Digitalisierung der wissenschaftlichen Holzsammlung (Xylothek)

Federführendes Institut HF Institut für Holzforschung

Axio Scan 7 Digitalmikroskop der Firma Zeiss

Digitalisierung der wissenschaftlichen Holzsammlung (Xylothek) des Thünen-Instituts für Holzforschung

Das Thünen-Institut für Holzforschung mit dem eingebundenen Thünen-Kompetenzzentrum Holzherkünfte unterhält eine der weltweit größten wissenschaftlichen Holzsammlungen. Diese umfasst etwa 35.000 Holzproben sowie rund 50.000 mikroskopische Präparate, die seit über 100 Jahren systematisch gesammelt und dokumentiert werden. Die Sammlungen dienen als belegtes Referenzmaterial für die makroskopische und mikroskopische Bestimmung von international gehandelten Hölzern und Holzprodukten, um die vielfältigen Fragestellungen „Welches Holz ist das?“ für Holzhandel, Behörden und Verbraucher sicher beantworten zu können. Diese Dienstleistungen sind umso wichtiger, da mit Inkrafttreten der Europäischen-Handelsverordnung (EUTR) und -Entwaldungsverordnung (EUDR) das Inverkehrbringen von Holz oder Holzerzeugnissen aus illegalem Einschlag verboten ist und in den letzten Jahren weitere wichtige Wirtschaftsbaumarten in die Liste der CITES-geschützten Hölzer aufgenommen wurden. Für die anatomische Bestimmung der Hölzer werden mikroskopische Schnitte von den zu untersuchenden Mustern hergestellt. Unter dem Lichtmikroskop können die Hölzer anhand von ca. 20 bis 40 anatomischen Strukturmerkmalen verglichen und bestimmt werden. Diese mikroskopischen Verfahren ermöglichen die zuverlässige Bestimmung von Massivhölzern bis hin zu hauchdünnen Furnierlagen und Faserstoffen.
Die mikroskopischen Schnittpräparate der wissenschaftlichen Holzsammlung sind dabei ein essenzielles Referenzmaterial, das für Entwicklung digitaler Datenbanken im Rahmen internationaler Kooperationen sowie für externe Nutzer zur Holzartenkontrolle zur Verfügung gestellt werden soll.

Hintergrund und Zielsetzung

Im Rahmen geplanter Kooperationsprojekte (z.B. HORIZON-CL3-2024-BM-01-05: Detection and tracking of illegal and trafficked goods) sowie zur Erweiterung der Zugänglichkeit der Sammlung für externe Nutzer (Dienstleister) durch Onlineoptionen, soll die Sammlung der mikroskopischen Schnittpräparate auf der Grundlage eigener Vorarbeiten in ein modernes Sammlungsmanagementsystem überführt werden. Ein zentrales Element dieser Arbeiten ist die Standardisierung eines Verfahrens zur Digitalisierung der einzelnen mikroskopischen Schnittmuster.

Vorgehensweise

Um die Entwicklung eines effizienten und ressourcensparenden Systems zu gewährleisten müssen im Vorhinein eine Reihe von Fragestellungen berücksichtigt und bearbeitet werden, die eine zielführende Umsetzung ermöglichen:

Welche einheitlichen Standards sind hinsichtlich der Qualitäten der mikroskopischen Schnitte erforderlich?

Der Großteil Schnittpräparate ist zu unterschiedlichsten Zeiträumen in einer Zeitspanne von etwa 70 Jahren entstanden und unter unterschiedlichen Herstellungsparametern hergestellt worden. Diese betreffen beispielsweise

die Einbettungsmedien (unterschiedliche Harzzusammensetzungen und andere Materialien),
die erzeugte Schnittdicke,
Größe bzw. Formate der individuellen Schnittsektionen der Präparate (transversal, tangential und radial),
die allgemeine Schnittqualität,
Einfärbungen und darüber hinaus unterschiedliche Einfärbungsmittel.

Welche Formate sind für die Festlegung optimaler Messbereichstandards ideal geeignet?

Hierbei muss insbesondere berücksichtigt werden, dass sowohl besonders feine Strukturmerkmale (Gefäßtüpfel, Septierungen der Fasern etc.) wie auch größere, nahezu makroskopische Merkmale wie Gefäßgrößenverteilung (Frühholz/Spätholz) und Zuwachsgrenzen ausreichend erfasst werden.

Welche digitale Auflösung hinsichtlich der zu nutzenden Datenmenge sollte für standardisierte Messungen festgelegt werden?

Hierbei ist zu berücksichtigen, dass eine zu geringe Auflösung die Differenzierung besonders feiner Merkmale behindern könnte, während eine zu hohe Auflösung die Speicherkapazitäten sowie die Bereitstellung in Online-Clouds und geplante Downloadoptionen strapazieren könnte.