Technologie in der Pflanzenforschung
Unsichtbares – Sichtbares
Wenn wir eine Pflanze betrachten, bleibt uns vieles verborgen. Wie wächst sie etwa unter der Erde? Um das Zusammenspiel von Pflanze, Boden und Umwelt besser zu verstehen, können digitale Technologien helfen. Aber wie genau? Diese Fragen stehen im Mittelpunkt der beiden Wandbilder im neuen Themenbereich „Zukunftsfelder“ im Futurium Lab.
© Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research IGD – Dr. Philipp Wree
Moderne digitale Technologien werden auch in der Landwirtschaft eingesetzt – „Smart Farming“ soll Prozesse optimieren und Ressourcen effizienter einsetzen. Mit grafischen Forschungsdaten zum Beispiel kann das Pflanzenverhalten präziser bewertet und so eine nachhaltige Landwirtschaft gefördert werden. Die gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD entwickelten Wandbilder verdeutlichen, wie Daten dieser Technologien aussehen können.
Das erste Wandbild zeigt die oberirdische Struktur einer Pflanze und kombiniert verschiedene Aufnahmeverfahren. Zum ersten zeigt es eine farbkalibriertes RGB-Aufnahme – also ein Farbfoto mit den Kanälen Rot, Grün und Blau, bei dem die Farben so angepasst wurden, dass sie besonders exakt und miteinander vergleichbar sind. Dadurch werden selbst kleine Veränderungen in der Farbe der Blätter und Halme sichtbar – dies sind wichtige Hinweise auf Trockenstress oder Krankheiten. Zwei Tiefenbilder, eines in Farbe und eines in Schwarz-Weiß, liefern 3D-Daten zur Struktur der Pflanze. So können Länge, Breite und Volumen exakt erfasst werden.
Das zweite Wandbild zeigt das Wurzelsystem der Pflanze, aufgenommen mit Röntgentechnologie. Diese Methode erlaubt es, die Wurzeln unter der Erde zu betrachten, ohne die Pflanze zu beschädigen. So wird sichtbar, wie tief und weit sich die Wurzeln ausbreiten und wie sie mit dem Boden interagieren. Diese Informationen sind entscheidend, um Nährstoffaufnahme und Widerstandsfähigkeit der Pflanze unter verschiedenen Umweltbedingungen zu verstehen.
Kombiniert man diese Daten, kann die Pflanze digital rekonstruiert werden. Für die Forschung ist das ein wichtiger Schritt, etwa um klimaresistentere Sorten zu entwickeln. Was hier also wie ein kunstvolles Werk erscheint, ist in Wahrheit Teil eines technischen Prozesses mit großem Potenzial für die Zukunft.
Angesichts von Klimawandel, begrenzten Anbauflächen und steigendem Lebensmittelbedarf brauchen wir neue Werkzeuge – hier lohnt sich ein genauer Blick auf die leisen Signale der Pflanzen – auf ihre Farben und Strukturen. Digitale Technologien wie Kameras, Sensoren und Algorithmen erfassen Informationen, die für das menschliche Auge oft unsichtbar bleiben.
„Wir als Menschen nehmen Merkmale von Pflanzen nur im sichtbaren Bereich wahr. Sie senden jedoch auch Informationen über Wellenlängen außerhalb dieses Bereichs. Mit spezieller Kameratechnologie können wir diese Informationen erfassen und verarbeiten.“
So lernen wir, die Sprache der Pflanzen zu verstehen und Ressourcen bewusster einzusetzen. Wie verändert diese Technologie unseren Blick auf Natur und Landwirtschaft, und welche Verantwortung erwächst daraus? Die gezeigten Methoden eröffnen neue Möglichkeiten für eine datengestützte, nachhaltige Landwirtschaft im Einklang mit der Natur.
