Chemische Signale erweitern die Möglichkeiten der biologischen Schädlingsbekämpfung.

Die kombinierte Nutzung chemischer Signale von Pflanzen und Insekten kann die Effizienz der biologischen Schädlingsbekämpfung in Ackerbau, Obstplantagen, Gemüsegärten und im geschützten Anbau steigern. Eine Studie chinesischer Forscher fasst Ergebnisse zu flüchtigen Verbindungen, Pheromonen, Kairomonen, Push-Pull-Systemen, Habitatmanagement und Pflanzenzüchtung zusammen. Die Wissenschaftler weisen jedoch auf einen entscheidenden Unterschied hin: Das Anlocken von Nützlingen und Parasitoiden garantiert weder eine Reduzierung des Schädlingsbefalls noch geringere Schäden oder eine höhere Produktivität (doi 10.3390/insects17080808).

Von pflanzenfressenden Insekten befallene Pflanzen setzen flüchtige organische Verbindungen frei. Zu dieser Gruppe gehören die durch Pflanzenfraß induzierten flüchtigen Verbindungen (HIPVs). Terpene, Blattduftstoffe und Methylsalicylat zählen ebenfalls dazu. Prädatoren und Parasitoide nutzen diese Signale, um befallene Pflanzen zu finden.

Landwirtschaftliche Anwendung

Die Anwendung dieser Verbindungen in der Landwirtschaft kann die natürliche biologische Schädlingsbekämpfung fördern. Methylsalicylat zählt zu den am besten untersuchten Lockstoffen. Methyljasmonat kann zudem die Freisetzung von Abwehrstoffen durch Pflanzen induzieren. Die Wirkung variiert je nach Verbindung, Dosis, Formulierung, Freisetzungsrate, Kulturpflanze und Umweltbedingungen.

Die Integration von Fern- und Nahbereichssignalen stellt einen der Forschungsschwerpunkte dar. HIPVs können Parasitoide zum befallenen Gebiet leiten. Cuticulare Kohlenwasserstoffe, die Insekten auf Blättern hinterlassen, helfen dabei, den Wirt in der Nähe zu finden. Weibliche Trissolcus japonicus beispielsweise intensivierten ihre Nahrungssuche auf Oberflächen mit chemischen Spuren, die mit Halyomorpha halys in Verbindung stehen.

Mischungen mit Pheromonen

Mischungen mit Pheromonen zeigten ebenfalls Wirkung. Bei Weizen erhöhte die Kombination des Alarmpheromons (E)-β-Farnesen mit Methylsalicylat den Parasitierungsgrad und verringerte das Vorkommen der Blattlaus Sitobion miscanthi. Bei Tomaten steigerte die kombinierte Anwendung von Methylsalicylat und dem Aggregationspheromon der Raubwanze Podisus maculiventris die Persistenz des natürlichen Feindes und verringerte den Befall mit Manduca sexta.

Die Auswahl von Mischungen erfordert Vorsicht. Nützlinge reagieren möglicherweise auf bestimmte Anteile der Verbindungen. Die unkontrollierte Zugabe flüchtiger Stoffe kann Signale überdecken, die Anlockwirkung verringern oder abstoßend wirken. Manche Lockstoffe locken auch Schädlinge selbst an. Versuche mit Paprika zeigten einen höheren Thripsfang in Fallen mit Methylsalicylat. Dieses Ergebnis unterstreicht die Notwendigkeit, das Gleichgewicht zwischen der Anlockung von Nützlingen und dem Risiko einer verstärkten Besiedlung der Kulturpflanzen sorgfältig abzuwägen.

Die Strategie des Anlockens und Belohnens verbindet flüchtige Duftstoffe mit Nahrungsquellen und Unterschlupfmöglichkeiten. Blühstreifen, Nektar, Pollen, alternative Beutetiere und Eiablageplätze können die Anwesenheit von Prädatoren und Parasitoiden verlängern. Studien mit Buchweizen (Fagopyrum esculentum) haben einen Anstieg von Parasitoiden in Kreuzblütlern, Zuckermais, Weinreben und Brokkoli dokumentiert. In Apfelplantagen erhöhte die Kombination von Methylsalicylat mit Ringelblume (Calendula officinalis) das Vorkommen von Japanischer Propylea (Propylea japonica) und begünstigte die Unterdrückung der Zitronenblattlaus (Aphis citricola).

Agentenökologie

Die Art der Nahrungsquelle muss zur Ökologie des Bekämpfungsorganismus passen. Nektar und Pollen sind für adulte Parasitoide und omnivore Prädatoren von Vorteil. Rein karnivore Prädatoren sind hingegen stärker auf alternative Beute, Unterschlupf und geeignete Mikrohabitate angewiesen. Auch Guttation kann Nahrung liefern. Bei Blaubeeren blieben die Tröpfchen den ganzen Tag und während der gesamten Wachstumsperiode verfügbar. Pestizidrückstände oder toxische Metabolite können diese Nahrungsquelle jedoch in ein Risiko verwandeln.

Push-Pull-Systeme stellen eine weitere Anwendung dar. Diese Technik nutzt abstoßende Reize, um Schädlinge von der Hauptkultur fernzuhalten, und anziehende Reize, um sie auf Fangpflanzen oder Köderfallen zu lenken. Im Mais wirkt Elefantengras (Pennisetum purpureum) als Lockstoff. Desmodium (Desmodium uncinatum) übt eine abstoßende Wirkung auf Schädlinge wie Eldana saccharina, Chilo partellus, Sesamia calamistis und Busseola fusca aus. Von Begleitpflanzen freigesetzte Verbindungen können zudem Parasitoide anlocken.

Umweltfaktoren beeinflussen die Emission und Stabilität von Signalstoffen. Dürre, erhöhte Temperaturen, erhöhte Kohlendioxid- und Ozonkonzentrationen, Nährstoffmangel und Luftverschmutzung können die Zusammensetzung flüchtiger Verbindungen verändern. Ozon kann Terpene abbauen, die von Parasitoiden genutzt werden. Wassermangel kann zudem die Attraktivität befallener Pflanzen verringern.

Die Studie schlägt vier Prioritäten vor: die Induktion pflanzeneigener Abwehrmechanismen zu verbessern; HIPVs mit Pheromonen und anderen Signalen natürlicher Feinde zu kombinieren; Habitatmanagement und Nahrungsressourcen zu integrieren; und Abwehrmerkmale durch Züchtung oder Gentechnik einzubringen. Die Forscher empfehlen Felduntersuchungen mit einer vollständigen Indikatorensequenz: Auftreten und Verbleib natürlicher Feinde, Prädation oder Parasitismus, Schädlingsdichte, Schäden, Produktivität, Pestizideinsatz und wirtschaftlicher Ertrag.