Warum ich Nexus entwickelt habe – Wie präzise Umweltdaten die Fledermausforschung revolutionieren

Warum nicht einfach kaufen?

"Warum baust du nicht einfach ein fertiges Gerät ein?" – Diese Frage höre ich oft. Die Antwort: Weil es kein Gerät gab, das sekundengenau Umweltdaten mit Fledermausrufen verknüpft. Und genau das ist der Schlüssel, um ihr Verhalten wirklich zu verstehen.

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1. Das Problem: Fledermausrufe ohne Kontext

Bisherige Methoden in der Fledermausforschung haben einen großen Nachteil:

• Ultraschallaufnahmen (z. B. mit dem TeensyBat) liefern zwar wertvolle Daten über die Rufe der Tiere.
• Aber: Was fehlt, sind die Umweltdaten – also Informationen zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind oder Niederschlag zum exakten Zeitpunkt der Aufnahme.
• Folge: Forscher:innen wissen zwar, dass eine Fledermaus gerufen hat, aber nicht, warum sie sich genau in diesem Moment so verhalten hat. War es der Wind? Die Temperatur? Ein aufziehendes Gewitter?

Beispiel: Eine Fledermaus ruft plötzlich häufiger. Liegt das an der sinkenden Temperatur? Am aufkommenden Wind? Oder an einem anderen Faktor? Ohne präzise Umweltdaten bleibt das Rätselraten.

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2. Nexus: Der fehlende Puzzleteil

Nexus schließt diese Lücke, indem es sekundengenau Umweltdaten aufzeichnet – und diese später mit den Ultraschallaufnahmen abgleicht. Das System misst:

• Temperatur
• Luftfeuchtigkeit
• Luftdruck
• Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) (mit dem BME680-Sensor)
• Windgeschwindigkeit und -richtung
• Niederschlag
• GPS-Position und Zeitstempel

Der Clou: Mit Nexus weißt du nicht nur, dass eine Fledermaus gerufen hat, sondern auch, welche Umweltbedingungen genau in diesem Moment geherrscht haben. So lassen sich Zusammenhänge erkennen, die bisher im Verborgenen blieben.

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3. Warum das die Forschung verändert

Beispiel 1: Wetter und Fledermausaktivität

Fledermäuse sind wetterabhängig. Mit Nexus kannst du nachvollziehen, wie sich ihre Aktivität bei plötzlichen Temperaturstürzen, Windböen oder Regen ändert. Das hilft, ihr Verhalten besser zu verstehen – und Schutzmaßnahmen gezielter zu planen.

Beispiel 2: Langzeitstudien mit präzisen Daten

Bisherige Studien mussten oft auf Mittelwerte zurückgreifen (z. B. "Durchschnittstemperatur pro Nacht"). Nexus liefert Sekundenwerte – und zeigt so, wie Fledermäuse auf kurzfristige Änderungen reagieren.

Beispiel 3: Automatisierte Auswertung mit BatDetect2

Du nimmst Fledermausrufe mit dem TeensyBat auf und analysierst sie mit BatDetect2. Nexus fügt die passenden Umweltdaten hinzu – und plötzlich siehst du: "Bei 18°C und Windstärke 3 ruft Art X besonders häufig."

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4. Warum ich Nexus selbst entwickelt habe

• Kein fertiges Gerät konnte das: Es gab keine Lösung, die alle relevanten Umweltdaten sekundengenau mit GPS-Stempel aufzeichnet.
• Open Source für alle: Nexus ist modular und anpassbar – Forscher:innen, Naturschützer:innen und Citizen Scientists können es nutzen und weiterentwickeln.
• Kostengünstig und flexibel: Durch den Einsatz von Open-Source-Hardware ist Nexus erschwinglich und kann an individuelle Bedürfnisse angepasst werden.

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5. Die Zukunft: Was Nexus noch leisten kann

• KI-gestützte Mustererkennung: Automatische Auswertung von Daten, um z. B. Vorhersagen über Fledermausaktivität zu treffen.
• Vernetzung: Ein weltweites Netzwerk aus Nexus-Systemen könnte globale Daten liefern – und so den Artenschutz voranbringen.
• Noch mehr Sensoren: Nexus lässt sich erweitern – z. B. um Licht- oder Schadstoffsensoren.

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Abschluss: Mitmachen und die Forschung unterstützen

Nexus ist mehr als ein Sensor – es ist ein Werkzeug, um die Fledermausforschung auf die nächste Stufe zu heben. Egal, ob du Forscher:in, Naturschützer:in oder einfach nur technikbegeistert bist: Mit Nexus kannst du Daten sammeln, die wirklich etwas verändern.

Interessiert? Dann lass uns reden – ich freue mich auf deine Ideen!

NEXUS I (römisch eins) v3.7 – Bereit für den Winterschlaf (und was danach kommt)

Dies zeigt NICHT mein Projekt NEXUS - künstlerische Darstellung 😉

Projekt NEXUS / Entwicklung

Draußen ist es kalt, die Fledermäuse hängen längst im Winterschlaf, und eigentlich wäre jetzt die Zeit für Glühwein. Aber in der Werkstatt gab es heute noch einmal einen entscheidenden Durchbruch.

Ich kann offiziell verkünden: Die Software für den NEXUS ist "Season Ready".

Wir haben heute den Sprung auf Version 3.7 gemacht. Was sich nach einer kleinen Zahl anhört, ist unter der Haube ein gewaltiger Schritt in Richtung professioneller Datenerfassung.

Was ist neu?

Der NEXUS ist jetzt nicht mehr nur ein dummer Datensammler, sondern ein intelligenter Begleiter für meine Monitoring-Runden:

1. Intelligente Nummerierung: Egal wie oft ich den NEXUS am Tag ein- und ausschalte, er legt für jeden Standort automatisch eine neue Datei an (-1.csv, -2.csv...). Kein Daten-Chaos mehr in einer einzigen Riesendatei.

2. Synchronisation: Der Schreib-Intervall wurde auf 16 Sekunden gesetzt. Warum? Weil mein Audio-Rekorder (TeensyBat) exakt diesen Rhythmus (30s Aufnahme + Pause) nutzt. Damit lassen sich Wetterdaten und Fledermausrufe später perfekt übereinanderlegen.

3. Auto-Lock (Daten-Hygiene): Das war mir besonders wichtig. Wenn ich im Modus "MOBIL" unterwegs bin, schaltet der NEXUS die Aufzeichnung von Wind und Regen automatisch auf "Stumm" (0.0). Damit verhindere ich, dass mein eigener Fahrtwind beim Laufen die Messergebnisse verfälscht.

4. Echte Millimeter: Endlich stehen im Log keine abstrakten "Ticks" mehr, sondern fertig berechnete Liter pro m².

Ein erfolgreicher Gartentest heute Nachmittag hat bestätigt: Das System läuft stabil, das GPS fixt schnell, und mein Python-Auswerteskript am PC verarbeitet die neuen Daten vollautomatisch.

Warum keine Platine? (Die "Burn-In"-Strategie)

Ich werde oft gefragt: "Jochen, warum machst du jetzt kein schickes PCB (Gedruckte Platine), wo doch alles funktioniert?"

Die Antwort ist einfach: Ich traue dem Laborfrieden nicht. 😉

Ich habe mich bewusst entschieden, die komplette Saison 2026 mit dem Prototypen (dem handverdrahteten Aufbau) zu bestreiten. In der Industrie nennt man das einen "Burn-In Test" oder Feldtest. Kein CAD-Programm der Welt kann simulieren, wie sich das Gerät verhält, wenn man es nachts um 3 Uhr bei Nieselregen mit klammen Fingern bedienen muss.

• Ist der USB-Port an der richtigen Stelle?

• Hält das Gehäuse der Luftfeuchtigkeit stand?

• Muss der Drehregler vielleicht doch woanders hin?

Erst wenn der NEXUS eine ganze Saison "überlebt" hat und ich mich über nichts mehr ärgere, wird das Design in Kupfer geätzt. Bis dahin nutze ich die Wintertage, um mich entspannt in KiCad einzuarbeiten – ganz ohne Druck, direkt das perfekte Layout liefern zu müssen.

📅 Die Timeline bis zum ersten Ruf

Wie geht es jetzt weiter? Hier ist der Fahrplan:

• Dezember/Januar: Einarbeitung in KiCad (Schaltpläne zeichnen, Bauteile verstehen).

• Februar/März: Akku-Pflege und Vorbereitung der Python-Visualisierungstools.

• April 2026: Start des "Burn-In-Tests". Der NEXUS geht in den echten Einsatz, sobald die ersten Abendsegler und Zwergfledermäuse erwachen.

• Winter 2026: Auswertung der Hardware-Erfahrungen und Design der finalen Platine (PCB).

Für dieses Jahr schließt sich die Werkstatt-Tür. Der NEXUS kommt ins Regal, die Akkus sind auf Lagerspannung, und ich wünsche euch allen eine ruhige Zeit – genau wie den Fledermäusen.

Fledermausforschung im Wandel: Vom manuellen Datenchaos zur automatisierten Präzision mit NEXUS

Einleitung: Warum Fledermausforschung so aufwendig ist

Fledermäuse sind faszinierende Bioindikatoren. Ihre Aktivität verrät uns viel über den Zustand von Ökosystemen, Klimaveränderungen und sogar die Gesundheit von Wäldern. Doch wer schon einmal Fledermausrufe im Feld aufgenommen hat, weiß: 

Hinter den Daten steckt ein riesiger manueller Aufwand.

Bisherige Methoden erfordern mehrere Geräte parallel: Ultraschalldetektoren für die Akustik, Wetterstationen für Umweltdaten, GPS-Logger für Ortsdaten und Notizblöcke für manuelle Beobachtungen wie Bewölkung oder Mondphasen. 

Das Ergebnis? Wissenschaftler:innen verbringen mehr Zeit mit Datenmanagement als mit eigentlicher Forschung.

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Die traditionelle Vorgehensweise: Ein Blick hinter die Kulissen

Die Geräte-Schlacht: Jedes System für sich

Früher – und oft noch heute – sieht ein typisches Fledermaus-Monitoring so aus:

- Ein Ultraschalldetektor (z. B. BatLogger oder TeensyBat) zeichnet nur Akustikdaten auf.

- Eine Wetterstation (z. B. von Davis Instruments) misst Umweltdaten, oft kilometerweit von den Fledermäusen entfernt.

- Ein GPS-Logger muss manuell den Aufnahmen zugeordnet werden.

- Ein Notizblock für zusätzliche Beobachtungen wie Bewölkung oder besondere Ereignisse.

Das Problem:

- Keine direkte Korrelation zwischen Ruf und Umweltbedingungen.

- Zeitaufwendige Nachbearbeitung, um Daten zusammenzuführen.

- Fehlerquellen durch manuelle Eingaben oder unsynchronisierte Uhren.

"Früher musste ich nach jeder Exkursion stundenlang Tabellen abgleichen – und trotzdem blieb Unsicherheit, ob die Daten wirklich zusammenpassten."

(Zitat eines Fledermausforschers, 2023)

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Der manuelle Abgleich: Ein Albtraum für Statistiker

Selbst wenn alle Daten vorliegen, beginnt die eigentliche Arbeit:

1. Zeitstempel müssen abgeglichen werden, wenn die Uhren der Geräte nicht synchron liefen.

2. Umweltdaten müssen händisch den Rufaufnahmen zugeordnet werden – eine mühevolle Fleißarbeit.

3. Fehlende Daten müssen ergänzt werden, wenn ein Gerät ausgefallen ist.

4. Plausibilitätschecks sind nötig: "Kann diese Fledermausart wirklich bei 5°C aktiv sein?"

Ein Prozess, der Tage bis Wochen dauern kann – und trotzdem unsicher bleibt.

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Die Revolution: Was der NEXUS ändert

Alles in einem System – keine Daten-Silos mehr

Der NEXUS vereint alle relevanten Sensoren in einem einzigen Gerät:

- Umweltdaten wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, VOCs, Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Regen.

- GPS und präzise Zeitstempel für eine exakte Orts- und Zeitzuordnung.

- Manuelle Eingaben wie Bewölkung per Dreh-Encoder.

- Synchronisation mit Akustikgeräten wie dem TeensyBat.

Kein händisches Zusammenführen mehr! Alle Daten landen in einer einzigen CSV-Datei – zeitlich perfekt synchronisiert.

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Automatisierte Datenfusion: Von der Aufnahme zur Analyse in Minuten

Traditionell musste man mehrere Datenquellen manuell abgleichen, mit unsicheren Zeitstempeln und einem enormen Zeitaufwand. Mit dem NEXUS gibt es nur noch eine CSV-Datei mit allen Daten – millisekundengenau und sofort analysierbar.

Beispiel:

Ein Forscher möchte wissen: "Bei welcher Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind die meisten Fledermausrufe zu hören?"

- Früher: Stundensuche in Excel, manuelles Filtern, Unsicherheit.

- Mit NEXUS: Ein einfaches Python-Skript – und die Korrelation ist sofort sichtbar.

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Feldarbeit wird einfacher – mehr Zeit für die eigentliche Forschung

- Früher: Mehrere Geräte transportieren, Kabelwirrwarr im Feld, ständige Batteriewechsel, manuelle Notizen.

- Mit NEXUS: Ein kompaktes System, saubere Verdrahtung, robustes Gehäuse, Tage oder sogar Wochen Laufzeit mit einer Powerbank, und schnelle Eingaben per Dreh-Encoder.

Statt mit der Technik zu kämpfen, kann man sich endlich auf die Fledermäuse konzentrieren!

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Warum der NEXUS ein Game-Changer ist

Für die Wissenschaft: Präzision und Reproduzierbarkeit

- Keine Datenlücken mehr durch unsynchronisierte Geräte.

- Statistisch belastbare Auswertungen, weil alle Variablen in einem Dataset vorliegen.

- Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen Studien, weil die Methodik standardisiert ist.

Für den Naturschutz: Effizientes Monitoring

- Schnellere Erhebungen – mehr Gebiete können in derselben Zeit untersucht werden.

- Geringerer Aufwand – auch Ehrenamtliche können den NEXUS einsetzen.

- Früherkennung von Veränderungen, z. B. wenn bestimmte Fledermausarten durch Klimawandel zurückgehen.

Für die Zukunft: Skalierbar und erweiterbar

Der NEXUS ist kein geschlossenes System, sondern eine Plattform:

- LoRaWAN-Anbindung möglich, um ganze Wälder zu vernetzen.

- Solarpanel-Unterstützung für Dauerbetrieb im Feld.

- KI-Integration für automatische Artenbestimmung.

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Fazit: Vom Datenchaos zur automatisierten Forschung

Die Fledermausforschung stand lange vor einem Dilemma:

- Entweder präzise Daten mit riesigem Aufwand sammeln.

- Oder einfache Methoden nutzen – und ungenaue Ergebnisse in Kauf nehmen.

Der NEXUS bricht dieses Dilemma auf.

Er ermöglicht hochpräzise, synchronisierte Daten – ohne manuellen Overhead.

Was das für die Forschung bedeutet:

✅ Schnellere Erkenntnisse – keine Wochen mehr mit Datenabgleich verschwenden.

✅ Größere Datensätze – weil mehr Messungen in derselben Zeit möglich sind.

✅ Neue Forschungsfragen – z. B. "Wie beeinflusst der Mondstand das Jagdverhalten?" – jetzt einfach beantwortbar.

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Ausblick: Wohin geht die Reise?

Der NEXUS ist erst der Anfang. Stell dir vor:

- Ein Netzwerk von NEXUS-Geräten in ganz Europa, das Fledermausaktivität in Echtzeit erfasst.

- Automatische Warnsysteme, wenn Populationen zurückgehen.

- Bürgerwissenschafts-Projekte, bei denen Freiwillige mit einfachen Mitteln Daten sammeln.

Die Technologie ist da. Jetzt geht es darum, sie einzusetzen – und die Fledermausforschung in eine neue Ära zu führen.

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Du willst den NEXUS selbst einsetzen?

Der NEXUS ist Open-Source und wird aktuell in Pilotprojekten getestet.

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Was denkst du?

- Hättest du gedacht, dass Fledermausforschung so aufwendig ist?

- Welche Anwendungen siehst du für den NEXUS?

- Sollten mehr Projekte auf automatisierte Systeme wie den NEXUS setzen?

Schreib’s in die Kommentare – ich bin gespannt auf deine Meinung!