Der Berner Umwelt-Forschungspreis 2003

Alternativen zur chemischen Bekämpfung von Unkräutern und Schädlingen in Europa

Die Ackerkratzdistel gehört zu den problematischsten Unkräutern Europas. Die Kastanienminiermotte gefährdet den weit verbreiteten Rosskastanienbaum. Teure und umweltbelastende Herbizide und Insektizide schaffen kurzfristig Abhilfe. Eine Studie zeigt, dass es auch anders geht: so frisst z.B. ein Käfer die ungeliebte Ackerkratzdistel.

Schädliche Organismen sind auf dem Vormarsch. Verantwortlich dafür sind Veränderungen in der Landnutzung und das Auftauchen fremder Arten. Fremde Schädlinge verursachten ausserhalb von Europa bereits riesige Schäden in der Lebensmittelproduktion und gefährden die Artenvielfalt. Aber auch in Europa wächst diese Problematik.

Zwei besonders problematische und in ganz Europa verbreitete schädliche Organismen sind die Ackerkratzdistel und die Kastanienminiermotte. Die Untersuchung des Biologen Sven Bacher präsentiert innovative und praxistaugliche Wege in der Schädlings- und Unkrautbekämpfung und zeigt, wie chemische durch biologische Massnahmen ersetzt werden können.

Einheimische 'Unkrautvernichter'

Die Kontrolle und Bekämpfung von Unkräutern steht in direktem Zusammenhang zur veränderten Landnutzung. Die Umstellung auf biologische oder integrierte Produktion bringt Nutzungswechsel von intensiv genutztem Landwirtschaftsland zu ökologischen Ausgleichsflächen mit sich. Diese Flächen sind oft ein Hort für schädliche Organismen, da herkömmliche Schädlingsbekämpfungsmittel nur restriktiv eingesetzt werden dürfen.

Die biologische Schädlingskontrolle ist nicht zuletzt aus diesem Grund Gegenstand intensiver Forschungsbemühungen. Allerdings wurden die Erfolge bislang stets mit lebensraumfremden ‚Gegenspielern’ erreicht, die unerwünschte Neben- und Auswirkungen auf Artenvielfalt und Ökosysteme mit sich bringen können. Der Einsatz einheimischer ‚Agenten’ hingegen fand bisher kaum Beachtung. Hier setzt die Untersuchung von Bacher an: sie erforscht das Potential einheimischer ‚Agenten’ zur biologischen Unkrautkontrolle.

Käfer frisst Unkraut

Die Ackerkratzdistel Cirsium arvense ist das drittwichtigste Unkraut in Europa. In der Schweiz ist sie gemäss einer Umfrage bei Schweizer Bauern das wichtigste Unkraut in ökologischen Ausgleichsflächen, zugleich aber auch problematisch in angrenzenden Feldern und nach der Rekultivierung der Ausgleichsflächen. In ökologischen Ausgleichsflächen ist eine biologische Kontrolle der Distel möglich, indem Insekten eingesetzt werden. Bacher hat nun einheimische, pflanzenfressende Gegenspieler gefunden und deren Potential zur Kontrolle der Ackerkratzdistel untersucht. Der erste bedeutende Gegenspieler ist der zur Familie der Schildkäfer gehörende Cassida rubiginosa. Er ernährt sich von der Ackerkratzdistel. Hier weist die Untersuchung nach, dass eine erhöhte Käferdichte das Auftreten der Ackerkratzdistel markant reduziert. Ausserdem wurde die erforderliche Insektendichte bestimmt, die zur Schwächung der Distel notwendig ist.

Käfer überträgt Krankheit

Der zweite pflanzenfressende Gegenspieler, den Bacher fand, ist der Rüsselkäfer Apion onopordi. Dieser miniert den Stängel der Ackerkratzdistel. Bei Apion onopordi war die Populationsverdichtung wie bei Cassida rubiginosa nicht möglich; dessen Einfluss auf das Distelvorkommnis hat sich als gering erwiesen. Der Rüsselkäfer in seiner Funktion als Pflanzenfresser scheint keine erfolgreiche biologische Kontrolle der Ackerkratzdistel zu gewährleisten. Doch er schädigt seine Wirtspflanze auf andere Weise.

Die Untersuchung hat erstmals gezeigt, dass der Rüsselkäfer die Ackerkratzdistel mit dem schädigenden Rostpilz Puccinia punctiformis infiziert und zu dessen Verbreitung beiträgt; Käfer und Rostpilz stehen in einem wechselseitigen Verhältnis. In einem dynamischen Modell wurde die kombinierte Einwirkung des Rüsselkäfers und des Rostpilzes auf die Ackerkratzdistel quantifiziert.

Kombinierte Wirkung

Die Entdeckung, dass der Käfer die Infektion mit dem Rostpilz begünstigt, könnte sich in der Praxis als grosse Hilfe zur biologischen Kontrolle der Ackerkratzdistel erweisen. Die jetzt auch künstlich induzierte systemische Rostinfektion hat einen verheerenden Einfluss auf die Knospen der Distel.

Den grössten Negativ-Effekt auf die Distel zeitigt die Kombination von mehreren schädigenden bzw. Stress-Faktoren. Die Untersuchung kommt zum Schluss, dass die Erhöhung der Population von Cassida rubiginosa in Kombination mit einer kompetitiven Gemeinschaft erwünschter Pflanzenarten einen geeigneten Weg zur Kontrolle dieses problematischen Unkrauts in ökologischen Ausgleichsflächen darstellt.

Räuber und Beute zugleich

Die Gegenspieler von Unkräutern unterliegen nun aber selbst auch der Kontrolle durch Räuber oder Schlupfwespen (Parasitoide). Die Untersuchung zeigt erstmals, dass der vielversprechende distelfressende Cassida rubiginosa ausschliesslich von einem einzigen Räuber geschädigt wird: von der Feldwespe Polistes dominulus. Eine permanente Videoüberwachung im Feld wies nach, dass in über 99% aller Fälle die Käferlarven von der Feldwespe erbeutet wurden.

Der erwünschte Effekt des Käfers als Mittel zur biologischen Kontrolle kann dadurch zunichte gemacht werden. Diese innovative Methode der Videobeobachtung im Feld ermöglichte es zum ersten Mal, die Funktion zu bestimmen, die ein mehrere Beutetiere fressendes Insekt wie die Feldwespe in einer richtigen Feldsituation einnimmt. Erfolgt diese Funktionsbestimmung nicht im Feld, ist das Beuteverhalten des auf mehrere Beutetiere ausgerichteten Räubers mit grossen Unsicherheitsfaktoren belegt. Dies kann wiederum zu fehlerhaften Annahmen zu den Räuber-Beute-Interaktionen führen.

Lebensraumfremde Arten bedrohen Artenvielfalt

Lebensraumfremde Insektenarten dringen in neue Lebensräume vor und bedrohen die Artenvielfalt massiv. Indem sie in ein Konkurrenzverhältnis zu einheimischen Arten treten (Ernährung/Beute) und Krankheiten einschleppen, bringen lebensraumfremde Arten einen Prozess in Gang, dessen Auswirkungen erst im Laufe der Zeit deutlich werden. In den meisten Fällen wird die Problematik stark unterschätzt, da es noch an Möglichkeiten mangelt, den Schaden ökonomisch zu bemessen. Die Rosskastanien-Miniermotte gehört zu den invasiven Insektenarten, die grosse Schäden anrichten.

Motte entlaubt Kastanienbäume

Seit 1984 bedroht ein Schädling ungewisser Herkunft die weissblühenden Rosskastanienbaumbestände Europas: Durch ihren Frass vermindert die Rosskastanien-Miniermotte Cameraria ohridella die Möglichkeit zur Photosynthese. Dies führt zur Entlaubung der Bäume bereits im Sommer. Bacher untersuchte in Zusammenarbeit mit Forschungsgruppen aus ganz Europa die Verbreitung der Motte in Städten und prüfte Erste-Hilfe-Gegenmassnahmen hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Mottenpopulation im Nachfolgejahr.

Die Entfernung von befallenen, am Boden liegenden Blättern hat sich als effektives Mittel zur Kontrolle der Motte im darauffolgenden Jahr herausgestellt. Bacher konnte nachweisen, dass die bislang propagierte Entfernung der Blätter sofort nach dem Abfallen nicht nötig ist. Der finanzielle Zusatzaufwand zur raschen und arbeitsintensiven Entfernung sämtlicher Blätter bereits im Frühherbst entfällt damit. Sie können auch erst im Laufe des Winters entfernt werden, ohne dass die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Motten im Frühling erhöht würde.

Die Motte hat nicht nur das Potential, in kurzer Zeit den Kastanienbaum, einen unserer markantesten Städtebäume, der zur Verbesserung der Luftqualität beiträgt, unwiederbringlich zu schädigen. Bedroht sind auch die endemischen Kastanienwälder in Südosteuropa, da die von der Motte befallenen Bäume Samen schlechterer Qualität produzieren. Dies kann Wachstum und Überlebenschancen der Jungpflanzen ernsthaft gefährden.

Weniger Umweltgifte

Die Forschungsarbeiten von Sven Bacher sind von gesellschaftlicher Bedeutung, da praxisrelevante Erkenntnisse gewonnen wurden, die zukünftige Strategien zur Kontrolle von schädlichen Organismen mitbestimmen werden. In zwei für die Landwirtschaft bzw. die Städtebegrünung wichtigen Beispielen existieren praktikable Lösungsvorschläge, um den Einsatz von Herbiziden bzw. Insektiziden zu reduzieren. Damit wird die Umweltbelastung durch Chemikalien verringert und zusätzlich eine kostengünstige Alternative vorgeschlagen. Insgesamt leistet die Untersuchung einen Beitrag zu einem nachhaltigen Umgang mit schädlichen Organismen.

Kontakte zum Preisträger:

PD Dr. Sven Bacher	Tel. +41 (0) 31 631 45 39 / 11
Zoologisches Institut	Fax +41 (0) 31 631 48 88
Universität Bern	sven.bacher@zos.unibe.ch

Informationen zu den Forschungsarbeiten des Preisträgers:

www.zoology.unibe.ch/ecol/bacher/(Link veraltet, Update folgt)
www.cameraria.de

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