Zo gaat het met de slimme vangkooien: meer vangsten en detaillering

Het Life MICA-deelproject ‘Slimme vangkooien’ heeft tot doel vallen te ontwikkelen die gebruikmaken van beeldherkenning door Kunstmatige Intelligentie (KI). Door KI in te bouwen voorkomen we ongewenste bijvangsten van beschermde soorten als bevers of otters. We vangen alleen doelsoorten: beverratten en muskusratten. In het veld worden nu steeds meer vangsten gedaan. Daardoor krijgen we steeds meer kennis over de vallen.

Inmiddels zijn er 10 slimme vangkooien in gebruik in Duitsland, 5 in België en 10 in Nederland. Aan beiden kanten van de Nederlands-Duitse grens zijn 2 beverratten en 6 muskusratten gevangen. De afgelopen maanden is de KI-beeldherkenningssoftware verbeterd door beelden uit de slimme vallen toe te voegen aan de software. Ook werkt de module nu zowel on- als offline, dus ook als deze niet is verbonden met het internet.

Verbeteringen vangkooien

De vangkooien zelf zijn ook verbeterd. Aan beide zijden van de kooi is gaas gemonteerd. Ook is de grondplaat verhoogd om betere foto’s te krijgen van dieren die in de val komen. Verder is er ook gaas voor het camerasysteem gemonteerd ter bescherming.

Deze zomer worden de vangkooien verder verbeterd, met onder meer een sterkere magneet en batterij. Ook wordt de KI-beeldherkenningssoftware verrijkt met afbeeldingen van otters en wasberen. En het online bericht dat de muskusrattenbestrijder ontvangt, geeft binnenkort altijd de juiste informatie over batterij, GPS en status van de val.

Actieve slimme val op Sint-Maartensheide – De Luysen, 1 april 2022.

Het bericht dat naar de muskusrattenbestrijder wordt gestuurd.

Eerste resultaten over onderzoeksmethoden en materialen Life MICA

Er is onderzoek gedaan naar methoden en materialen voor eDNA, DNA-sequencing/mapping, slimme camera’s en slimme vangkooien. Hoewel de respons niet hoog was, laten de voorlopige resultaten uitstekende scores voor de DNA-methodes zien, en bruikbare veldresultaten voor slimme systemen.

Er waren 21 reacties. Dat is te weinig voor statistische analyse. Maar dit was de eerste enquête, dus mogelijke effecten kunnen ook in de loop van de tijd nog worden geanalyseerd.

Uit de eerste resultaten blijkt echter dat de protocollen zeer geschikt zijn om bij beide DNA-methodes te hanteren. Het lijkt erop dat eDNA een uitstekend waarschuwingssysteem is en DNA-mapping uiterst effectief voor het bepalen van migratieroutes.

Maar er zijn ook uitdagingen:

  1. Het intensieve onderhoud van materialen (eDNA en DNA-mapping);
  2. Het langzame proces (DNA-mapping);
  3. De tegenstrijdigheid in het werk: muskusrattenbestrijders werken het liefst in gebieden met veel muskusratten, terwijl eDNA-methodes zich richten op gebieden met weinig muskusratten.

Slimme systemen

Voor de slimme systemen (camera’s en vangkooien) laten de eerste resultaten zien dat ze allebei multifunctioneel zijn en voor verschillende soorten kunnen worden gebruikt. Slimme vangkooien leveren doorgaans betere vangsten op. Het ontwerp van de slimme camera’s is uitstekend.

Verbeteringen

Wel is verbetering van de vallen nodig op het gebied van de hardware (batterij en magneet), software (AI-beeldherkenning) en de informatie voor de muskusrattenbestrijding (batterijniveau, GPS en status van de vangkooi). Op de slimme camera’s is ruimte voor verbetering op de AI-beeldherkenningssoftware die wordt gebruikt voor het detecteren van muskus- en beverratten, en op de verwerkingssnelheid.

In oktober wordt een nieuwe enquête gehouden.

DNA Mapping in Friesland verloopt goed

In januari 2022 zijn de resultaten van de eerste ronde DNA mapping in Friesland gepresenteerd aan de muskusrattenbestrijders. Op basis van de resultaten wordt de vangstintensiteit langs de vermoedelijke instroomlocaties in Friesland opgevoerd door hier een cordon van vangmiddelen te plaatsen. Op de instroomlocaties staan slimme wildcamera’s.

Rood kruis: instroom van buiten Friesland
Geel kruis: doorstroom in Friesland

Staartpunten

Daarnaast worden in de periode van februari 2022 – februari 2023 de staartpunten verzameld van alle in Friesland gevangen muskusratten voor vervolgonderzoek. Het doel is om dit jaar, zoveel mogelijk verspreid over Friesland, 100 muskusratten te verzamelen. Inmiddels zijn dat er al meer dan 50.

Deelproject eDNA schaalt op

Het eDNA-gedeelte van het Life MICA-project gaat een volgende fase in. Doel is om nu op te schalen: de implementatie van de eDNA-aanpak en de overdracht van de monsterverwerking naar de waterlaboratoria.

Het is belangrijk dat we de resultaten van het laboratorium van de Universiteit van Amsterdam en die van de laboratoria van Wetterskip Fryslân en Waterproef uit Noord-Holland kunnen vergelijken. Daarom zijn we dit jaar begonnen met het nemen van monsters in regio’s waar de kans groot is dat er muskusratten zitten. In Friesland betekende dit dat we monsters namen aan de grens. In Noord-Holland namens we monsters in een regio waar de afgelopen jaren de meeste muskusratten zijn gevangen. Beide regio’s hebben een lage populatie muskusratten in vergelijking met andere delen van Nederland.

Friesland

In Friesland is ook een polder bemonsterd waar geen muskusratten meer zitten. Dat deden we om te bepalen of de eDNA-resultaten overeenkwamen met de evaluatie op basis van traditionele speurmethoden. Dit was inderdaad het geval. (Zie ook figuur 1, regio aangegeven met blauwe pijl.) In figuur 1 zijn de resultaten van de bemonstering in Friesland weergegeven.

Per 29 juni 2022 zijn in Friesland 449 monitoringmonsters genomen, de meeste per boot. Verder zijn er 78 lokalisatiesporen, 70 puntmonsters en 9 controlemonsters genomen. Die controlemonsters waren nodig om te bevestigen dat er geen muskusratten meer zijn na vangstacties.

Per 22 juni 2022 zijn er 34 muskusratten gevangen in de bemonsterde gebieden: 27 in vaarwegen/sporen met eDNA en 7 in sporen zonder eDNA, maar wel grenzend aan sporen met eDNA.

Noord-Holland

In Noord-Holland waren er in de bemonsterde regio veel meer sporen van muskusratten-eDNA dan in voorheen bemonsterde gebieden. Hierdoor konden we een goede vergelijking maken tussen de laboratoria. Maar het hoge aantal sporen dat eDNA bevat, maakt deze regio minder geschikt voor de reguliere eDNA-aanpak.

Vanwege de aanzienlijke populatie muskusratten in het gebied in de periode mei/juni, richtten de muskusrattenbestrijders zich op het vangen van de muskusratten in dit gebied. Figuur 2 laat de vangsten van de muskusrat zien als overlapping op de eDNA-resultaten.

Per 22 juni 2022 waren in het bemonsterde gebied 215 muskusratten gevangen: 182 in vaarwegen/sporen met eDNA en 33 in sporen zonder eDNA, maar ook deze lagen naast sporen met eDNA.

In Noord-Holland zijn 167 meetsporen bemonsterd, net als 163 lokalisatiesporen en 181 puntmonsters. De meeste sporen in Noord-Holland zijn met de hand bemonsterd. Dat is arbeidsintensiever en tijdrovender dan bemonstering per boot. Gebieden met deze populatieniveaus zijn na een intensieve vangpoging geschikter voor vervolgstappen met eDNA om te bepalen of er nog muskusratten zijn. Dat is beter dan de methode die wordt gebruikt voor het monitoren van gebieden die toch al leeg zijn of waar zeer weinig muskusratten zitten.

Beverratten

Voor de beverrat is het doel niet zozeer opschaling. Het gaat er vooral om te bepalen hoe de eDNA-methode het beste kan worden geïntegreerd in de traceringsinspanningen. Beverratten gedragen zich anders dan muskusratten. Ze worden ook levend gevangen in kooien in plaats van met vallen bij de holen. Dit maakt bepaalde delen van de veldbenadering minder bruikbaar voor beverratten. Er zijn 31 gebieden bemonsterd op aanwezigheid van beverratten. Op 22 juni 2022 waren er 23 vangsten. Daarvan kwamen 21 overeen met een positief eDNA-signaal.

Wetterskip Fryslân en Waterproef hebben dit jaar alle monsters van hun respectieve regio’s verwerkt. Ze zijn dus in staat om routinematig monsters te verwerken. Er is nu gestart met de overdracht van de analyse van eDNA-monsters van beverratten aan waterlaboratorium Aqualysis.

Figuur 1. Resultaten monitoring Fryslân. Groen: eDNA negatief, Geel: eDNA zwak positief en Rood: eDNA positief. Gele en rode sporen worden opgevolgd in het protocol.
De blauwe pijl geeft de polder aan die is bemonsterd om te bepalen of er nog muskusratten aanwezig waren in dit gebied waar de muskusrat met traditionele methodes is bestreden. Deze polder is met de hand/per quad bemonsterd.
Figuur 2. Bemonsterd gebied Noord-Holland
Groen: eDNA negatief, Geel: eDNA zwak positief en Rood: eDNA positief.
Blauwe driehoekjes: vangsten

Camaraval: wilde eend het meest gefotografeerd

In de verschillende projectgebieden zijn 47 cameravallen geplaatst om de aanwezigheid van muskus- en beverratten te detecteren. Deze camera’s maken een serie beelden wanneer ze worden geactiveerd door beweging.

Daarna analyseren de muskusrattenbestrijders de beeldenseries om te bepalen welke soort op een bepaalde plek aanwezig is. Er zijn tot nu toe meer dan 80.000 van die series geanalyseerd. De meest voorkomende soort op de camera’s zijn wilde eenden.

Kunstmatige intelligentie

Sinds juni 2021 gebruiken we de Artificial Intelligence (AI), kunstmatige intelligentie, om de beelden te analyseren en de werklast te verlichten. Deze AI is ontwikkeld door Agouti. Met hen zijn we een project gestart om hun AI te ‘trainen’ om beter te werken in watercondities. Dit optimaliseert de workflow voor het detecteren van muskus- en beverratten met cameravallen naar verwachting verder.

Figuur 1: Verspreiding van de op de camera’s waargenomen soorten.


Figuur 2: Muskusrat vastgelegd op camera

Opnieuw succes met de slimme vangkooi

Bij de Aschauteiche-vijvers in Duitsland zijn slimme vangkooien neergezet. Doel is om de Kunstmatige Intelligentie-module van de vangkooien onder echte veldomstandigheden verder te testen en te ontwikkelen.

In de nacht van 6 april werd de eerste beverrat in het projectgebied Aschauteiche in Duitsland gevangen. De slimme vangkooi was uitgerust met herkenningssoftware met Kunstmatige Intelligentie-module. De vangkooi detecteerde een beverrat toen hij de val binnenging, activeerde het sluitmechanisme en stuurde vervolgens een bericht over de vangst, inclusief foto’s, naar de valbegeleiders.

Kunstmatige intelligentie

Deze vooruitgang in ontwikkeling laat zien dat de kunstmatige intelligentie in de vangkooi beverratten en andere soorten op de juiste manier detecteert. Niet-doelsoorten worden niet gevangen.

Beeldherkenningssoftware

In Nedersaksen staan momenteel 10 intelligente vallen. Onder meer in de Aschauteiche, een gebied waar niet alleen beverratten voorkomen, maar ook wasberen, wasbeerhonden en otters. De beeldherkenningssoftware in de vallen kan ratten, muizen en wasberen herkennen. De Kunstmatige Intelligentie-module wordt verder getraind om het systeem te verbeteren.

Wildcamera’s

Wildcamera’s die de slimme vangkooien bewaken, bieden extra zekerheid. Net als de aanwezigheid van dieren die door de wildcamera’s worden vastgelegd. Hierdoor kunnen we de functionaliteit van het prototype van de slimme vangkooi goed evalueren.

Hieronder staan enkele foto’s van de vangst van de beverrat, en foto’s van de nachtelijke ‘reisjes’ van de wasberen in de vallen.

De beverrat gezien vanuit de fotovallen die toezicht houden op de intelligente kooien.
Het Kunstmatige Intelligentiesysteem verzamelt foto’s in de kooi om te beoordelen welk dier moet worden gevangen en welk dier niet.
Zodra de val dichtgaat en de beverrat is gevangen, krijgen de vallenzetters een bericht met informatie en foto’s.
Dit is een voorbeeld van een wasbeer die weer uit de kooi gaat.
Dezelfde wasbeer gedocumenteerd door de beeldherkenningssoftware van de kooi.

‘Slimme vangkooi’ herkent en vangt eerste beverrat bij grens

Voor het eerst is aan de Duitse grens bij Winterswijk een beverrat herkend en gevangen door een ‘slimme vangkooi’, uitgerust met beeldherkenning. Beverratten komen van oorsprong niet voor in Nederland. Deze nieuwe techniek gaat waterschappen helpen om dat zo te houden.

Een ‘slimme vangkooi’ gebruikt beeldherkenning om diersoorten te herkennen. Bij muskus- en beverratten sluit de kooi, bij bijvoorbeeld otters of vogels blijft de kooi open. Eind januari liep een beverrat in het Wooldseveen bij Winterswijk de kooi in, werd herkend en gevangen. Het was de eerste vangst in het veld, na een lang voortraject van testen en verfijnen.

Geen bijvangst

Muskusrattenvanger Jari Bremer: “Met beeldherkenning in de kooi vermijden we ongewenste bijvangsten en we zijn efficiënter. We vangen alleen nog de dieren die een risico vormen. Het is heel mooi dat het ons lukt om het juiste dier te vangen, dankzij een camera en een techniek die steeds beter leert herkennen.” Bremer kreeg van de kooi in Winterswijk een signaal op zijn telefoon en kon in het veld de vangst bevestigen. Hij leverde inmiddels ook ‘slimme vangkooien’ af in Duitse projectgebieden als onderdeel van het Life Mica project. Binnenkort gebeurt dit ook in België.

Tekst loopt door onder de video

Risico voor dijken en natuur

Muskus- en beverratten komen van oorsprong niet voor in Nederland. Ze hebben geen natuurlijke vijanden, ondergraven oevers en dijken en ze verstoren het leefgebied van inheemse soorten. De populatie muskusratten daalde de afgelopen halve eeuw van een half miljoen exemplaren naar minder dan een tiende daarvan. In 2021 werden in Nederland minder dan 45.000 muskusratten gevangen. Van de beverrat worden in Nederland langs de grens enkele honderden exemplaren gevangen, verder landinwaarts komen ze amper voor.

Terug tot de grens

De waterschappen willen ook de muskusrat terugdringen tot de grens. “Technische innovaties gaan daarbij helpen”, zegt Pascal van der Linden, teamleider muskusrattenbeheer. Zoals beeldherkenning, die nu de eerste vangst opleverde. “Daar ging een periode aan vooraf waarin we een uitgebreide beeldbank vulden met allerlei soorten, modellering en data-analyse. De camera heeft bijvoorbeeld proefgedraaid in een Duits ottercentrum.”

50 vangkooien

In totaal worden 50 vangkooien uitgerust met beeldherkenning op basis van AI-software, geleverd door Robor Electronics bv in Bentelo. De ‘slimme vangkooi’ wordt de komende jaren verder doorontwikkeld. Aan de Duitse grens is Muskusrattenbeheer Rivierenland actief tussen Haaksbergen en Groesbeek, met een werkgebied dat zich uitstrekt over 4 waterschappen tussen grens en zee: Rijn en IJssel, Vallei en Veluwe, Hollandse Delta en Rivierenland.

Helpt DNA-mapping om de instroom te beheersen?

Een van de onderdelen van het Life MICA project is een onderzoek naar de onderlinge verwantschap van muskusratten. Daarmee kunnen migratieroutes worden bepaald. In de periode februari 2020 – februari 2021 hebben muskusratbestrijders in Nederland, België en Duitsland staartpunten van dode muskusratten verzameld voor dit onderzoek.

Centraal in het onderzoek staat de muskusratpopulatie in de provincie Friesland. In Friesland en in een zone daaromheen zijn monsters verzameld. Als referentie zijn er ook monsters verzameld in Duitsland (Vechte), Vlaanderen, Rivierenland en Tiengemeten.

Onderzoeksvragen

Er zijn 3 onderzoeksvragen geformuleerd voor het onderzoek:

  1. Zijn brongebieden te herkennen via een verschil in DNA-profiel?
  2. Is er reproductie binnen Friesland?
  3. Is er immigratie vanuit omliggende regio’s?

Brongebieden en Friesland

De resultaten van het DNA onderzoek zijn geplot in bovenstaande grafiek. Iedere kleur representeert een bestrijdingsorganisatie. Rode stippen tussen gele stippen houdt in dat de in Friesland gevangen muskusratten een sterke verwantschap vertonen met de populatie in Zuiderzeeland, en vooral de Noordoostpolder. De 3 vrij gelegen rode stippen aan de rechterzijde vertegenwoordigen de ‘eigen’ Friese populatie.

Herkomst van in Friesland gevangen muskusratten

Drie procent van de bemonsterde muskusratten is afkomstig uit de vermoedelijk ‘eigen’ populatie van Friesland. De verdeling van de herkomst van de overige bemonsterde muskusratten is:

  • 58% Noorderzijlvest
  • 26% WDO Delta
  • 13% Zuiderzeeland

De antwoorden op de vragen

  1. Zijn brongebieden te herkennen via een verschil in DNA-profiel?
    Ja, de gebruikte DNA-methode is goed bruikbaar om de verschillende brongebieden uit elkaar te houden.
  2. Is er reproductie binnen Friesland?
    Ja, er zijn enkele dieren aangetroffen uit de (vermoedelijk) oorspronkelijke muskusratpopulatie in Friesland.
  3. Is er immigratie vanuit omliggende regio’s?
    Ja, behalve uit Noord-Holland zijn er uit alle omliggende gebieden muskusratten aangetroffen.

Hoe verder?

Op basis van de resultaten wordt de vangstintensiteit langs de vermoedelijke instroomlocaties in Friesland opgevoerd door hier een cordon van vangmiddelen te plaatsen. Daarnaast worden in de periode van februari 2022 – februari 2023 van alle in Friesland gevangen muskusratten de staartpunten verzameld voor vervolgonderzoek.

Vangst muskusratten in Friesland na positief eDNA-monster

In augustus/september 2021 zijn er dankzij eDNA 3 muskusratten in Friesland gevangen. Het betrof een gebied met een lage muskusrattenpopulatie.

Het opsporen van muskus- en beverratten kan makkelijker worden gemaakt door het detecteren van DNA dat ze achterlaten in het water. Dit DNA heet environmental DNA (eDNA) en is afkomstig uit bijvoorbeeld darmcellen in poep.

Bemonsteren

In dit geval bleek een 5 km-traject tussen de plaatsen Bolsward en Hartwerd positief. Vervolgens zijn er 1 km-trajecten bemonsterd, waarvan er 1 positief was op muskusrat-eDNA. Daarna zijn er puntmonsters genomen.

Voersporen

Tijdens het puntmonsteren vonden de bestrijders wat twijfelachtige voersporen. Die duidden niet direct op een muskusrat, maar konden ook afkomstig zijn van een woelrat. Omdat de bestrijders dankzij het eDNA wisten dat hier muskusratten waren, is toch op die locatie gezocht. Er zat inderdaad een bouw. Zo konden de eerste muskusratten van 2021 in dit gebied worden gevangen.

Gevangen muskusratten tussen Bolsward en Hartwerd

A: In rood, positief 5 km traject;
B: In rood, positief 1 km lokalisatietraject;
C: Lokalisatie puntmonsters. Rood: hoogste positieve concentratie, oranje: matig positief, groen: negatief. Pijltje: locatie klemmen en vangst. Bij het tweede rode punt bovenin was het water te diep om af te trappen;
D: De gevangen muskusratten.

Eerste muskusrat gevangen met slimme vangkooi

Het project ‘Slimme vangkooien’ heeft tot doel slimme vallen te ontwikkelen die gebruik maken van beeldherkenning. Zo voorkomen we ongewenste bijvangsten van beschermde soorten als bevers of otters en vangen we alleen bever- en muskusratten. We boeken goede voortgang met het project. En: de eerste vangst in het veld is een feit.

Beeldherkenning is afhankelijk van veel afbeeldingen. Gelukkig kregen we er veel van waterschappen en van vrijwilligers van dierentuinen.

Nieuw model

Er is een nieuw model gemaakt en getest. Conclusie: het nieuwe model geeft al goede voorspellingen. De specialisten op het gebied van kunstmatige intelligentie hebben dus een model gemaakt dat behoorlijk nauwkeurig is.

Verwarringsmatrix

De ‘verwarringsmatrix’ hieronder toont het aantal nauwkeurige voorspellingen: voornamelijk correcte. Het voorspelt ‘Rattengroep’ terwijl het inderdaad een ‘Rattengroep’ is. Hetzelfde geldt voor vogels en de categorie ‘Andere groepen’. Maar het model maakte soms nog steeds een onjuiste analyse. Dit is in de laatste maanden van 2021 verbeterd, met nieuwe foto’s uit het veld.

Testen en resultaten

Hieronder staan foto’s met een ‘hitteveld’. Hoe geler/roder de afbeelding is, hoe meer dit deel van de afbeelding werd gebruikt voor herkenning. We kunnen aan de foto’s zien dat het zich voornamelijk concentreert op het daadwerkelijke dier. Zelfs wanneer er ook andere objecten in beeld zijn, zoals bladeren of voedsel. En herkenning lukt ook ‘s nachts.

Afbeeldingen invoeren

Ook zijn we er de afgelopen maanden in geslaagd om veel afbeeldingen van otters en bevers in te voeren, met hulp van onder meer een Duits ottercentrum. Dit maakt het model nog nauwkeuriger. Zelfs wanneer dieren op de doelsoort lijken, maar anders zijn.

Camera

De camera is ingebouwd in 5 vallen en getest in verschillende instellingen, dag en nacht. De eerste echte vangst in het veld vond plaats in december: een muskusrat. Als controle-opstelling gebruiken we 24-uurs wildcamera’s om de testvallen en de dieren die erin gaan te observeren.

50 vangkooien

In de eerste maanden van 2022 worden in totaal 50 slimme vangkooien ingezet over de landsgrenzen heen: Duitsland (20), België (5) en Nederland (25).