Waldsterben: Künstliche Intelligenz macht Jagd auf Borkenkäfer

In Österreich und Tschechien ist der Borkenkäfer auf dem Vormarsch und Waldsterben ist die Folge. Im länderübergreifenden Projekt SMARTbeetle wollen die Initiator:innen wirksamere und umweltschonendere Lockstoffe für den Borkenkäfer entwickeln – auch mithilfe Künstlicher Intelligenz.

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✨ AI Kontextualisierung

Der Borkenkäfer (Scolytinae) gehört zur Unterfamilie der Rüsselkäfer, der sich im Holz von Bäumen, in selbstgebohrten Gängen fortpflanzt und zum Teil großen wirtschaftlichen Schaden anrichtet. Unter den zahlreichen Arten besiedeln einige, meist an Nadelbäume gebundene Käfer, lebende Bäume, die sie dann durch ihren Befall zum Absterben bringen können. In Mitteleuropa ist die Fichte jene Baumart mit den höchsten Borkenkäferschäden. Laut Mart‐Jan Schelhaas, Gert‐Jan Nabuurs und Andreas Schuck, wie in „Natural disturbances in the European forests in the 19th and 20th centuries“ beschrieben, verursachten Borkenkäfer in Europa im Zeitraum 1950 bis 2000 durchschnittlich 2,9 Millionen Kubikmeter Schadholz pro Jahr (0,7 Prozent der europäischen Holzeinschlagsmenge und etwa die Hälfte der Schäden durch biologische Schaderreger insgesamt).

Borkenkäfer: Fast 50 Mio. Schadensbilanz

2024 wurden in Österreich laut den Österreicheichischen Bundesforsten 1,5 Millionen Festmeter Schadholz gezählt, wobei rund 18 Prozent auf Borkenkäferbefall zurückzuführen waren. Die Waldschadensbilanz – also die Kosten für Käferprävention und -bekämpfung, Infrastrukturschäden sowie Deckungsbeitragsverlust und Lagerkosten für Schadholz – beläuft sich 2024 in Summe auf rund 49 Mio. Euro (2023: 32 Mio. Euro). Dem Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft nach sind sogar 45 Prozent des Schadholzes im Jahr 2024 auf Borkenkäfer zurückzuführen. Ein länderübergreifendes Projekt soll das nun ändern.

Das Interreg-Projekt SMARTbeetle (Smell-based Molecular Artificial Intelligence to Fight Bark Beetle) möchte mit modernen biologischen Methoden und Künstlicher Intelligenz optimierte Pheromonmischungen entwickeln, um die Effektivität von Fallen zu steigern und Nichtzielarten zu schonen. Dadurch soll nicht nur die Waldsterberate reduziert, sondern auch der Einsatz von Pestiziden verringert werden.

KI als Booster

„Künstliche Intelligenz wirkt als Booster für die Entwicklung von Pheromonfallen, indem sie Vorhersagemodelle für Rezeptor-Liganden-Interaktionen bereitstellt“, erklärt Manuela Geiß, Senior Researcher Data Science beim Software Competence Center Hagenberg (SCCH). „Durch das Screening von Tausenden potenzieller Pheromonkandidaten können die vielversprechendsten Varianten gezielt in Laborexperimenten und Feldversuchen getestet werden, was wertvolle Ressourcen spart und die Entdeckung effektiverer Lockstoffe aus einem größeren Kandidatenpool ermöglicht.“

Beteiligt am Projekt sind Partner aus Österreich und Tschechien. Für die oberösterreichische Standortagentur Business Upper Austria arbeiten der Building Innovation Cluster sowie der Softwarepark Hagenberg mit. Das Software Competence Center Hagenberg (SCCH) führt das Konsortium an. Insgesamt besteht die Vereinigung aus sieben Partnern: Software Competence Center Hagenberg GmbH (AT) FH OÖ Research and Development (AT) TU Wien (AT) University of South Bohemia (CZ) Business Upper Austria (AT) Mendel University Brno (CZ) Forestry and Game Management Research Institute (CZ).

„Die heimische Holzwirtschaft steht durch den vermehrten Borkenkäferbefall vor großen Herausforderungen. Mit innovativen Ansätzen wollen wir die Gesundheit unserer Wälder langfristig sichern“, erklärt Klara Stadler, Projektmanagerin im Building Innovation Cluster der oberösterreichischen Standortagentur Business Upper Austria, die Intention dieser Zwei-Staaten-Initiative.

Vier Jahre Laufzeit

Diese grenzüberschreitende Kooperation zwischen wissenschaftlichen Einrichtungen soll auch den Dialog zwischen Behörden und Waldbesitzern beider Länder fördern, wie auch Simona Standler, Projektmanagerin im Softwarepark Hagenberg, betont: „Der Austausch von Daten und Erfahrungen verbessert die Überwachung der Borkenkäferpopulationen und ermöglicht frühzeitige Gegenmaßnahmen.“ Die Projektlaufzeit von vier Jahren soll zudem ausreichend Zeit für die Validierung der Lockstoffe in der Praxis garantieren.

Das Projekt wird von der Europäischen Union im Rahmen des Interreg-Programms Österreich – Tschechien gefördert.

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Und heimische Betriebe würden aktuell massiv unter Druck stehen. Die Energiewende, der Fachkräftemangel und die rasche Digitalisierung würden den Geschäftsalltag tiefgreifend verändern. Den Unternehmen fehlt dabei für weitreichende Strategieprozesse nach Erfahrung von Barth oft schlichtweg die Zeit. „Viele KMU suchen nach Wegen zur Zukunftsgestaltung und stehen dabei häufig vor einer gewissen Ziellosigkeit“, erklärt die Co-Gründerin. „Sie wissen, sie müssen etwas tun, wissen aber nicht, wie sie anfangen sollen“.

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Genau diese Lücke möchte We Are Unicorns mit dem sogenannten Future Radar schließen, dessen Oberfläche optisch an die genannte „Innovation Map“ erinnert. Das kostenfreie digitale Werkzeug soll den Betrieben 55 handfeste Chancen für den eigenen unternehmerischen Erfolg aufzeigen. „Es ist ein Zukunftsradar, das sehr klar und greifbar konkrete Chancen zeigt, die KMU direkt ergreifen können“, betont Moosbeckhofer. Ein eigens entwickelter KI-Assistent ergänzt das Programm. Dieser Helfer ordnet relevante Themen ein und leitet daraus konkrete nächste Schritte für das jeweilige Unternehmen ab. Das Gründerteam versteht sich dabei als unmittelbare, zusätzliche Ressource für die Betriebe. „Wir fungieren ein bisschen als Innovationsabteilung as a Service“, beschreibt Barth den Ansatz. „Wir kommen in den Betrieb und arbeiten gemeinsam mit dem Team, denn jedes Unternehmen ist selbst Experte in der eigenen Branche“.

Verbindung mit Startups als wichtiger Baustein

Besondere Gelegenheiten für derartige Innovationen entstehen nach Beobachtung des Gründer:innen-Duos bei Betriebsübergaben. Tausende Familienunternehmen stehen in den kommenden Jahren vor einer solchen Nachfolgesituation. „Das sind oft Fenster, die sich im betrieblichen Ablauf öffnen, um Dinge neu zu denken“, schildert Moosbeckhofer seine Erfahrungen aus der Beratungspraxis. Das Team sieht hier hohes Potenzial in einer gezielten Zusammenarbeit mit Startups. Junge Technologieunternehmen bringen nach Überzeugung von Moosbeckhofer häufig völlig neue Lösungen mit. Die etablierten Betriebe bieten den Startups im Gegenzug Verbindlichkeit und Marktzugang. „Für Startups sind KMU extrem gut, weil sie Traktion am Markt und eine hohe Verbindlichkeit haben“, führt Moosbeckhofer aus.

„Wieder positive Narrative nach vorne holen“

Dieser Weg in die Zukunft gelingt für alle Akteur:innen nach Ansicht der Gründer:innen am besten mit einer positiven Grundeinstellung. „Destruktives Jammern“ löse eine negative Spirale aus und bremse die Gestaltungskraft, meint Barth. Sie verweist dabei auf Erkenntnisse aus der Hirnforschung, wonach Jammern einen ähnlichen Effekt im Gehirn auslöse wie eine Sucht. „Wir müssen schauen, dass wir wieder positive Narrative nach vorne holen“, fordert sie daher. Es brauche einen bewussten Perspektivenwechsel. „Unsere Zukunft ist positiv und wir können stolz darauf sein“.

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