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Biologin Leonie Schaefer

Scannen mit Bergblick

Branchen:

  • Education

Offering Gruppe:

  • Scanners

Solution Gruppe:

  • Imaging Solutions

Regionen:

  • Deutschland

Herausforderungen:

  • Mobilität und Kompaktheit Schnelles
  • Scannen vor Ort mit ausreichender Auflösung

Nutzen:

  • Wissenschaftlich korrekte Ergebnisse
  • Zusätzliche Arbeitsschritte entfallen
  • Kräftiger Einzug erleichtert die Arbeit
  • Hohe Scan-Geschwindigkeit und -Qualität

Digitalisierte Pflanzen für die Biologie-Masterarbeit

Leonie Schaefer nutzte für ihre Masterarbeit in Biologie den mobilen Scanner ScanSnap S1100 (Quelle: Leonie Schaefer)Leonie Schaefer nutzte für ihre Masterarbeit in Biologie den mobilen Scanner ScanSnap S1100 der Fujitsu-Tochter PFU – und war begeistert. (Quelle: Leonie Schaefer)

Wächst Weideklee besser, wenn Schafe oder wenn Kühe darauf weiden? Wie günstig sind die Lebensbedingungen für den Berg-Hahnenfuß auf den Almweiden rund um Garmisch-Partenkirchen? Fragen wie diese lassen sich dank der Ergebnisse der Masterarbeit von Leonie Schaefer von der Universität Regensburg bald wissenschaftlich fundiert beantworten. Für ihre Arbeit vor Ort packte die Biologie-Studentin einen starken, aber leichten Helfer in ihren Rucksack: Den ScanSnap S1100, Vertreter der Klasse mobiler Scanner der Fujitsu-Tochtergesellschaft PFU.

„Vergleichende Untersuchungen zur Vegetation und Vernetzung der Weideflächen der Weidegenossenschaft Garmisch“ – so lautet das Thema der Masterarbeit von Leonie Schaefer, die sie am Lehrstuhl Botanik an der Universität Regensburg durchführt.

Ziel der Arbeit ist ein naturschutzfachlicher Befund aller bewirtschafteten Weideflächen im Tiefland und auf den Bergen. So geben beispielsweise die Art und die Populationsdichte (Abundanz) der Pflanzen Auskunft über die Beschaffenheit der Böden. Zudem lassen sich Rückschlüsse ziehen, wie sich durch Weidetiere wie Kühe oder Schafe die Vegetation auf den Almwiesen verändert. Im Fokus stehen typische Pflanzenarten, wie etwa Wiesenklee (Trifolium pratense), Berg-Hahnenfuß (Ranunculus montanus) oder frühblühender Thymian (Thymus praecox). Die Erkenntnisse sollen nach Abschluss der Masterarbeit im Sommer 2013 dem Naturschutzmanagement dienen.

Klein, aber oho

Um die Vegetation der Weideflächen zu untersuchen, wanderte die 25-jährige Biologin etwa vier Monate lang regelmäßig in die Bergwelt bei Garmisch-Partenkirchen, unter anderem auf den Kramer, den Frieder und den Schellkopf. Im Gegensatz zu den anderen Wanderern hatte Schaefer jedoch nicht nur Proviant im Gepäck. Sie nahm auch ihr Notebook und einen Scanner mit in die Alpen, um die Pflanzen für spätere Auswertungen vor Ort zu digitalisieren. „Ich musste regelmäßig erst einmal 1.000 Höhenmeter hinter mich bringen, bevor ich anfangen konnte zu arbeiten. Da mein Notebook relativ schwer ist, lernte ich schnell den kleinen leichten ScanSnap zu schätzen“, erzählt Schaefer von ihren Exkursionen.

Klaus Schulz, Manager Product Marketing EMEA bei PFU Imaging Solutions, nennt einige Eckdaten: „Der von Frau Schaefer verwendete Scanner besticht durch seine Kompaktheit – klein aber doch leistungsfähig. Unser kleinstes Modell der ScanSnap-Reihe wiegt mit seinen 350 Gramm nicht mehr als drei bis vier Brezen im Rucksack und ist kleiner als eine Rolle Alufolie. Trotzdem ist das Leichtgewicht ein Schwerarbeiter. Es scannt in kürzester Zeit Dokumente von A4-Format bis Visitenkarten-Größe. Ein farbiges A4-Blatt schafft er beispielsweise in 7,5 Sekunden.“

Der Natur auf der Spur - moderne Technik macht’s möglich

Das Scannen von Pflanzen ist ein gängiges Verfahren in der Botanik. Vor allem in der Vegetationsökologie, bei der Pflanzenmerkmale analysiert werden, dient das Digitalisieren als einfache Methode zur Merkmalsmessung. Denn Größe und Dicke der Blätter geben Aufschluss darüber, wie gut es einer Pflanze geht: je größer, umso günstiger die Bedingungen. Sind diese hingegen schwierig, schafft sich die Pflanze eine hohe Widerstandsfähigkeit durch kleinere, aber dafür dickere Blätter. Schaefer erklärt: „Der Quotient aus der Blattoberfläche und der Trockenmasse zeigt, wie viel Energie die Pflanzen in die Blattdicke investiert haben. Üblicherweise sammelt man 30 Blätter pro Pflanzenpopulation, um einen allgemeinen Trend für das jeweilige Gebiet festzustellen.“

Die Trockenmasse lässt sich durch Trocknen und Wiegen, die Blattoberfläche anhand der eingescannten Bilder ermitteln. Die Universität Regensburg nutzt dafür das Programm Leaf Area for Everyone (Lafore), eine frei verfügbare Software des Biologen Veiko Lehsten von der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg. Sie zählt die Pixel, die dunkler sind als der vom jeweiligen Anwender eingegebene Referenzwert, und multipliziert diese mit der Gesamtzahl der erfassten Pixel. Diese wiederum ergibt sich aus der Scan-Auflösung. Um mit Hilfe des Tools die Blattoberfläche berechnen zu können, musste Schaefer also die etwa 80 Scans als jpg-Dateien in der passenden Auflösung abspeichern. Auch hier erwies sich der ScanSnap S1100 als praktischer Helfer: Er stellt die gescannten Dateien im pdf- oder jpg-Format bereit. Die Standardeinstellung von 300 dpi war für die Größe der eingescannten Pflanzen ausreichend.

Schnelle Scans auf blühenden Wiesen

In der Praxis stellt dieses Verfahren die Forscher oft vor eine große Herausforderung, denn die Blätter ziehen sich zusammen, sobald sie anfangen zu welken. Schaefer erläutert, worauf es ankommt: „Je schneller man die Blätter einscannt, umso wissenschaftlich korrekter ist das Ergebnis. Ohne mobilen Scanner wäre der Aufwand daher deutlich höher gewesen. Ich hätte die Pflanzen erst befeuchten, in Plastikfolie einpacken und dann kühl halten müssen, bis ich nach meiner Rückkehr wieder einen Scanner zur Verfügung gehabt hätte.“

Doch nicht nur die Tatsache, dass Schaefer die Pflanzen direkt nach dem Pflücken scannen konnte, erleichterte die Arbeit. Auch der kräftige Einzug des kleinsten Mitglieds aus der ScanSnap-Familie brachte im Vergleich zum Flachbettscanner im Institut Vorteile. Denn bei der Variante mit Deckel ist es oft sehr zeitaufwändig, die einzelnen Blätter einer Pflanze flach zu drücken, ohne dass sie sich überlappen. Schaefer berichtet: „Das kann manchmal ganz schön mühsam sein – erst jedes Blatt anordnen, mit der Hand fixieren, dann schnell den Deckel daraufpressen. Oft verrutscht dann alles, so dass der Scan mehrmals wiederholt werden muss.“ Beim Arbeiten mit dem ScanSnap steckte Schaefer die Pflanzen in eine handelsübliche Klarsichtfolie. Durch den starken Einzug presste das Gerät den Inhalt automatisch in die gewünschte Form.

Als besonders praktisch stellte sich heraus, dass der Scanner zunächst die Hülle fixiert und dann erst durchzieht. So besteht die Chance, von unten vor dem Durchzug noch einmal zu justieren und dadurch wiederholte Scanvorgänge zu vermeiden. Aus diesem Grund und weil der Scanner von Haus aus sehr schnell ist, konnte Schaefer die einzelnen Scans in ungewohnt kurzer Zeit erzeugen. Auch das beim Flachbettscanner übliche Festkleben der Blätter, damit sich diese nicht hin und her bewegen, entfiel komplett. Die junge Wissenschaftlerin räumt lachend ein: „Man denkt ja immer, wenn ein Gerät so klein ist, dann kann nicht so viel Leistung drin stecken. Aber der ScanSnap S1100 beweist das Gegenteil. Ich war sehr überrascht, wie kräftig dieses kleine Kästchen ist. Der zieht ja einfach alles durch. Gerade wenn es dickere Blätter sind. Aber es gab wirklich nie Probleme. Der Einzug ist überproportional gut zur Größe des Scanners – ich gebe die volle Punktzahl.“

Scannen auf der grünen Wiese: Im Rahmen ihrer Biologie Masterarbeit untersuchte Leonie Schaefer Almwiesen bei Garmisch-Partenkirchen. Scannen auf der grünen Wiese: Im Rahmen ihrer Biologie Masterarbeit untersuchte Leonie Schaefer Almwiesen bei Garmisch-Partenkirchen. Wichtigstes Hilfsmittel war dabei der mobile Scanner ScanSnap S1100 der Fujitsu-Tochter PFU. Er sorgte dafür, dass die Gräser digitalisiert sind, bevor sich die Oberfläche durch Welken verändert. (Quelle: Leonie Schaefer)

Zusatzpunkte für intuitive Bedienung

Eine weitere Stärke ihres kleinen Helfers sparte Schaefer eine Menge Zeit: Der mobile Scanner ist denkbar einfach zu bedienen. „Ich habe die Bedienungsanleitung überhaupt nicht gelesen, sondern das Gerät einfach intuitiv in Betrieb genommen und genutzt. Alle Funktionen erschließen sich von selber“, berichtet die Regensburgerin begeistert. Die Stromzufuhr erfolgt über ein einfaches USB-Kabel, das am Notebook angeschlossen wird.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der ScanSnap S1100 alle Anforderungen des ProjektsBiologie-Masterarbeit erfüllen konnte:

  • Kompatibel zum Botanik-Programm Lafore - Stromzufuhr über Notebook-Akku
  • Klein und leicht für den Aufstieg auf 2.000 Höhenmeter
  • Starker Einzug, auch für dickere Blättergut geeignet - Pflanzen werden beim Einzug „automatisch“ fixiert
  • Auflösung von wahlweise 300 oder 600 dpi
  • Scans nach Bedarf im jpg- oder pdf-Format

Schaefer sieht in ihrem Fachgebiet durchaus Potenzial für den breiten Einsatz des mobilen Tools: „Gerade für Kollegen, die für ihre Forschungsarbeiten weit reisen müssen, ist der Scanner perfekt geeignet. Ich kann ihn nur empfehlen.“

Schulz nennt weitere Funktionen, die für einen derartigen Einsatz nützlich sein könnten: „DerScanSnap S1100 unterstützt die Übertragung von Scans an iPads, iPhones und Android-Geräte – mit einem einzigen Klick auf das 'Scan to Mobile'-Symbol im Quick-Menü der ScanSnap-Software. Zudem können Anwender damit auch Dokumente in populären Cloud-Diensten wie Dropbox oder Evernote teilen.“

Der Lehrstuhl für Botanik an der Universität Regensburg

In Forschung und Lehre befasst sich der Lehrstuhlunter anderem mit den Themen Systematik und Taxonomie von höheren Pflanzen und Kryptogamen, Geobotanik, Populationsökologie sowie angewandte Fragen im Arten- und Biotopschutz. Seit 1973 ist der Lehrstuhl auch Sitz der Zentralstelle für die Floristische Kartierung Deutschlands, Bereich Süd, und der Zentralstelle für die Floristische Kartierung Bayerns. Zahlreiche Arbeiten zu floristisch-geobotanischen und mykologischen Themen wurden in den Schriften der Regensburgischen Botanischen Gesellschaft von 1790 veröffentlicht. Dem Lehrstuhl angegliedert sind der Botanische Garten der Universität Regensburg und das Herbarium der Regensburgischen Botanischen Gesellschaft von 1790.

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