Debugging eines Planeten: Der Kent Wildlife Trust verfolgt den weltweiten Rückgang der Insektenpopulationen mit Clouddiensten

Durch den Bau vieler Rechenzentren gehen biodiverse Lebensräume verloren. Der Kent Wildlife Trust hat eine skalierbare, cloud-native Datenpipeline für die Bugs-Matter-App entwickelt, um den Rückgang der Insektenpopulationen zu messen. Um umsetzbare ökologische Erkenntnisse zu generieren, werden Cloud und Automatisierung eingesetzt – in Rechenzentren. Ein Dilemma?

Für den Kent Wildlife Trust ist das Sammeln ökologischer Daten das Rückgrat der Mission der Organisation, den Rückgang der Wildtierpopulationen umzukehren. Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen Dr. Lawrence Ball, Monitoring and Evidence Manager, und Euan McKenzie, Digital Development Officer. Gemeinsam nutzen sie Cloud-Technologie, automatisierte Datenpipelines und Citizen Science, um ein klareres Bild vom Zustand der weltweiten Insektenpopulationen zu erhalten.

„Ich beaufsichtige die Arbeit, die sicherstellt, dass wir als Organisation evidenzbasiert arbeiten und Evidenz generieren“, beginnt Ball. „Die Nutzung von Evidenz ist entscheidend, wenn wir unsere Mission erfüllen wollen, die Wildtierpopulation und die Klimaresilienz auf 30% der Land- und Meeresfläche von Kent zu erhöhen.“

Ball erläutert, wie die oben beschriebene Mission auf drei Säulen beruht. Die erste Säule besteht darin, naturbasierte Landbewirtschaftungspraktiken wie die Beweidung durch Bisons umzusetzen und Kampagnen zu starten, um die Öffentlichkeit für diese Praktiken zu gewinnen.

„Das zweite Ziel ist es, zu inspirieren und zusammenzuarbeiten“, fährt Ball fort. „Wir wissen, dass wir unsere Mission nicht alleine erfüllen können. Um andere zu inspirieren, verstärken wir daher unser Engagement in Gemeinden, Unternehmen und bei Interessengruppen, um ein großes, vielfältiges Publikum zu erreichen. ”

Die dritte Säule besteht darin, uns zu stärken und zu wachsen, indem wir nationale und internationale Best Practices übernehmen, um widerstandsfähiger, nachhaltiger und nachweislich wirkungsvoller zu werden.

Der Kent Wildlife Trust beschäftigt rund 100 bis 120 Mitarbeiter, die von Tausenden von Freiwilligen unterstützt werden. Gemeinsam setzen sie eine Reihe von Überwachungsinstrumenten ein, darunter Drohnen, passive akustische Sensoren, Kamerafallen und groß angelegte Citizen-Science-Projekte. Eines dieser Projekte hat die Öffentlichkeit begeistert.

Bugs Matter

„Bugs Matter war ursprünglich eine Idee der RSPB aus dem Jahr 2004, bei der Insektenflecken auf Nummernschildern gezählt wurden, um die Insektenpopulation zu schätzen“, erklärt Ball. „Das Projekt lief ein Jahr lang. Im Jahr 2019 diskutierten wir eine Wiederaufnahme, sicherten uns Lotteriegelder, bauten die App neu auf und starteten 2021 in Zusammenarbeit mit der Wohltätigkeitsorganisation Buglife eine landesweite Kampagne. Seitdem ist der Datensatz jedes Jahr gewachsen.“

Das Zählen von Insekten auf einem Nummernschild klingt einfach, aber es hilft, eine große Herausforderung in der Ökologie anzugehen: die Messung aller fliegenden Insekten, nicht nur einer einzigen Artengruppe. „Die meisten bestehenden Methoden konzentrieren sich auf Schmetterlinge, Motten oder Bestäuber“, sagt Ball. „Aber diese Gruppen können unterschiedliche Trends aufweisen. Bugs Matter überwacht Tausende von Arten gemeinsam, was uns ein besseres Bild von der Veränderung der Biomasse vermittelt.“

Er fährt fort: „Wir sind uns bewusst, dass es andere Faktoren gibt, die sich darauf auswirken können, wie viele Insekten zerquetscht werden, aber wir überprüfen unsere Daten ständig. Dazu gehört, dass wir untersuchen, wie konsistent die Fahrten über die Jahre hinweg sind und ob wir einen repräsentativen Anteil der verschiedenen Lebensräume in Großbritannien erfassen. Wir benötigen repräsentative Stichproben, aber wir gewinnen zunehmend Vertrauen in diese Trendstatistiken, die sich aus den Daten ergeben.“

Balls Team hat erfolgreich eine AWS-Förderung beantragt, um das Projekt auf andere Länder auszuweiten. Die erste internationale Einführung findet derzeit in der Republik Irland statt, weitere Länder werden folgen.

Die internationale Expansion schafft neue Anforderungen, wie beispielsweise mehrsprachige App-Unterstützung und länderspezifische Einstellungen. Das Team arbeitet derzeit daran, und es hat sich als ideale Gelegenheit erwiesen, die Art und Weise, wie Ergebnisse geteilt werden, zu überdenken.

„In Großbritannien haben wir früher alle statistischen Modelle selbst durchgeführt und jedes Jahr ein PDF veröffentlicht“, erinnert sich Ball. „Wenn dies global würde, würde ich nichts anderes mehr tun, als Berichte zu erstellen.“

Bürgerwissenschaft trifft auf automatisierte Datenpipeline

Hier kommt Euan McKenzie, Digital Development Officer, ins Spiel: Um Bugs Matter für eine globale Expansion vorzubereiten, baute McKenzie eine vollständig in der Cloud gehostete, automatisierte Datenpipeline auf einer Amazon EC2-Instanz auf.

„Die Pipeline ist modular aufgebaut, um die Entwicklung und Verwaltung zu vereinfachen, aber alle Teile des Workflows teilen sich dieselbe Umgebung. Das Tool, das wir verwenden konnten, war ein R-Paket namens „targets“, das bei Data-Science-Pipelines hilft und sich den Status der Pipeline merkt, sodass es bei jedem Ausführen nur die Schritte ausführt, die aktualisiert werden müssen, und die Schritte überspringt, die sich nicht ändern.“

Die Pipeline fragt täglich die API der mobilen App ab, verarbeitet die von den Fahrern über die mobile App übermittelten Daten, bereinigt Fehler wie GPS-Ausfälle oder nicht abgeschlossene Fahrten und ergänzt diese mit Umweltvariablen wie Temperatur, Höhe, Lebensraumtypen, Straßentypen und Fahrzeugmerkmalen.

Ein komplexes Zero-Inflated Negative Binomial Model analysiert Trends und berücksichtigt dabei die (besorgniserregend) große Anzahl von Fahrten ohne Kilometerangabe. Die Ergebnisse werden in einer Postgres-Datenbank gespeichert und in einem benutzerdefinierten R Shiny-Dashboard visualisiert, das McKenzie und Ball gemeinsam entwickelt haben.

Das neue Dashboard erweist sich bereits jetzt als transformativ. Anstatt auf Jahresberichte zu warten, kann nun jeder, vom Bürgerwissenschaftler bis zum Entscheidungsträger in der Regierung, Trends nach Region, Land oder Lebensraumtyp untersuchen.

„Wenn wir uns vorstellen, dass dies weltweit geschieht“, sagt Ball, „könnten Regierungen sehen, in welchen Gebieten es zu starken Rückgängen kommt, nach den Gründen fragen und Maßnahmen ergreifen. Diese Erkenntnisse könnten von entscheidender Bedeutung sein.

Kent Wildlfe Trust arbeitet auch an partnerspezifischen Logins für Organisationen wie Openreach, einer der größten Transporterflotten Großbritanniens. „Sie ermutigen ihre Fahrer zur Teilnahme“, sagt Lawrence. „Mit einem Partner-Login könnten sie ihre eigenen Daten untersuchen.

Das Dilemma der Rechenzentren

Die Nutzerzahlen der Bugs Matter-App steigen weiter an: Mehr als 10.000 Teilnehmer sind registriert und über eine Million Meilen wurden bereits zurückgelegt. Dies ist ein großer Erfolg für das Konzept der Bürgerwissenschaft, und der Beitrag zum Wissen über den Rückgang der Insektenpopulationen ist offensichtlich.

Allerdings gehen durch den Bau vieler Rechenzentren biodiverse Lebensräume verloren, und die Auswirkungen des Energie- und Wasserverbrauchs für den Betrieb von Rechenzentren auf die Insektenpopulationen werden zunehmend erkannt. Sieht der Kent Wildlife Trust einen Widerspruch in dem Konzept, Naturschutzbemühungen mit Cloud-Computing zu unterstützen?

Lawrence Ball scheut sich nicht, dieses Dilemma anzusprechen.

„Wir sind längst über den Punkt hinaus, an dem wir die Klima- und Biodiversitätskrise noch vermeiden können.“

„Wir planen jetzt, wie wir uns an die Auswirkungen anpassen können, die eintreten werden” so Ball weiter. “Technologie und Innovation könnten für unser Überleben entscheidend sein. Wenn die Nutzung von Rechenzentren uns hilft, den ökologischen Kollaps zu verstehen und abzuschwächen, dann wird dieser Kompromiss Teil eines notwendigen Weges in die Zukunft.“

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf unserer Schwester-Website Computing.

In Deutschland gibt es mit KInsecta ein ähnliches Projekt. Anders als bei Buglife gibt es für KInsecta keine App. Das Projekt folgt strikt dem Open-Source-Gedanken und bietet das von ihm entwickelte Multisensorsystem für den Nachbau auf Gitlab an. Die gesammelten Daten können über eine Web-App übermittelt werden.