Wenn man an den ETH-Standort in Eschikon im Kanton Zürich kommt, sieht man ein grosses Feld, auf dem eine seltsame Anlage aufgebaut ist. An den Ecken stehen riesige Stahlkonstruktionen, dazwischen sind Seile gespannt und an den Seilen baumelt ein Ding, das aussieht wie eine überdimensionierte Hantel, an der wiederum ein Scheinwerfer hängt. Die Forschung, die der ETH-Doktorand Flavian Tschurr betreibt, hängt ganz von dieser Konstruktion ab.
Was aussieht wie eine überdimensionierte Hantel, ist eine Kamera: Aus der Luft macht sie detaillierte Bilder der verschiedenen Weizensorten. Bild: Flavian Tschurr
SimplyScience: Flavian, was zur Hölle ist das hier?
Flavian Tschurr: Wir nennen es die Field Phenotyping Platform. Eigentlich ist das Ding, das dort baumelt, einfach eine sehr, sehr gute Kamera.
Ich habe gedacht du forschst zu Weizen und Klimawandel?
Das tue ich!
Und dazu brauchst du eine sehr, sehr gute Kamera?
Unten auf dem Feld sind viele verschiedene Weizensorten angebaut. Die Kamera macht alle drei bis vier Tage ein Foto davon. Weil die Kamera so gut ist, sehen wir auf den Bildern ganz genau, wie es den verschiedenen Sorten geht. Gleichzeitig messen wir verschiedene Umweltfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Bodenfeuchtigkeit. Daraus können wir schliessen, welche Sorten sich bei welchen Umweltbedingungen wie verhalten.
Auf den verschiedenen Parzellen in Eschikon wachsen Winterweizen, Sojabohnen, Sonnenblumen, Mais, Klee und Buchweizen. Das Wachstum der Pflanzen wird mit Hilfe der Field Phenotyping Platform dokumentiert. Bild: Flavian Tschurr
Du machst doch nur Fotos. Wieso weisst du, wie sich der Weizen verhält?
Das ist zugleich sehr simpel und sehr kompliziert: Wir haben gemessen, wann der Weizen in welche Wachstumsstadien übergeht. Das haben wir mit ganz klassischen Methoden gemacht – wir sind aufs Feld gegangen und haben die Pflanzen angeschaut und vermessen. Dann haben wir den Computer mit unseren Fotos und Messungen gefüttert. Der Computer erkennt auf den Fotos, wie stark der Boden bedeckt ist, und verbindet dann den Bodendeckungsgrad mit unseren Messungen des Wachstumsstadiums und der verschiedenen Umweltfaktoren. In Zukunft müssen wir nicht mehr messen, sondern können aufgrund des gewonnenen Wissens und der Umweltfaktoren mit Hilfe der Bilder von einem Ort vorhersagen, wie weit der Weizen ist. Dafür habe ich ein Programm geschrieben, das den Computer genau darauf trainiert.
Die Konstruktion, die in Eschikon steht, heisst Field Phenotyping Platform und ist Marke Eigenbau der ETH Zürich. An riesigen Stahlträgern sind Seile befestigt, welche die Kamera über dem Feld positionieren. Bild: Flavian Tschurr.
Also ich fasse zusammen: Du misst den Weizen, machst gleichzeitig Fotos und wiederholst das sehr oft. Dann trainierst du einen Computer darauf, anhand der Fotos und der Umweltbedingungen zu erkennen, was du gemessen hast. Ab dann kannst du sehr viele Fotos machen und sehr oft die Umweltbedingungen messen und weisst, wie der Weizen sich verhält. Aber wie weisst du jetzt, welche Sorte sich in Zukunft bewähren wird?
Die Idee ist, dass wir so viele Daten erheben, dass wir sagen können: Bei Bedingung x verhält sich Sorte y soundso. Dann gibt es andere Forscher, die entwickeln Modelle, die vorhersagen wie das Klima in Zukunft sein wird. Unser Modell, wie sich Weizensorten verhalten, möchten wir dann mit einem Klimamodell vergleichen und herausfinden, welche Sorten im Klima der Zukunft gut funktionieren werden und welche wir vielleicht nicht mehr anbauen sollten.
Danke für das Gespräch!
Quelle: Redaktion SimplyScience.ch
Erstellt: 13.06.2022