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Natur-Strategie

Bäume rufen sich Hilfe herbei

Mit einem Kran in die Baumkronen gehievt: Forscher untersuchen die „Hilferufe“ von Eichen im Leipziger Auwald. (Bild: iDiv)

Hier gibt es fette Raupen! Deutsche Forscher haben im Kronendach von Eichen dokumentiert, dass sich Bäume über Duftstoffe Vögel und vor allem räuberische Insekten für den Kampf gegen Schädlinge herbeirufen können. Die biochemischen Signale bestimmen dabei die Zusammensetzung der Insektengemeinschaft im Blätterdach deutlich. Dieses Wissen könnte der Entwicklung von natürlichen Strategien zur Schädlingsbekämpfung in der Land- und Forstwirtschaft zugutekommen, sagen die Forscher.

Saftiges Grün lockt bekanntlich hungrige Mäuler an: Betroffen sind davon nicht nur Nutz- und Zierpflanzen – zahlreiche Insektenarten haben es auch auf die Blätter von Bäumen abgesehen. Besonders berüchtigt ist dabei etwa der Schwammspinner Lymantria dispar. Bei starkem Befall mit den Raupen dieser Falterart drohen kahle Äste und die Bäume nehmen Schaden. Dabei ist bereits bekannt, dass in den komplexen Beziehungen von Pflanzen und Insekten Gerüche eine wichtige Rolle spielen können. So lassen sich die Schädlinge etwa bei der Eiablage von flüchtigen organischen Stoffen (VOCs) leiten, die für ihre jeweiligen Opfer typisch sind. Doch Pflanzen sind Raupe und Co nicht hilflos ausgeliefert – und auch dabei kommen Signalstoffe in der Luft zum Tragen: Bei Befall geben sie spezielle VOCs ab, um sich in Alarmbereitschaft zu versetzen. Sie bilden in ihren Blättern dann Abwehrstoffe, die den Pflanzenfressern nicht schmecken oder schlecht bekommen.

Forschung in Eichenkronen

Darüber hinaus war auch bereits prinzipiell bekannt, dass die flüchtigen Substanzen von Pflanzen bei Schädlingsbefall eine Art Hilferuf-Funktion erfüllen können: Demnach haben manche Feinde von Raupe und Co gelernt, bestimmte pflanzliche VOCs als Hinweis auf ihre Beute zu interpretieren. Dies kommt folglich dann auch den Pflanzen zugute: Auf diese Weise können sie sich Nützlinge organisieren, die sie von den Plagegeistern befreien. Doch im Fall von Bäumen waren derartige Effekte nur in Labor- oder Gartenexperimenten nachgewiesen worden. „Für ausgewachsene Bäume wurde dieser Abwehrmechanismus jedoch bislang nie in einer realistischen Umgebung untersucht“, sagt Martin Volf vom Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) in Leipzig.

Um diese Lücke zu schließen, haben er und seine Kollegen Experimente in schwindelerregenden Höhen durchgeführt: Ein Kran brachte die Wissenschaftler in die rund 40 Meter hohen Baumkronen von Eichen im Leipziger Auwald. In diesem natürlichen Umfeld führten sie Experimente durch, erfassten den Befall mit Schwammspinnern sowie das Vorkommen von Nützlingen. Darüber hinaus analysierte das Team Substanzen in den Blättern sowie die flüchtigen organischen Stoffe mittels moderner Metabolomik-Verfahren.

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Um einigen der Versuchsbäume einen Befall mit Fraßinsekten vorzutäuschen, besprühten die Forscher deren Zweige mit der Substanz Methyljasmonat. Dabei handelt es sich um ein Hormon, das als ein Auslöser von Abwehrreaktionen bei Pflanzen bekannt ist. Fraßtests mit Schwammspinner-Raupen bestätigten dabei nun, dass die Schädlinge die durch das Hormon in Alarm versetzten Blätter mieden. Offenbar lag dies an einem Effekt der Stimulation, den die Forscher durch ihre molekularen Analysen belegen konnten: Die Blätter reagierten mit der Bildung von Abwehrstoffen wie bitter schmeckenden Tanninen. Doch nicht nur das, wie die vergleichenden Analysen der flüchtigen Substanzen zeigten. Demnach hatte der simulierte Schädlingsbefall mittels Methyljasmonat zur Bildung einer speziellen Duftsignatur geführt, die vor allem durch bestimmte Vertreter der Terpenoide geprägt ist.

Nützlinge herbeigerufen

Aus den weiteren Studienergebnissen ging dabei hervor, dass diese Substanzen offenbar einen Geruch erzeugen, der Nützlinge anlockt. Denn es zeigte sich, dass die Aktivierung der Pflanzenabwehrreaktion zu verstärkten Besuchen von Fraßfeinden der Raupen wie parasitischen Schlupfwespen und Raubwanzen geführt hat. Die biochemischen Hilferufe sind dabei so wirksam, dass sie die Zusammensetzung der Insektengemeinschaft im Blätterdach deutlich beeinflussen, so die Forscher. Dass auch Vögel auf die flüchtigen Substanzen buchstäblich fliegen, zeigten Nachweise ihrer Jagd-Aktivität mittels Raupenattrappen aus Plastik. Diese hatten die Forscher auf den Versuchspflanzen angebracht. Wie sich zeigte, wiesen diese Test-Dummys bei den behandelten Kronenbereichen deutlich mehr Pickspuren auf. Somit zeichnete sich ab, dass auch Meise und Co die chemischen Signale der Bäume erfassen können.

In den Ergebnissen steckt nun weiteres Potenzial, sagen die Wissenschaftler. Wie die beobachteten Effekte verdeutlichen, könnte es sich lohnen, die interessanten Wechselbeziehungen zwischen Pflanzen, Schädlingen und Nützlingen noch genauer zu erforschen – und nutzbar zu machen. „Die Erkenntnisse können uns dabei helfen, alternative, natürliche Strategien zur Schädlingsbekämpfung in der Land- und Forstwirtschaft zu entwickeln und so das Vorhaben umzusetzen, Pestizide einzusparen“, sagt Seniorautorin Nicole van Dam vom iDiv.

Quelle: Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung, Fachartikel: Ecology Letters, doi:10.1111/ele.13943

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