Ohren-Sender statt Halsband für Eisbären

Wie müssen Eisbären ihr Verhalten aufgrund des Klimawandels verändern bzw. überleben sie ihn? Und wie landet ein Mechatronik-Designer aus dem Silicon Valley auf einem Schneemobil in der verschneiten Tundra Alaskas um Eisbären zu verfolgen? Die kurze Antwort auf beide Fragen lautet: (B)ear Tag.

Mit neuerTechnologie Eisbären besser erforschen und schützen

Die lange Antwort: Mechatronik-Designer Rémy Pieron entwickelte gemeinsam mit anderen Ingenieuren und dem WWF eine völlig neue Technologie zur Besenderung bzw. Verfolgung von Eisbären. Der innovative Ohren-Sender (B)ear Tag soll helfen, die Wanderungen wildlebender Eisbären effektiver zu verfolgen und die Tiere damit besser zu schützen. Der kleine Ohren-Sender wurde als Alternative zum GPS-Halsband entwickelt. Halsbänder haben nämlich ein paar optische und technische Mankos.

GPS-Halsbänder halten nur bei ausgewachsenen Weibchen

Das Problem mit herkömmlichen GPS-Halsbändern: Man kann mit ihnen ausschließlich ausgewachsene, weibliche Eisbären verfolgen – nicht aber Jungtiere oder ausgewachsene, männliche Tiere. Sie „halten nicht an männlichen Bären, weil ihre Hälse im Verhältnis zum Kopf zu groß sind. Sie sind unangenehm für die Bären und die Mechanismen, die dafür sorgen, dass die Sender irgendwann automatisch abfallen, versagen manchmal“, erklärt Remy. Wissenschaftler brauchen aber konkrete Daten – auch von Jungtieren oder männlichen Eisbären, um das Verhalten der Bären und die Auswirkungen des Klimawandels auf ihre Überlebensfähigkeit besser zu verstehen. Eine neue Art der Besenderung musste her. Deshalb startete der WWF ein Technologie-Innovationsprojekt, das ein Team aus Ingenieuren, Designern und Einheimischen zusammenbrachte, um eine neue Möglichkeit der Besenderung von Eisbären zu entwickeln und die existierenden GPS-Halsbänder zu verbessern.

(B)ear Tag – Geburtsstunde eines GPS-Ohren-Senders

Die Technologie-Design-Firma IDEO (designte z.B. die Apple Computer-Maus) konnte für das WWF-Projekt gewonnen werden. Ein deutscher Mitarbeiter der Firma, Jörg Student, kontaktierte seinen alten Arbeitskollegen, den Designer Remy Pieron, und fragte ihn, ob er an dem Projekt mitwirken wolle. Remy überlegte nicht lange und erzählt hier von dem spannenden Projekt. „Einen neuen Sender für Eisbären zu entwickeln, war etwas ganz Besonderes, die Arbeit war beseelt von dem Respekt, den sowohl die Wissenschaftler als auch die Inuit den Tieren entgegen brachten“, erzählt Remy. „Vorgabe war, die Tiere so wenig wie möglich zu stören. Ein Inuit sagte, dass er die bisher üblichen Halsband-Sender den Bären gegenüber als respektlos empfindet und sie auf ihn unansehnlich und beunruhigend wirken…Auf Initiative des WWF begannen wir zusammen mit IDEO, Misty West und vielen anderen Partnern mit der Entwicklung eines neuen Ortungsgeräts, mit dem Wissenschaftler das Verhalten der Bären in der Wildnis ein ganzes Jahr lang aus der Ferne beobachten können“, berichtet Remy.

Kälte, Nässe, Batterielaufzeit, Weltraum  –  Herausforderung Arktis

„Der erste Schritt war, das Innere des Geräts zu entwickeln. Diese Aufgabe nahm unser Projektpartner Misty West, ein Ingenieurbüro, das sich auf Technologien für einen gesünderen Planeten spezialisiert hat. Das Team beschäftigte sich mit verschiedenen Satelliten-, Batterie- und Prozessortechnologien, um ein System zu entwickeln, das in der extremen Umgebung der Arktis funktioniert“, so Remy. Es gab gleich mehrere Probleme, die gelöst werden mussten: „Batterien funktionieren bei niedrigen Temperaturen schlecht, aber die Kommunikation mit Satelliten benötigt sehr viel Stromund das Gerät muss so klein und leicht wie möglich sein, um die Eisbären nicht zu stören. Jede Menge Tests und Versuche waren nötig, um die perfekte Kombination aus Komponenten zu finden“, erklärt Remy.„Die letzte große technologische Hürde bestand darin, eine Antenne zu modellieren, die den Weltraum erreicht und nicht in der Kälte abbricht. Wieder einmal schlug Misty West eine clevere Lösung vor, die es uns erlaubte, die Antenne direkt in den Großteil des Geräts einzubetten – so ist sie sie während ihres rauen und stürmischen Lebens am Bärenohr perfekt geschützt.“

Ohren-Sender muss von selbst wieder abfallen können

„Während Misty West am ‚inneren Kern‘ arbeitete, konzentrierte ich mich auf die Frage, wie sichergestellt werden kann, dass der Ohren-Sender mindestens ein Jahr lang angebracht bleibt und dann schließlich von ganz alleine abfällt,“ so Remy weiter. Hier kam Andre Labonte ins Spiel. „Andre hat sein ganzes Leben rund um den Ozean verbracht und stellt seit Jahrzehnten spezielle, auf Zeit ausgelegte Angelgeräte her. Als ich mich mit dem Prozess der galvanischen Korrosion beschäftigte, stieß ich auf seine alte Website. Wenige Wochen später bekam ich ihn ans Telefon und wir sprachen über das Projekt“, schildert Remy. Wichtig für Andre waren die Eckdaten des Eisbären-Lebensraums: er benötigte Informationen über den Salzgehalt im Meer der Arktis, die durchschnittlichen Luft- und Wassertemperaturen und eine Schätzung der Zeit, die ein Bär beim Schwimmen verbringt.

Sender an Eisbär-Ohr anpassen

Die einzelnen Komponenten, die ein (B)ear-Tag braucht, waren nun mehr oder weniger entwickelt. Jetzt wurde es höchste Zeit zu überlegen, wie der Sender in ein Eisbär-Ohr passt. Remy fuhr in dazu den Zoo von Anchorage (Alaska), wo ein Eisbär-Männchen für eine medizinische Untersuchung betäubt werden musste. „Ich wollte mir diese Gelegenheit nicht entgehen lassen, stellte mit Hilfe eines 3D-Druckers einen Prototyp der Ohrenmarke her und machte mich mitten im Winter auf den Weg nach Alaska. Im Zoo angekommen, schlief der Eisbär bereits. Nachdem der Tierarzt seine Untersuchungen abgeschlossen hatte, war Remy an der Reihe: „Ich maß jeden Aspekt des Ohres. Ich versuchte einen Abdruck davon zu nehmen, schaffte es aber nicht. Ich fühlte, wie steif das Bärenohr ist. Schließlich prüfte ich die Passform meines Prototyps, um zu sehen, wie nahe wir dran waren.

Die Suche nach dem geeigneten Material

Zurück in Reno, Nevada, arbeitete Remy weiter am Sender. „Ich erstellte ein 3D-Modell eines Bärenohrs … und arbeitete mit der unglaublichen Modellbau-Crew von IDEO zusammen, um eine Silikonversion eines Ohrs herzustellen.“, so der Designer. „Das Modell half mir sehr dabei, die Form zu überprüfen, aber nachdem ich Videos von Bären gesehen hatte, die kämpfen, jagen und durch Eisströme schwimmen, wurde mir klar, dass der Sender ein Gehäuse braucht, damit die empfindlichen Teile im Inneren sicher und trocken bleiben“, erklärt Remy. „Es gibt nicht viele Materialien, die leicht, weiß, sehr haltbar, resistent gegen Kälte und UV-Licht sind und sich nicht störend auf die Funkwellen auswirken. Ich brauchte einen weiteren Experten und ich setzte mich mit Al Desito bei Epoxies etc. in Verbindung.

Prototyp zu schwer – wieder ein paar Schritte zurück

Welches Material geeignet war und wie die einzelnen Komponenten auf dem Trägermaterial im Inneren halten, war der nächste Schritt. „Ich entwarf einen Rahmen, auf den alle Teile geklebt werden sollten, diese sollten dann von einer zweiteiligen Form umschlossen werden. Bei den ersten Versuchen lief es nicht reibungslos. Einige der Materialien wurden beim Aushärten zu heiß und ließen die Form Risse bekommen. Einige von ihnen waren überaus klebrig und weigerten sich, aus der Form herauszukommen, egal wie viel Entformungsspray wir dafür verwendeten. Am Ende landeten wir bei einem Urethan, das in der Kälte ausgezeichnete Materialeigenschaften hatte und mit dem sich leicht genug arbeiten ließ.“ Doch die Freude währte nicht lange. Der Prototyp war zu schwer, das Team musste noch einmal ein paar Schritte zurückgehen und nahm viele kleinere und größere Verbesserungen vor, testete neue Materialien und entwickelt das Gerät noch immer weiter.

Endspurt?!

„95% des Weges bis zum Ziel, einem funktionierenden (B)ear-Tag, haben wir geschafft, aber es sind immer die letzten fünf Prozent, die 30 Prozent des Aufwands ausmachen“, berichtet Remy. „Meine Arbeit an der ersten Reihe von Prototypen ist weitgehend abgeschlossen. Mit begrenzten Mitteln, begrenzten Ressourcen und einer begrenzten Anzahl von speziellen Mikrochips, die mit den Satelliten kommunizieren, müssen wir sicherstellen, dass alles perfekt funktioniert, bevor wir das Gerät versiegeln: Sobald es versiegelt ist, kann die Elektronik nicht mehr bearbeitet werden. Der letzte Schritt des Anbringens der Tags an den Bären ist ebenfalls ein teurer und bürokratisch anspruchsvoller Prozess, was es umso wichtiger macht, dass wir alles richtig machen“, erklärt Remy.

„Das Projekt (B)ear-Tag war einer der Höhepunkte meiner Karriere. Es hat nicht nur endlose Dinnerparty-Geschichten geliefert, sondern auch meine Grenzen als Mechanik-Designer verschoben. Ich musste all meine Erfahrungen aus verschiedenen Bereichen nutzen und kombinieren: medizinische Geräte, Rennwagen und Unterhaltungselektronik – alles war wichtig. Ich freue mich auf den Tag, an dem wir unsere ersten Pings von den Satelliten erhalten, die uns sagen, dass ein Bär mit (B)ear-Tag in Bewegung ist!“