Künstlerische Darstellung des NEXUS im Betrieb

Beginn der Validierungsphase 2026

Executive Summary

Mit Beginn des Jahres 2026 startet das Projekt PaderBats / NEXUS offiziell in die Validierungsphase. Ziel ist es, das entwickelte akustische Monitoring-System über einen vollständigen Jahreszyklus hinweg unter realen Feldbedingungen zu überprüfen. Im Fokus stehen dabei Systemstabilität, Datenqualität und wissenschaftliche Belastbarkeit – nicht die Maximierung von Datensätzen, sondern deren Verlässlichkeit und Interpretierbarkeit.

Diese Phase markiert den Übergang von einer experimentellen Entwicklungsstufe hin zu einem potenziell wissenschaftlich nutzbaren Monitoring-Instrument.

Motivation und Einordnung

In der Bioakustik – insbesondere im Bereich des Fledermausmonitorings – entstehen zunehmend automatisierte Datensätze, deren Aussagekraft häufig nur unzureichend hinterfragt wird. Fehlklassifikationen, unklare Reichweitenannahmen oder unbeachtete mikroklimatische Effekte können zu systematischen Verzerrungen führen.

Die Validierungsphase von NEXUS setzt genau hier an: Sie soll transparent klären, unter welchen Bedingungen die erhobenen Daten belastbar sind – und wo ihre Grenzen liegen.

Was bedeutet „Validierung“ im NEXUS‑Kontext?

Validierung wird im Projekt bewusst mehrdimensional verstanden und umfasst drei eng miteinander verknüpfte Ebenen:

Technische Validierung
Langzeitstabilität der Hardware, Energieversorgung, Speichersicherheit, Zeitstempel‑Konsistenz und Ausfallraten.
Akustische Validierung
Konsistenz und Plausibilität der aufgezeichneten Rufe hinsichtlich Frequenzlage, Signal‑Rausch‑Verhältnis, Dynamikumfang und Wiederholbarkeit.
Physikalisch‑ökologische Validierung
Abgleich der akustischen Signale mit bekannten Gesetzmäßigkeiten der Schallausbreitung (z. B. frequenzabhängige Dämpfung) sowie mit mikroklimatischen Rahmenbedingungen.

Nur wenn diese Ebenen kohärent zusammenwirken, lassen sich die Ergebnisse biologisch sinnvoll interpretieren.

Validierungszeitraum und Versuchsdesign

Der Validierungszeitraum ist auf 12 Monate ausgelegt und umfasst sämtliche relevanten saisonalen Phasen:

Winterruhe und Übergangsperioden
Frühjahrsaktivität und Reproduktion
Sommerliche Jagdaktivität
Herbstliche Schwärm‑ und Zugphasen

Diese zeitliche Abdeckung erlaubt es, saisonale Effekte klar von systematischen Messartefakten zu trennen.

Zusätzlich werden unterschiedliche Habitattypen (z. B. Waldstandorte, Gewässernähe, Offenland) berücksichtigt. Exakte Standortangaben werden bewusst nicht veröffentlicht, um sensible Lebensräume zu schützen.

Systemarchitektur und Datenpipeline

Das NEXUS‑System folgt einer mehrstufigen, bewusst redundanten Datenpipeline:

Akustische Erfassung
Hochauflösende Ultraschallaufzeichnung mit definierter Abtastrate und kontrollierter Vorverstärkung.
Automatisierte Klassifikation
KI‑gestützte Erkennung und Artzuordnung (u. a. unter Nutzung etablierter Verfahren wie BatDetect2).
Physikalische Prüfung
Analyse von Pegelverlauf, Frequenzverschiebung und Dämpfungskoeffizienten in Relation zu Distanzannahmen und Umgebung.
Mikroklimatische Korrelation
Verknüpfung der akustischen Ergebnisse mit Temperatur, relativer Luftfeuchte und weiteren Umweltparametern.

Diese Pipeline dient nicht der automatischen Ergebnisproduktion, sondern als Plausibilitätsfilter, um inkonsistente oder physikalisch nicht erklärbare Ergebnisse sichtbar zu machen.

Bedeutung mikroklimatischer Parameter

Hochfrequente Fledermausrufe unterliegen einer stark frequenz‑ und umgebungsabhängigen Dämpfung. Temperatur und Luftfeuchte beeinflussen sowohl Reichweite als auch spektrale Zusammensetzung der Signale.

Im Rahmen der Validierungsphase werden unter anderem folgende Fragestellungen adressiert:

Entsprechen beobachtete Pegelverluste bekannten Dämpfungsmodellen?
Verändert sich die effektive Detektionsreichweite bei hoher Luftfeuchte signifikant?
Lassen sich Unterschiede in Aktivitätsmustern zwischen Nächten physikalisch erklären oder deuten sie auf Systemeffekte hin?

Diese Analysen sind zentral, um akustische Klassifikationen nicht isoliert, sondern kontextualisiert zu bewerten.

Datenethik, Transparenz und Citizen Science

PaderBats / NEXUS versteht sich ausdrücklich als Citizen‑Science‑Projekt mit wissenschaftlichem Anspruch. Daraus ergeben sich klare Prinzipien:

Schutz sensibler Habitate durch Verzicht auf exakte Geokoordinaten
Lückenlose Dokumentation von Hardware‑, Software‑ und Kalibrierungsänderungen
Trennung von Rohdaten, automatischer Auswertung und interpretativen Schlussfolgerungen

Die Validierungsphase soll nicht nur Erfolge dokumentieren, sondern explizit auch Unsicherheiten und Limitationen offenlegen.

Erwartete Ergebnisse der Validierungsphase

Am Ende des Jahres 2026 sollen unter anderem folgende Fragen belastbar beantwortet werden können:

Ist der Dauerbetrieb des Systems technisch stabil und reproduzierbar?
Wie konsistent sind die akustischen Daten unter variierenden Umweltbedingungen?
Lassen sich erkannte Muster physikalisch und ökologisch plausibel erklären?
Wo liegen systematische Messgrenzen und Unsicherheiten?

Diese Erkenntnisse bilden die Grundlage für eine mögliche weiterführende wissenschaftliche Nutzung der Daten.

Ausblick

Die Validierungsphase stellt keinen Abschluss dar, sondern einen notwendigen Zwischenschritt: vom funktionierenden Prototyp hin zu einem belastbaren Monitoring‑Werkzeug.

Erst auf Basis dieser Ergebnisse kann entschieden werden, in welcher Form die Daten künftig veröffentlicht, wissenschaftlich ausgewertet oder für weiterführende Fragestellungen genutzt werden.

Der leitende Grundsatz bleibt dabei unverändert: Qualität vor Quantität – und Verständnis vor bloßer Datensammlung.