Empfindlichkeit und Alterung

14.3 Mischer-/Heterodyndetektor

14.3.1 Bestimmung mittels Höreindruck

14.3.2 Panorama-Mischer

14.4 Teilerdetektor

14.4.1 Bestimmung mittels Höreindruck

14.5 Zeitdehner-Detektor

14.5.1 Bestimmung mittels Höreindruck

14.6 Digitalisierung

14.6.1 Bit-Tiefe

14.6.2 Samplerate

14.6.3 Speicherung digitaler Audio-Daten

14.7 Darstellung von Schall

14.7.1 Wellenform-Darstellung

14.7.2 FFT und Spektrum

14.7.3 FFT und Sonagramm

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Vorwort

Auch die zweite Auflage, die nun unter neuem Titel veröffentlicht wurde, ist in der Freizeit der Autoren entstanden. Das Ziel war bestehende Rückmeldungen von Lesern zum Inhalt aufzunehmen. Außerdem wurden Inhalte, die es nicht in die erste Auflage geschafft haben, ergänzt. Da dies alles eben in der Freizeit entstand, hat es etwas länger gedauert, als geplant. Jedoch denken wir, dass sich das Warten gelohnt hat.

Keine andere Methode der Fledermauserfassung erfreut sich heute einer so großen Beliebtheit und Verbreitung im Rahmen von Umweltgutachten und ehrenamtlichen Tätigkeiten wie die akustische Erfassung. Der Wunsch nach Evidenzien bei der Bewertung von Eingriffen - und hier vor allem der Windenergie - sowie die Vielzahl an hochentwickelten Geräten auf dem Markt sind sicherlich ein Grund hierfür. Ein anderer Grund ist, dass sich diese Methode langsam aber sicher etabliert und eine Vielzahl von Untersuchungen ermöglicht. Noch vor einigen Jahren konnten beinahe nur anekdotische Daten mit Detektoren erhoben werden, die Vielzahl an modernen Geräten haben diese Methode weitergebracht. So befindet sie sich heute auf einem deutlich höherem Niveau.

Wer sich mit der akustischen Erfassung beschäftigt wird jedoch schnell erkennen, dass es bei aller Euphorie doch auch recht viele offene Fragen zu den Möglichkeiten und Grenzen gibt. Klare Definitionen zum Umgang mit den Daten fehlen meist. So gibt es zum Beispiel keine eindeutig beschriebenen Aktivitätsindizes.

Dieses Buch hat als Ziel einen Überblick der möglichen Anwendungen der akustischen Fledermauserfassung zu liefern. Ausführliche technische Vergleiche werden jedoch, abgesehen von wenigen Ausnahmen, nicht vorgenommen. Vielmehr werden die zahlreichen typischen Fragen zur Anwendung aufgegriffen. Wichtige technische Begriffe und physikalische Grundlagen zur Arbeit mit Ultraschall werden im letzten Kapitel kurz erläutert.

Die Autoren haben langjährige Erfahrungen mit der akustischen Erfassung und Entwicklung von Hard- und Software für die Rufaufzeichnung und Analyse. Ein Dank gilt auch den vielen Kollegen, die in zahlreichen Diskussionen direkt oder indirekt an der Entstehung dieses Werks beteiligt waren. Nicht alle können hier genannt werden. Besonders sollen in alphabetischer Reihenfolge A. Benk, L. Grosche, J. Koblitz und U. Rahmel genannt sein. Ganz besonderer Dank gilt Otto von Helversen, der mir (Volker Runkel) überhaupt erst die Möglichkeit gegeben hat, mich mit der Welt der Fledertiere ausführlich zu beschäftigen.

Finden Sie Errata, Extras und mehr auf der Homepage zum Buch unter https://www.volkerrunkel.de/Handbuch-Akustik

Akustische Erfassung von Fledermäusen

Die Anwesenheit von Fledermäusen im Freiland lässt sich sehr gut durch akustische Methoden feststellen. Die Tiere senden im Flug regelmäßig (2 bis 20 Mal je Sekunde) einen Ortungslaut aus. Anhand dieser Laute und deren Echos orientieren sich Fledermäuse und finden ihre Beute (Griffin et al. (1960); Griffin (1995)). Diese Ultraschall-Signale sind in der Regel nicht für Menschen hörbar. Daher muss ein technisches Hilfsmittel eingesetzt werden, das den Nachweis von Ortungsrufen und damit der Anwesenheit von Fledermäusen erlaubt. Heute gibt es viele verschiedene solche Fledermaus-Detektoren, die Schall hörbar machen oder für spätere Analysen speichern. Die technischen Unterschiede der Geräte wirken sich auf die Anwendung und vor allem die Nachweis-Sicherheit und Bestimmung von Fledermausarten aus. Nicht alle Geräte sind für alle Aufgaben gleich gut geeignet.

Es existieren eine Vielzahl von Mischer-, Teiler- und Zeitdehner-Detektoren (manueller Betrieb) sowie Echtzeit-Systemen (automatischer Betrieb). Letztere zeichnen sich dadurch aus, dass der Ton direkt digitalisiert und ohne Veränderung aufgezeichnet wird. Beschreibungen der technischen Umsetzungen finden sich ab Kapitel Mischer-/Heterodyndetektor (S. 220). Nur manche der verfügbaren Lösungen eignen sich uneingeschränkt für den autonomen Betrieb (passives Monitoring). Nicht immer ist der Einsatz trivial oder die Aufnahme-Qualität gut genug für die sichere Identifikation von Arten oder gar automatische Auswertungen.

Im Folgenden werden die Einsatzmöglichkeiten akustischer Erfassung vorgestellt und Vergleiche mit anderen Erfassungsmethoden kurz skizziert. Damit können die Möglichkeiten der Erfassung im Hinblick auf verfügbare akustische Erfassungssysteme sowie die akustische Erfassung generell abgeleitet werden.

1.1 Technologie-Überblick

Für die akustische Erfassung von Fledermäusen gibt es zahlreiche technische Hilfsmittel. Diese, als Fledermaus-Detektoren bezeichneten Geräte, sind in vielerlei Ausführungen erhältlich. Um diese Bandbreite an Lösungen zu skizzieren, werden die gängigen Gerätetypen kurz vorgestellt.

1.1.1 Hand-Detektoren für aktive Erfassung

Für den Handbetrieb gibt es verschiedene Detektoren, die Ultraschall für den Menschen in hörbare Töne umwandeln. Zumeist handelt es sich um Mischer- oder Teilerdetektoren (S. 220, S. 223) mit Lautsprecher oder Kopfhörer. Diese wandeln den nicht hörbaren Ultraschall in für uns hörbare Signale. Die Fledermausarten unterscheiden sich dann im Klangbild und Rhythmus. Heute gibt es darüber hinaus auch auf Smartphones basierende Geräte oder Zubehör für Tablets für die Ultraschallerfassung. Solche Lösungen bieten neben der akustischen Wiedergabe auch zusätzlich eine optische Anzeige der Rufe als Echtzeit-Sonagramm.

1.1.2 Detektoren für passive Erfassung

Im Gegensatz zu diesen aktiv zu betreibenden Geräten, müssen automatisch arbeitende Geräte Schall nicht hörbar machen: sie erzeugen Tonaufnahmen. Daher haben sie auch andere technische Ansprüche. Sie werden häufig stark vereinfacht als „Horchbox“ bezeichnet. Generell kann unter den Begriff „Horchbox“ jedes Gerät fallen, dass autonom im Feld akustische Daten erhebt. Der Begriff umfasst technisch sehr unterschiedlichen Lösungen, die sich insbesondere in der Möglichkeit der Artansprache deutlich unterscheiden. Eine genauere Definition von Geräten ist daher nötig. Bei Untersuchungen sollte die verwendete Technik und deren Einstellungen exakt angegeben werden und eben nicht nur der ungenaue Überbegriff „Horchbox“.

Im folgenden wird zwischen einer klassischen Detektor-Horchbox, einem Zeitdehner-Rekorder und einem Echtzeit-Rekorder unterschieden. Daneben existiert noch das Anabat-System, das sich neben die Echtzeit-Rekorder einordnen lässt.

Einfache Aufnahmesysteme bestehend aus Mischer- (S. 220) oder Teilerdetektor (S. 223) und einem daran angeschlossenen Tonaufnahmesystem werden seit mehr als 20 Jahren in Fledermausuntersuchungen eingesetzt (Meschede & Heller (2000); O’Donnell & Sedgeley (1994)). Diese Lösungen werden üblicherweise als Horchbox bezeichnet1. In den ersten Jahren wurde durch eine Uhr mit Tonsignal die Uhrzeit regelmässig auf Band gespeichert. Die gesamte Technik war recht einfach gehalten. Es konnte nur eine einzelne Frequenz am Mischerdetektor eingestellt werden und somit auch nur der Bereich um diese Frequenz (maximal ±10 kHz) überwacht werden. Arten mit Ortungsrufen in anderen Frequenzbereichen wurden überhört. Durch den parallelen Einsatz zweier Geräte lässt sich dieses Problem lösen. Seit einigen Jahren gibt es auch Zweikanalgeräte, die zwei unabhängige Frequenzbänder überwachen. Moderne digitale Speicher zeichnen Laute mit Zeitstempel als WAVE oder MP3-Datei auf.

Diese einfachen Horchboxen erlauben in der Regel keine genaue Artansprache. Eine Unterteilung der Aktivität in Arten-Gruppen ist jedoch in der Regel gut möglich. Mit etwas Erfahrung lassen sich manche Arten wie zum Beispiel die Breitflügelfledermaus und Abendsegler, ebenso wie Zwerg- und Rauhhautfledermaus dennoch einigermassen sicher unterscheiden. Die Daten werden durch abhören der aufgezeichneten Signale ausgewertet. Dies ist vergleichbar mit der Artansprache im Feld, wobei aber die Frequenz des Mischer-Detektors fix eingestellt ist. Somit kann im Gegensatz zur normalen Bestimmung keine genaue Einordnung der Ruffrequenzen erfolgen (siehe auch S. 56). Die Auswertung ist relativ aufwendig und limitiert den Einsatz der Geräte. Für eine schnelle Erfassung der Aktivität an einem Standort in einer Nacht eignen sich solche Horchboxen nach wie vor, wenn keine andere Technik zur Verfügung steht.

Eine Horchbox-Variante stellt die Koppelung eines Zeitdehner-Detektors mit digitalem Speicher dar (S. 224). Solche „Dehner-Rekorder“ sind in vielen Aspekten analog zur klassischen Horchbox, aber erlauben eine bessere Artansprache. Die Rufe werden in einer mit dem Computer analysierbaren Form aufgezeichnet. Ein Nachteil ist die Totzeit des Systems beim 10-fach verlangsamten Abspielen der internen Aufnahme. Nach Beendigung einer Aufnahme gibt der Detektor diese 10-fach verlangsamt wieder, damit der WAVE-Rekorder die Aufnahme speichern kann. Weitere Aufnahmen können erst im Anschluss erstellt werden. Dehner-Rekorder sind heute durch die Echtzeit-Rekorder obsolet geworden und nur noch sehr selten in Verwendung als passive Aufnahmesysteme.

Die modernste Variante für die automatische, akustische Erfassung von Fledermäusen sind Echtzeit-Rekorder. Diese Speichern die Rufe mit hoher Samplerate (300 kHz oder höher) digital und erlauben im Idealfall die direkte, automatische Weiterverarbeitung am Rechner. Mit entsprechender Stromversorgung und Wetterfestigkeit laufen diese Geräte auch im akustischen Dauermonitoring über mehrere Monate kontinuierlich.

Eine ähnliche Lösung stellt das Anabat-System dar. Dieses speichert die Daten jedoch nicht als Echtzeit-Tondaten ab, sondern reduziert diese mittels einer Nulldurchgangsanalyse nach erfolgter Teilung des Signals. Dies kann sich negativ auf die Artansprache auswirken.

1.2 Gute fachliche Praxis

Durch die Verfügbarkeit zahlreicher Erfassungssysteme und durch die automatische Rufanalyse sind akustische Methoden mittlerweile sehr beliebt (Brinkmann et al. (2011); Newson et al. (2014)). Für manche Fragestellungen stellen sie ein mächtiges Werkzeug dar. Belastbare Untersuchungen zeichnen sich jedoch meist dadurch aus, dass ein Mix unterschiedlicher Methoden angewendet wird (Hurst et al. (2015)). Neben mobiler und stationärer akustischer Erfassung sollten daher auch etablierte Methoden wie Netzfang, Telemetrie oder Quartierkontrollen nicht ausser Acht gelassen werden. Häufig ist der parallele Einsatz akustischer sowie nicht-akustischer Methoden hilfreich, um detaillierte Informationen zur vorgefunden Aktivität und der Populationsstruktur zu erhalten. Nur so kann der Einfluss von Landschaftsveränderungen auf die vorhandenen Fledermauspopulationen sinnvoll ermittelt werden.

Allen verfügbaren Methoden - akustisch und nicht akustisch - ist gemein, dass sie selektiv für Arten sind und sich meist nur für eingeschränkte Fragestellungen eignen. Dennoch sind die gängigen Methoden nicht ohne Grund in der Fledermausforschung etabliert. Auch entwickeln sich immer wieder neue Methoden, teils aus Kombination bestehender Lösungen, aber auch gänzlich neue Werkzeuge erscheinen auf dem Markt. Bei der Planung von Untersuchungen sollten daher alle Optionen berücksichtigt werden. Durch eine möglichst genau Definition der gewünschten und benötigten Ergebnisse können dann die geeigneten Methoden herausgefiltert werden.

1.3 Methodenübersicht Akustik

Die akustische Erfassung von Fledermäusen ist eine von mehreren Methoden zur Ermittlung von Fledermausaktivität. Im Rahmen der akustischen Erfassung muss zwischen der aktiven Erfassung (menschlicher Bearbeiter mit Fledermausdetektor) und der passiven Erfassung (automatisches Monitoring) unterschieden werden.

1.3.1 Automatische Erfassung - Passives Monitoring

Hierunter versteht man Lösungen, die im Feld aufgebaut werden und dann für eine gewisse Zeit autonom (passiv) die Rufe jedes Fledermauskontakts aufzeichnen. Dabei werden die Töne so gespeichert, dass eine Auswertung am Rechner durchgeführt werden kann. Einfache Detektortypen (Mischer, Teiler) werden hierfür - mit Ausnahme einfacher Horchboxen - nicht verwendet.

An automatische Erfassungs-Systeme gibt es zahlreiche Ansprüche (Hayes (2000, 1997)). Generell sollte eine solche Lösung für längere Zeit (wenigstens mehrere Nächte) ohne Wartung laufen. Es sollte jede vorbeifliegende Fledermaus reproduzierbar aufgezeichnet werden, die Lage der Fledermaus zum Detektor darf dabei keinen großen Einfluss auf die Aufzeichnung haben (Omnidirektionalität). Die Aufnahmen sollten in solcher Qualität vorliegen, dass eine automatische, objektive Vermessung und Bestimmung durchgeführt werden kann.

Einige Systeme sind hoch-optimiert für diese automatische, passive Erfassung von Fledermausaktivität über lange Zeiträume (Dauer einer Nacht oder mehrere Nächte). Als eigenständige Lösung arbeiten sie dann autonom und erlauben den gleichzeitigen Einsatz anderer Methoden durch den Bearbeiter vor Ort. Verschiedene automatische Lösungen stehen zur Verfügung, jede hat eigene Vor- und Nachteile. Solche Lösungen sind zum Beispiel Elekon Batlogger, Wildlife Acoustics SM4BAT, ecoObs batcorder, das Avisoft-System oder Anabat. Wir verzichten an dieser Stelle auf eine detaillierte Vorstellung der einzelne Geräte. Jedoch finden Sie im Kapitel 9 Kriterien für Detektorsysteme eine Übersicht der Ansprüche an Geräte und einige Anmerkungen zur verfügbaren Technik.

1.3.2 Horchboxen

Einfache Horchboxen, bestehend aus einem Mischer- oder Teilerdetektor gekoppelt mit einem Diktiergerät (oder anderem Tonaufzeichnungsgerät), eignen sich zur stichprobenartigen Messung von Aktivität an einem Standort für die Dauer einer Nacht. Sie sind günstig, erlauben aber nur begrenzte Aussagen bezüglich des genauen Artenspektrums. Kommen diese einfachen Horchboxen zum Einsatz, müssen für eine repräsentative Erfassung je Standort immer mindestens zwei Geräte parallel mit Frequenzwahl bei ca. 25 und bei 40/45 kHz eingesetzt werden. Nur so werden alle wichtigen Artengruppen erfasst (Nyctaloidrufende bei 20 bis 30 kHz und Pipistrelloide sowie Myotis-Arten bei 40 bis 50 kHz). Alternativ können Zweikanal-Geräte mit zwei unabhängigen Frequenzwählern verwendet werden. In manchen Regionen kann so die Mückenfledermaus jedoch nicht sicher erfasst werden, die bei 55 bis 60 kHz ruft. Der zeitliche Aufwand der Auswertung von Horchbox-Aufnahmen ist sehr groß. Dafür ist die Anschaffung sehr günstig.

1.3.3 Mobile akustische Erfassung

Mit einem Handdetektor kann mobil Fledermaus-Aktivität erfasst werden (Transekte; aktive Erfassung). Damit können sehr leicht Daten aus der Fläche des Untersuchungsgebietes gewonnen werden. Bei der mobilen Erfassung bewegt sich der Bearbeiter zu Fuß, mit dem Fahrrad oder mit dem Auto durch das Untersuchungsgebiet. Für die Erfassung gibt es unterschiedliche Protokolle. So kann dauerhaft oder an regelmässigen Stopps Aktivität erfasst werden. Das genaue Vorgehen muss an die Gegebenheiten vor Ort und die gewünschten Ergebnisse angepasst werden. So sind große Flächen zu Fuß unter Umständen nicht sinnvoll begehbar und der Einsatz eines Fahrrads ist sinnvoller. Muss man sich durch vegetationsreiche Flächen bewegen, in denen beim Gehen Ultraschall-Lärm erzeugt wird, dann sind Punkt-Stopp-Transekte sinnvoll. So überhört man Fledermäuse nicht, da keine lauten Geräusche durchs Gehen vorhandene Rufe überlagern. Das genaue Vorgehen sollte zu Beginn der Untersuchung festgelegt werden. Das erarbeitete Protokoll darf dann nicht mehr verändert werden, um die Erhebungen auch vergleichen zu können. Auch sollte es genau dokumentiert werden, damit zum Beispiel verschiedene Bearbeiter bei der Erfassung gleich vorgehen können. Unter Umständen gibt es Vorgaben durch eine Behörde in Form von Erfassungsstandards.

Die mobile Erfassung ist optimal, um Funktionen von Strukturen oder Flächen für Fledermäuse zu ermitteln. Dadurch, dass man sich im Habitat aufhält, kann man durch Beobachtungen des Verhaltens der Tiere häufig fundierte Daten sammeln. So können Flugwege ebenso wie potenzielle Quartierbereiche mit etwas Erfahrung schnell erkannt werden. Auch eignet sie sich zur Erkennung von Hotspots, die dann über mehrere Nächte oder Wochen mittels passiver Erfassung überwacht werden können.

1.4 Exkurs: Nicht-akustische Methoden

Die folgenden Beschreibungen anderer gängiger Methoden der Fledermauserfassung und Forschung sollen als kurzer Überblick dienen. Im Hinblick auf eine fachlich umfassende Untersuchung von Fledermäusen ist ein Mix der verfügbaren akustischen und nicht-akustischen Methoden empfehlenswert oder sogar nötig. Nicht alle Fragestellungen können alleinig durch eine akustische Erfassung bearbeitet werden.

1.4.1 Netzfang

Für die spätere Beurteilung einer Fläche in Bezug auf Fledermäuse sind Parameter wichtig, die akustisch nur bedingt oder überhaupt nicht erfassbar sind. Insbesondere die Populationsstruktur, Altersund Geschlechterverhältnis lassen sich nur durch den Fang von Individuen ermitteln. Dafür werden spezielle Japan- oder Puppenhaarnetze eingesetzt. Der Netzfang ist eine selektive Methode, da manche Arten das Netz orten und ihm ausweichen können. Aber die Methode ist für viele Arten und Fragestellungen ausreichend sensitiv. Da die meisten Arten in der Hand recht sicher bestimmt werden können, liegt meist eine hohe Qualität des ermittelten Artenspektrums vor. Auch kann das Geschlecht und mit etwas Übung und Erfahrung Alter und Reproduktionszustand bestimmt werden.

Problematisch wird der Netzfang, wenn zum Beispiel hochfliegende Arten gefangen werden sollen. Ebenso schwierig sind Arten zu fangen, die durch ihre Ortung in der Lage sind, dass Netz gut zu erkennen und dieses dann ausmanövrieren. Für manche Arten ist daher die akustische Erfassung überlegen. Eine Kombination von automatischem Detektor und Netzfang bietet sich daher für viele Fragestellungen an (Murray et al. (1999); O’Farrell & Gannon (1999)). Durch den automatischen Betrieb können moderne Detektoren parallel zum Netzfang betrieben werden. Das durch Fang nachgewiesene Artenspektrum kann gut mit den Aufnahmen verglichen werden und ermöglicht unter Umständen sogar eine deutliche Verbesserung der akustischen Identifikation schwierig zu bestimmender Arten.

1.4.2 Telemetrie

Eine weitere Methode zur Untersuchung von Fledermäusen in ihrem Jagdlebensraum ist die Telemetrie (Wilkinson & Bradbury (1988)). Dazu wird gefangenen Tieren ein kleiner Sender aufgeklebt. Mit einem Empfänger kann dieser Sender eingepeilt werden. Wird dies regelmässig wiederholt, können so sukzessive Aufenthaltsorte des besenderten Tiers ermittelt werden. Um ein Tier so zu behandeln, muss es jedoch zuerst gefangen werden. Die Methode ist zeitlich sehr aufwendig und wird daher in der Regel nur für wenige Nächte je Tier und auch nur für wenige Tiere angewandt. Manche Fragestellungen lassen sich hiermit besonders gut beantworten, da man Bewegungsmuster von Individuen erhält. Auch die Suche nach Quartieren mit Hilfe von besenderten Tieren ist eine sinnvolle wie auch übliche Anwendung der Methode. Andere Fragestellungen, wie z. B. die Gefährdung durch eine Landschaftsveränderung kann nur dann ermittelt werden, wenn das besenderte Tier sich auch zur Jagd im Gebiet aufhält. Noch viel mehr als beim Netzfang benötigt man eine gewisse Erfahrung für die Telemetrie. Vor allem die Präparation des Tieres muss so erfolgen, dass keine Gefahr durch den Sender für das Tier ausgeht. Außerdem können nicht alle Tiere besendert werden.

1.4.3 Quartierkontrollen

Eine Untersuchung von Populationsveränderungen lässt sich bei manchen Arten durch die Zählung und Überwachung der Tiere im Quartier vornehmen. Bei regelmässigen Kontrollen des Quartiers (zum Beispiel Ausflugszählungen) oder der Überwachung von Quartieren können Daten zur Veränderung einer Population gesammelt werden. In wissenschaftlichen Untersuchungen konnten durch Einsatz von Transponder- und Fototechnik Datensätze erhalten werden, die sich über Jahre erstrecken und tägliche Messungen beinhalten. Gerade solche Daten erlauben die Betrachtung von Populationsveränderungen. Anekdotische, selten durchgeführte oder unregelmässige Kontrollen, wie sie vor allem bei Baumhöhlen und Kästen stattfinden, liefern solche Daten nicht.

Für das Monitoring mancher Arten ist dies eine sehr gute Methodik. So zum Beispiel wird das Große Mausohr in Deutschland mittels regelmässiger Quartierkontrollen inklusive Ausflugsbeobachtungen im Rahmen der FFH-Richtlinie überwacht und gezählt. Bei Arten, die regelmässig ihre Quartiere wechseln und einen Verbund an Quartieren nutzt, ist die Methode der Quartierkontrolle zwar möglich, gibt jedoch nur bedingt Auskunft über die Populationsentwicklung (z.B. Zwergfledermaus). Arten, die kryptische Quartiere beziehen und daher nur schwer aufzuspüren oder zu beobachten sind, können nur schwerlich auf diese Art und Weise untersucht werden.

Generell sind viele der Gebäude-bewohnenden Arten besser zu untersuchen als Waldarten, die ihre Quartiere in Baumhöhlen oder hinter Rinde beziehen und schwer zu beobachten sind.

Neben der Kontrolle von im Sommer bewohnten Quartieren werden auch Winterquartiere kontrolliert. Es besteht dabei immer das Problem der Sichtbarkeit bzw. Zählbarkeit von Individuen. Zahlreiche Tiere hängen unzugänglich und sind damit quasi unsichtbar. Jedoch können auch aus solchen, sehr unzureichenden Daten, Entwicklungen der Populationen abgeleitet werden, wenn diese über eine lange Zeit (>10 Jahre) systematisch in zahlreichen Quartieren beobachtet werden oder technische Hilfsmittel wie Lichtschranken zum Einsatz kommen.

 

1 Ein einfaches kommerzielles Echtzeitsystem des selben Namens darf nicht mit der Bezeichnung der Geräteklasse der Horchbox verwechselt werden.

Beispiele akustischer Untersuchungenen

Es gibt zahlreiche Anwendungsbereiche für die akustische Erfassung von Fledermäusen. Im Folgenden werden einige typische Anwendungen vorgestellt. Dabei wird ein Schwerpunkt auf die automatische Erfassung gelegt. Da die Dauerüberwachung im Rahmen der Windkraftplanung in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen hat, wird diese in den Abschnitten 2.4 Dauermonitoring und 2.5 Gondelmonitoring ausführlicher dargestellt.

2.1 Technische Rahmenbedingungen

Es stehen eine Vielzahl technischer Lösungen zur Verfügung, die sich teils deutlich unterscheiden. So muss bei der Planung einer akustischen Untersuchung frühzeitig definiert werden, welche Aussagen die erhobenen Daten erlauben sollen und welches Gerät sich daher am besten eignet (Waters & Walsh (1994); Adams et al. (2012)). Entsprechend der gewünschten Aussagen, der Laufzeitanforderung, des Standorts, möglicher Vorgaben sowie anderer bestimmender Faktoren ist nicht zwingend jede Technik gleich gut geeignet.

2.1.1 Vergleich der Techniken

Es wird im Folgenden primär auf die automatische Erfassung eingegangen, da diese für viele Fragestellungen mittlerweile bevorzugt zum Einsatz kommt. Ein ausführlicher Vergleich der diversen Detektor-Systeme sprengt den Rahmen dieses Buchs, da unzählige Geräte-Kombinationen und Einstellungen im Detail gegenübergestellt werden müssten. Jedoch werden einige wichtige Aspekte im Hinblick auf den praktischen Einsatz und die Aussagekraft verglichen, bevor dann ausführlich die Einsatzmöglichkeiten der akustischen Erfassung erläutert werden. Darüberhinaus findet sich im Kapitel 9 Kriterien für Detektorsysteme eine weitere Diskussion technischer Aspekte.

Die manuelle Erfassung ist für manche Fragestellungen eine sinnvolle Alternative oder Ergänzung. Die Vor- und Nachteile manueller und automatischer Erfassung werden in späteren Kapiteln ausführlich dargestellt.

Für eine einfache, unspezifische Untersuchung von Aktivität an einem Standort in einer einzelnen Nacht, ohne besondere Betrachtung des Artenspektrums, ist eine klassische Horchbox ebenso wie die aktive Erfassung mittels Handgerät häufig ausreichend. Soll jedoch auch das Artenspektrum dediziert ermittelt oder Vergleiche der Aktivität von Arten an unterschiedlichen Standorten getroffen werden, muss auf bessere Erfassungssysteme zurückgegriffen werden. Je exakter Arten bestimmt werden sollen, desto höher muss die Qualität der Aufnahmen sein. Auch für eine automatische Rufanalyse und Artbestimmung, die bei größeren Mengen an Aufnahmen nötig ist, sollte eine hochwertige Erfassungstechnik genutzt werden. Nur so erhält man Aufnahmen, die sich auf Grund ihrer guten Qualität automatisch weiterverarbeiten lassen (automatische Rufanalyse und gegebenenfalls Artbestimmung).

In vergleichenden Untersuchungen muss sichergestellt sein, dass die Geräte möglichst identische Empfindlichkeit besitzen. Ansonsten können keine vergleichbaren Daten erhoben werden. Die Aufnahme-Empfindlichkeit des Systems sollte somit immer bekannt und reproduzierbar wählbar sein.

2.2 Einfluss der gewünschten Datenqualität

Für jede Fragestellung sollte das Einsatzkonzept der akustischen Erfassung gut überlegt werden. Entsprechend der gewünschten oder benötigten Ergebnisse müssen Standorte, Dauer und Einstellungen des verwendeten Geräts geplant werden. Bevor nun einige typische Erfassungsprozeduren beschrieben werden, soll eine kurze Übersicht von „Standards“ für unterschiedliche Fragestellungen gezeigt werden. Meist ist die tatsächliche Anwendung dann ein Mix der hier beschriebenen, vereinfachten Beispiele. Es wird immer auch Situationen geben, in denen anders als in den folgenden Empfehlungen vorgegangen werden muss. Wie jede andere Technik sollte die akustische Erfassung flexibel eingesetzt werden, um die benötigten Ergebnisse auch zu erhalten.

Tabelle 2.1: Übersicht der Anwendung automatischer, akustischer Erfassung bei verschiedenen Fragestellungen. Die Tabelle gibt Richtwerte, im Einzelfall müssen diese entsprechend des Untersuchungsziels angepasst werden.

2.2.1 Quantitative Datensammlung

Die quantitative Datensammlung hat zum Ziel Aufnahmen zu sammeln, die nicht zwingend alle mit hoher Sicherheit auf Artniveau bestimmt werden müssen. Vielmehr soll eine möglichst gute Bewertung der Menge an Aktivität erfolgen. Hierfür empfiehlt es sich, das Aufnahmegerät auf hohe Empfindlichkeit zu stellen. So maximiert man die Aufnahmereichweite. Durch eine lange Erfassungsperiode wird zusätzlich kurzfristigen Schwankungen der Aktivität entgegengewirkt. Es kann in Abhängigkeit des Auslösealgorithmus und des Standorts zur Aufnahme zahlreicher Nicht-Fledermauslaute (zum Beispiel Heuschrecken) kommen, die den Datenspeicher sehr schnell füllen können (innerhalb weniger Nächte). Die klassische Horchbox ist eine typische quantitative Datensammlung.

Auch das Dauermonitoring im Vorfeld der Windkraftplanung, ebenso wie das Gondelmonitoring sind Beispiele quantitativer Erfassungen. Die Rufe werden meist nur auf Gruppenniveau bestimmt und es soll lediglich eine Einordnung der Aktivität erfolgen. Generell lässt sich jede Erfassung, die die Ermittlung von Aktivität zum Ziel hat, und dabei nicht alle Arten dediziert betrachtet, als quantitative Erfassung gestalten. Dabei wird das Artenspektrum bestimmt, aber viele Aufnahmen nur einer Arten-Gruppen zugeordnet.

2.2.1 Qualitative Datensammlung

Die qualitative Datensammlung hat das Ziel der Erfassung des Artenspektrums eines Standorts. Hierzu müssen die Aufnahmen mit möglichst hoher Qualität aufgezeichnet werden, um auch schwer zu bestimmende Arten determinieren zu können. Werden viele Rufe schlechter Qualität aufgezeichnet, erhöht sich der Bestimmungsaufwand teils stark. Da die Quantität keine Rolle spielt, ist die Anzahl der Aufnahmen nicht so entscheidend. Daher kann es hilfreich sein, nur eine mittlere Empfindlichkeit bei der Erfassung zu wählen. Für schwer zu erfassende Arten mit leisen Rufen sollte dennoch eine hohe Sensitivität gewählt werden. Die sichere akustische Erfassung ist auf Grund leiser Ortungsrufe schwierig bei Bechsteinfledermaus, Großem Mausohr, allen Hufeisennasen und allen Langohrfledermäusen.

Um alle Fledermaus-Arten eines Lebensraums erfassen zu können, müssen geeignete Standorte gewählt werden. Wird zum Beispiel nur im Offenland erfasst, werden Waldarten nur selten oder gar nicht aufgezeichnet. In Abhängigkeit der zu erwartenden Arten und deren Dichte am Standort sind gegebenenfalls auch mehrere Aufnahmenächte nötig. Durch sukzessive Auswertung einzelner Nächte kann zum Beispiel eine Sättigungskurven der Arten ermittelt und ein vorzeitiger Abbruch der Untersuchung gesteuert werden. Beispiele werden bei der Beschreibung des Einsatzes zur Ermittlung der Biodiversität (S. 27) gezeigt.

2.2.2 Quantitative und qualitative Datensammlung

Sollen qualitative sowie quantitative Daten - zum Beispiel zur Habitatnutzung - gesammelt werden, dann sollte eine mittlere Empfindlichkeit eingestellt werden (im Offenland gegebenenfalls hohe Empfindlichkeit). Dies reduziert die Erfassung auf solche Tiere, die sich auch an der untersuchten Stelle aufhalten. Tiere aus größerer Entfernung werden so nicht aufgezeichnet. Es empfiehlt sich die Erfassung mehrere Nächte in Folge durchzuführen und regelmässig zu wiederholen. Eine dauerhafte Erfassung muss nicht zwingend durchgeführt werden. Das erlaubt zum Beispiel die sukzessive Untersuchung mehrerer Standorte mit nur einem oder wenigen Aufzeichnungsgeräten. Jedoch erhöht eine Erfassung über längere Zeiträume immer auch die Aussagekraft und sichert das Ergebnis ab (siehe auch Kein Negativnachweis, S. 134 und Der beste Aktivitäts-Index, S. 164).

2.3 Erfassung in einzelnen Nächten

Bei zahlreichen Fragestellungen ist ein Dauermonitoring an einem Standort nicht zwingend nötig. Häufig sollen größere Flächen auf vergleichbare Art und Weise akustisch untersucht werden. Es sollen primär qualitative Daten erhalten werden. Durch regelmässige Wiederholungen der Erfassungen können dabei semi-quantitative Ergebnisse ermittelt werden.

Solche Erfassungen können meist sowohl aktiv als auch passiv erfolgen. Durch Transekte mit Handgeräten kann ein versierter Bearbeiter einigermassen effektiv Aktivität und Artenspektrum ermitteln. Bei der passiven Erfassung wird ein automatisches Erfassungsgerät für den Zeitraum einer bis weniger Nächte an einem Standort aufgebaut, um zum Beispiel nächtliche Aktivitätsmuster und Artenzusammensetzung zu ermitteln. Werden verschiedene Standorte mit der selben Technik (immer identische Einstellungen) untersucht, können Vergleiche zwischen diesen getroffen werden. Der optimale Einsatzmodus hängt stark von der tatsächlichen Fragestellung ab. Solche zeitlich eng begrenzten Erfassungen werden häufig begleitend zur Anwendung anderer Methoden eingesetzt. Sie eignen sich immer dann, wenn von

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