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LEPMON – Auf einen Blick

Ziel von LEPMON ist es, Nachtfalter und andere Insekten automatisiert zu erfassen und zu bestimmen. Dafür entwickeln wir Kamera-Lichtfallen (KLF), mit denen die Tiere nachts angelockt und fotografiert werden. Mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz werden die Falter auf den Bildern bestimmt. Eine Vielzahl dieser Lichtfallen im ganzen Bundesgebiet soll es ermöglichen, die Populationen von Nachtfaltern zu überwachen und Veränderungen der Bestände zuverlässig zu dokumentieren. Wir arbeiten dafür in Teams verschiedener Fachrichtungen und mit einer großen Zahl freiwilliger Helfer.
Das Projekt LEPMON wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, innerhalb der Forschungsintitative zur Erhaltung der biologischen Vielfalt (FeDA).

Wozu LEPMON?

Der drastische Rückgang von Insektenpopulationen („Insektensterben“) sorgt weltweit für große Besorgnis um Ökosysteme. Es mangelt an bezahlbaren zuverlässigen Erfassungen des Bestandes von Insekten, um diese Entwicklungen zu verstehen. LEPMON soll die Grundlagen für ein flächendeckendes Monitoring von Nachtfaltern in Deutschland schaffen. Es ist mit seiner Hauptphase am 1. Dezember 2024 gestartet und läuft für drei Jahre.

Wie funktioniert LEPMON?

Wir nutzen den (sonst unerwünschten) Effekt, dass Insekten durch künstliches Licht angelockt werden. Die Nachtfalter setzen sich meist in der Nähe der Lichtquelle hin und können dort fotografiert werden. Um dies zu ermöglichen, nutzen wir selbst entwickelte Kamera-Lichtfallen. Die Fotos werden gespeichert und später mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz (KI). ausgewertet. Die KI-Modelle werden so trainiert, dass sie bei fast allen Bildern erkennen, um welche Art es sich handelt. Unsere bisherigen Ergebnisse mit Erkennungsraten über 90% zeigen, dass dies möglich sein wird.

Warum Nachtfalter?

Weniger bekannt und auffällig als Tagfalter: Es gibt mehr als 1.100 Arten nachtaktiver so genannter Großschmetterlinge – alleine in Deutschland! Sie spielen eine wichtige Rolle in Ökosystemen; zum einen als Pflanzenfresser (oft spezialisiert an wenigen Arten), zum anderen als Bestäuber von Pflanzen. Verlieren Ökosysteme die Nachtfalter, können sie nicht mehr richtig funktionieren. Und es gibt noch mehr Arten sogenannter Kleinschmetterlinge, die wir mittelfristig auch mit einbinden möchten.

Wer ist am Projekt beteiligt?

Wir sind eine Gruppe von Forschenden mit verschiedenen Stärken: Das Team vom Phyletischen Musem Jena kümmert sich um die Entwicklung der Technik und kennt die Nachtfalter sehr gut. Das Informatik-Team aus Jena arbeitet an der Auswertung mit Künstlicher Intelligenz und das Team aus Bonn kümmert sich um das Management der vielen Daten, die im Projekt anfallen. Das Team aus Marburg sorgt für die Einbindung von Bürgerinnen und Bürgern in das Projekt, und das Team aus Halle konzentriert sich auf die Auswertung der Daten und kümmert sich um andere Insekten.

Wer kann mitmachen?

Am Projekt nehmen schon zur Startphase zahlreiche Bürgerinnen und Bürger teil, inbesondere im Programm zur Untersuchung von urbanen Gradienten.

Wer Interesse hat, sich am Projekt zu beteiligen, kann unser Kontaktformular benutzen. Wir suchen inbesondere ExpertInnen, die sich an der Bestimmung von Faltern beteiligen möchten. Die finanziellen Ressourcen des Projektes reichen nicht aus, um alle Nachfragen nach Kamera-Lichtfallen zu bedienen. Für Behörden, Vereine und Privatpersonen besteht aber die Möglichkeit, eine oder mehrere Kameralichtfallen zu erwerben und das Datenportal von Lepmon zu nutzen. Benutzen Sie hierfür bei Interesse bitte ebenfalls unser Kontaktformular.

Nachtfalter in Städten: Urbanisierungsgradient

Wir starten im Frühjahr 2025 mit einem Programm in zunächst acht deutschen Städten (Bremen, Bonn, Ludwigshafen, Freiburg und Marburg, Jena, Leipzig, Dresden). In jeder Stadt werden fünf Kamera-Lichtfallen aufgestelllt, – vom Stadtzentrum beginnend bis hin zu einem Waldgebiet außerhalb der Stadt. Entlang dieses Urbanisierungsgradienten verändert sich die Umwelt drastisch, beispielweise nehmen Versiegelung und Lichtverschmutzung zu, und Futterpflanzen werden seltener. Es ist damit klar, dass auch die Vielfalt der Nachtfalter abnimmt, aber in unserem Projekt können wir das sehr detailliert zeigen und verschiedene Städte von Nord nach Süd und von West nach Ost genau miteinander vergleichen. Vor allem aber können wir mit Hilfe engagierter Bürgerinnen und Bürger lernen, ob die eingesetzten Kamera-Lichtfallen im Dauerbetrieb zuverlässig funktioneren und wir können wichtige Erfahrungen für den dauerhaften Betrieb im Bio-Monitoring sammeln. Weitere Kamera-Lichtfallen werden in bestehende Monitoringprojekte in Deutschland eingebunden.

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Kamera-Lichtfalle

Das Team des Phyletischen Museums Jena entwickelt in Kooperation mit der Firma k2w Lights (Jena) die im Projekt eingesetzten Kamera-Lichtfallen (KLF) – zum einen eine Variante mit großem Bildsensor („Pro-Version“) sowie eine kostengünstigere Variante mit kleinerem Sensor („Citizen Science Version“). Dabei müssen alle Komponenten einer KLF unter erschwerten Freilandbedingungen (auch im Kronenraum und in den Tropen) zusammenspielen und mit entsprechender Software gesteuert werden. Das Team in Jena kümmert sich um alle technischen Fragen, aber auch um die Bestimmung von Nachtfaltern und gemeinsam mit dem Team Bürgerwissenschaft um Kontakte zu Expertinnen und Experten.

Künstliche Intelligenz

Das Informatik-Team von der Universität Jena entwickelt robuste Modelle der künstlichen Intelligenz (KI), die eine automatisierte Bildanalyse und Artbestimmung von Nachtfaltern und anderen Insekten ermöglichen. Diese KI-Modelle werden die Bilder der Kamera-Lichtfallen des Projektes effizient verarbeiten und die erfassten Nachtfalter zuverlässig bestimmen. Dies ist eine Herausforderung, denn es handelt sich um mehr als 1100 Arten von Großschmetterlingen und sogar um mehr als 4000 Arten von nachtaktiven Faltern insgesamt in Deutschland. Das Team von Paul Bodesheim in der Computer Vision Group wird dabei verschiedene Formen von Wissen in maschinelle Lernverfahren integrieren, beispielsweise durch die biologische Taxonomie oder Größeneigenschaften der Falter. Damit wird eine hohe Genauigkeit bei der Artbestimmung erzielt.

Datenbank-Management

Im Lepmon-Projekt werden verschiedene Webtools zur Verfügung gestellt, die eine einfache Handhabung der Daten ermöglichen. Dazu gehören Werkzeuge zur Verwaltung und Überwachung der Fallen, die Möglichkeit, Bilder aus den Fallen hochzuladen, sowie ein KI-gestütztes System, das bei der identifizierung und Lokalistation der Motten auf dem Bild unterstütz. Ein Datenportal sorgt dafür, dass die Ergebnisse übersichtlich dargestellt werden. Die dabei anfallenden Daten werden in mehreren Datenbanken organisiert und gespeichert. Über verschiedene Schnittstellen erfolgt ein Informationsaustausch mit anderen Datenportalen und Online-Diensten, sowohl innerhalb des Projekts als auch darüber hinaus.