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TP 6: VOC-basierte Stressfrüherkennung zur Abwehr von Schaderregern

Die prognostizierten Klimaentwicklungen könnten in Niedersachsen zu einer Belastung der Waldbestände führen (z. B. durch Trockenstress). Darüber hinaus begünstigen warme, trockene Sommer und feucht warme Winter die Massenvermehrung von Insekten.
Die notwendigen physiologischen Reaktionen von Bäumen auf Trockenstress, Salzstress oder Pilzbefall haben die Änderung der Duftmuster der gestressten Bäume zur Folge. Die hochspezifischen Schadinsekten (z.B. Borkenkäfer, Bohrkäfer, Prachtkäfer) können die veränderten Duftmuster riechen, sich die am schlechtesten verteidigten Bäume heraussuchen und mit gesteigertem Erfolg befallen. Der verminderte Aufwand bei der Wirtsbaumfindung und der erhöhte Bruterfolg in schlecht verteidigten Bäumen können zu häufigeren und stärkeren Massenvermehrungen führen, die großflächige Schäden anrichten und weit über die aktuell geschwächten Bäume hinausgehen.

In diesem Projekt werden  die Duftmuster in vier autochthonen Buchenbeständen entlang eines Transekts mit abnehmenden Niederschlägen in der Lüneburger Heide sowie in vier Fichtenbeständen des Harzes allochthonen und autochthonen Ursprungs charakterisiert. Die Probennahme von Duftstoffen erfolgt sowohl einzelbaumweise als auch bestandesweise. Die Proben werden mittels GC-MS/EAD analysiert und spezifische Markerduftstoffe für Befallsdisposition identifiziert. Die Vermessung der Bestandesluft auf diese Dispositionsmarker mittels eines Biosensors auf der Basis des Insektengeruchssinns soll bestandesspezifische Kennzahlen für Befallsdisposition erbringen. Nach einer Kalibrierung durch bestandesweise Bonituren von Insektenbefall und ökophysiologischen Zustandsparametern werden die Kennzahlen für eine Regionalisierung von Befallsdispositionen mittels eines GIS-basierten Wasserhaushaltsmodells eingesetzt. So soll eine verallgemeinerbare Stressfrühwarnung auf Bestandesniveau geschaffen und eine Grundlage für Handlungsempfehlungen in der Waldentwicklung erarbeitet werden.

Im Folgenden werden erste Ergebnisse der Untersuchungen vorgestellt:

Messungen von Stammvolatilen der Buche (Fagus sylvatica) im Jahre 2011

Die ersten Auswertungen der Stammvolatile der Buche (Fagus sylvatica) von den Standorten Unterlüß (U), Calvörde (C) und Göhrde (G) aus den Monaten Juli, August, September und November zeigen in den Gaschromatogrammen unterschiedliche Anzahlen von organischen Volatilen (volatile organic compound, VOC, s. Abb.1). Die stärkste Schwankung in einem Monat konnte bisher im Monat September gemessen werden. Hier reicht die Spanne von 10 (Unterlüß Sand, US) bis 83 (Göhrde Lehm, GL) VOC pro Baum (Abb.1). Die statistische Auswertung der Daten hinsichtlich Korrelationen bezüglich der Monate, des Wetters oder Insektenvorkommen sind in Bearbeitung.

Abb.1: Anzahl der Stammvolatile der Buchen auf den 6 Flächen des Untersuchungstranssektes im Jahresverlauf. Weitere Erläuterungen im Text.

EAG-Messungen des Nagelflecks (Aglia tau) mit Stammvolatilen der Buche (Fagus sylvatica)

Um festzustellen, welche der abgegebenen Stammvolatilen der Buche eine Relevanz bei der Wirtspflanzenfindung haben könnten, werden Elektroantennogramme (EAG) von verschiedenen buchenwaldtypischen Insekten erstellt. Dazu wird eine Mischung von Buchenstammvolatilen durch einen GC in die Einzelkomponenten getrennt und dann zur Antenne des Insekts geleitet. Ist die Antenne fähig die Duftkomponente wahrzunehmen, so ist ein Ausschlag im EAG zu erkennen (Abb. 2 rote Spur). Bei den bis jetzt durchgeführten Messungen des Nagelflecks (Aglia tau) konnten bei 5 Komponenten immer wieder solche Antennenreaktionen gefunden werden. Dies ist ein Indiz dafür, dass diese Duftstoffe eine Relevanz bei der Wirtspflanzenfindung haben könnten. Sollte sich dies bestätigen, so kann man die GC-Messungen aus dem Jahr 2011 gezielt auf diese 5 Duftstoffe hin quantitativ untersuchen, um festzustellen, ob es hier Schwankungen in der Abgaberate der Bäume gab und diese mit dem Auftreten des Nagelflecks korrelieren.

 

Abb.2: GC-MS/EAD-Messung des Nagelflecks mit Stammvolatilen der Buche

 

Kontakt:

Antragsteller: Prof. Dr. Stefan Schütz

Universität Göttingen

Forstzoologie und Waldschutz

Büsgenweg 2

D-37077 Göttingen

Forstzoologie und Waldschutz/Uni. Göttingen