Animation einer Streifenwanze.

Urheber: DiNArDa e.V. Ersteller: Michael Heethoff, Bernhard Ströbel. Animation: Sebastian Schmelzle

BerlinNaturforscher sind leidenschaftliche Sammler. Von ihren Expeditionen bringen sie seit Alexander von Humboldts Zeiten kistenweise Material mit: Pflanzen, Tiere, Steine, Mineralien. Im Berliner Museum für Naturkunde (MfN) ist auf diese Weise eine riesige Forschungssammlung entstanden. Sie besteht aus 30 Millionen Objekten, die Hälfte davon sind Insekten

Als besonders wertvoll in solchen Sammlungen gelten sogenannte Typusexemplare. „Das sind Objekte, anhand derer eine Art das erste Mal beschrieben wurde“, sagt Frederik Berger, wissenschaftlicher Leiter der Sammlungsdigitalisierung am MfN. Die Museen seien verpflichtet, diese Referenzexemplare gut aufzubewahren und für die Forschung zur Verfügung zu stellen – etwa, wenn es darum geht, eine neue Art zu beschreiben, indem man sie mit bereits bekannten Arten vergleicht.

Bisher waren solche Vorhaben mit einer regen Reisetätigkeit verbunden. „Jedes Jahr haben wir etwa 500 Gäste, die unsere Forschungssammlung besuchen und sich bestimmte Exemplare aushändigen lassen“, berichtet Berger. Nun jedoch bricht auch für diese Arbeiten das digitale Zeitalter an. „Mit unserem neuen 3D-Insektenscanner können wir Forschern weltweit Digitalisate von Objekten aus unserer Sammlung zur Verfügung stellen“, sagt der Forscher.

Entwickelt in Darmstadt, ab Mittwoch auch in Berlin in der Ausstellung neben dem Sauriersaal zu bewundern: der 3D-Insektenscanner des Museums für Naturkunde.
Foto: Gregor Schuster

Diesen Mittwoch wird im Berliner Museum für Naturkunde das erste Gerät dieser Art vorgestellt. Es erhält einen Platz in der Ausstellung neben dem Dinosauriersaal und kann dort fortan auch von den Besuchern begutachtet werden. Bei dem Scanner handelt es sich um ein etwa 50 mal 40 Zentimeter großes Gerät. Sein Herzstück ist eine Industriekamera, die hochauflösende Bilder von einem Insekt aufnimmt, das in eine Halterung eingespannt wird. „Die Halterung ist mit einem Motor versehen, der das Objekt in beiden Achsen bewegt. Das geschieht vollautomatisch“, erläutert Berger.

Um ein Insekt gründlich und bis aufs kleinste Haar erkennbar von allen Seiten zu erfassen, ist viel Zeit und Speicherplatz vonnöten: Die Kamera, die eine Auflösung von 12 Megapixel hat, nimmt das Insekt in 400 Positionen auf und fertigt dabei eine Vielzahl von Aufnahmen an. „Das dauert mehrere Stunden, in denen insgesamt 25 000 einzelne Bilder entstehen“, erläutert Frederik Berger.

Aus den einzelnen Bildern wird ein maßstabsgetreues dreidimensionales Modell berechnet. Es kann entweder als großes Datenpaket von mehreren Gigabyte oder in einer heruntergerechneten Version über Server verschickt und mit entsprechenden Programmen (Viewern) betrachtet werden. „Mitunter kommt es bei der Unterscheidung von Arten auf winzige Details an, bei Bienen zum Beispiel auf die Farbe und Anordnung der Haare auf dem Körper. Das lässt sich fortan komfortabel und genau am Bildschirm betrachten“, sagt Berger.

Das System für den Scanner haben Forscher der Technischen Universität Darmstadt und des Digitalen Naturhistorischen Archivs Darmstadt (Dinarda) entwickelt. Es ist nach Angaben des Naturkundemuseums weltweit das erste, das 3D-Oberflächenmodelle von Insekten in dieser Auflösung erstellt.

Erste Projekte mit Bienen und Wespen

„Die Kollegen aus Darmstadt haben vor allem im mathematischen Bereich, also für die Art und Weise, wie das Modell berechnet wird, Pionierarbeit geleistet“, sagt Digitalisierungsexperte Berger. Disc3D hat das Team um Michael Heethoff, Bernhard Ströbel und Sebastian Schmelzle den Insektenscanner genannt. Dem gemeinnützigen Verein Dinarda geht es dabei nicht ums Reichwerden, sondern um Artenschutz und Forschungsförderung. Deshalb sind die technischen Einzelheiten rund um den Scanner frei verfügbar und können von jedermann genutzt werden.

Trotzdem kostet die Technik dafür einiges. „Etwa 10 000 Euro sind es für diesen ersten Scanner“, sagt Frederik Berger. Das sei jedoch preiswert im Vergleich mit anderen bisher üblichen Verfahren, die exakte 3D-Modelle von Insekten liefern. Vergleichbare Modelle konnten bisher nur mit Computertomografie-Scannern erzeugt werden – zu einem Vielfachen des Preises.

Am Berliner Naturkundemuseum beginnt nun die Testphase des Scanners. „Wir wollen prüfen, ob er das leistet, was wir uns davon erhoffen – und ob die digitalen 3D-Modelle von Insekten ausreichend nachgefragt werden“, sagt Frederik Berger. Wenn sich die Technologie bewährt, soll aufgestockt werden. Dafür ist relativ wenig Personal erforderlich, denn mehr als das Einspannen des Insekts ist nicht zu tun. Das Scannen erfolgt vollautomatisch, pro Tag schafft das Gerät zwei Insekten. „Angedacht ist, zunächst vier weitere Scanner anzuschaffen, denn eine Person kann fünf Scanner zugleich bedienen“, sagt Berger.

Vergrößert und rundum zu betrachten: Der Scanner liefert faszinierende Bilder von Insekten.
Foto:  Heethoff, Dinarda e.V

Die Mittel dafür sollen aus der Grundfinanzierung des Naturkundemuseums kommen sowie aus dem Sonderetat, der der Einrichtung dieses Jahr vom Bund und von Land Berlin zugesagt wurde. Insgesamt 660 Millionen Euro erhält das MfN. Sie sind vor allem für die Erweiterung und Sanierung vorgesehen. Aber auch Großprojekte wie die Digitalisierung der Sammlung sollen damit vorangetrieben werden.

Zunächst arbeiten die Forscher an Testprojekten. „Wir werden mit Bienen und Wespen beginnen, denn in diesem Bereich gibt es derzeit viel Forschungsaktivität“, sagt Berger. Zudem konzentrieren sich die Berliner anfangs auf die wichtigen Typusexemplare von Insekten. „Immerhin gibt es davon knapp 100 000 in unserer Sammlung“, sagt Berger.

Forscher und alle, die die Modelle nicht kommerziell nutzen wollen, bekommen die Digitalisate kostenfrei. Wenn sie für kommerzielle Zwecke genutzt werden sollen, werde über Geschäftsmodelle nachzudenken sein, sagt Berger.

Interessant für Computerspiele

Er hat bereits die Erfahrung gemacht, dass es auch jenseits der Wissenschaftsgemeinde Interesse an den Modellen gibt. „Wir hatten zum Beispiel schon häufiger Anfragen von Computerspieleentwicklern“, berichtet der Forscher. Auch als Blaupause für 3D-Drucker seien die Daten gefragt. So wollen die einen zum Beispiel vergrößerte Modelle von Insekten anfertigen, um blinden Menschen einen erfühlbaren Eindruck von den Tieren zu verschaffen. Auch ein Fliegenfischer ist unter den potenziellen Kunden. Er möchte Fliegen in 3D ausdrucken, um sie als Köder zu verwenden.