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Wie Schlupfwespen Wirte für ihre Larven finden

Die Weibchen von Schlupfwespen erkennen den Geruch der Schmetterlingsraupen, in denen sie ihre Eier ablegen; überdies aber können sie lernen, chemische Stoffe als Wegweiser zu ihrem Opfer zu nutzen, welche die Planzen als Reaktion auf Raupenbefall abgeben.


Versteckspielen ist nicht nur ein beliebter Zeitvertreib von Kindern, auch viele Tiere praktizieren es – nur geht es bei ihnen meist um Leben oder Tod. Betrachten wir die Fortpflanzung der Schlupfwespen. Befruchtete Weibchen injizieren ihre Eier mit Hilfe eines speziellen Legestachels in die Larven anderer Insekten, häufig in Schmetterlingsraupen (Bild 1). Das Wirtstier wird dadurch gelähmt, und aus den Eiern in seinem Körper schlüpfen die Wespenlarven. Diese ernähren sich von ihrem Wirt und töten ihn so am Ende. Auf oder nahe bei seiner Körperhülle spinnen sie anschließend ihre Kokons und verpuppen sich. Zweifellos ist es also für eine Raupe von größtem Interesse, zwischen den Blättern verborgen zu bleiben, von denen sie sich mästet; und das sollte zum Beispiel in einem großen, dicht bebauten Feld auch nicht schwierig sein.

Wie also finden die Wespen ihre Opfer in diesem undurchschaubares Dickicht, in dem die Raupen auch noch davonkriechen und gezielt in Deckung gehen oder sich tarnen? Bei der für ihren Fortpflanzungserfolg entscheidenden Suche können die Parasiten sicherlich nicht allein auf den Zufall bauen. In diesem Falle bräuchte, wie Freilandstudien gezeigt haben, eine Wespe möglicherweise ihr ganzes Leben, um ein einziges Wirtstier aufzuspüren.

In den vergangenen zehn Jahren haben unsere Arbeitsgruppen gemeinsam nach der Suchstrategie der Wespen geforscht, und wir glauben, sie nun gefunden zu haben. Außerdem sind wir überzeugt, daß die Prinzipien, die wir entdeckt haben, gleichermaßen für andere Arten parasitischer Wespen zutreffen darunter auch für solche, die an Eiern oder anderen Entwicklungsstadien ihrer Wirtstiere schmarotzen.

Kurz zusammengefaßt, lautet der Befund, daß die Wespen bestimmte flüchtige chemische Verbindungen, die sie über beträchtliche Entfernungen wahrnehmen können, zu ihrer Quelle zurückverfolgen. Diese Geruchsstoffe stammen aus Sekreten und dem Kot der Raupen und, was noch überraschender ist, auch aus den befallenen Pflanzen selbst.

Bei unserer Arbeit stießen wir auf zwei Phänomene, die – zumindest bei Schlupfwespen – noch kaum untersucht waren. Das erste ist das erstaunliche Lernvermögen der Wespen, die offenbar viele indirekte und häufig wechselnde Hinweise auf das Versteck eines Opfers entschlüsseln können – eine Fähigkeit, die man diesen Insekten bisher nicht zugetraut hatte. Und das zweite ist die geradezu verschwörerisch anmutende Interaktion zwischen den Wespen und den Futterpflanzen der Raupen: Werden die Pflanzen von Schmetterlingsraupen angefressen, produzieren sie spezifische Geruchsstoffe, die Schlupfwespen anlocken. Jüngsten Erkenntnissen zufolge sollten sich die Lernfähigkeit der parasitischen Wespen und ihr stillschweigen des Komplott mit den Pflanzen bei der Schädlingsbekämpfung in der Landwirtschaft nutzen lassen.

Immer den Geruchsantennen nach

Von Anfang an hatten wir vermutet, daß eine bestimmte Geruchsmischung, die von den Wirtstieren ausgeht, die Wespen zu ihren Opfern führt; denn bei vielen Versuchen war deutlich geworden, daß Schlupfwespen auf chemische Reize ansprechen. Tatsächlich konnten wir schon sehr bald mehrere Substanzen, die als Lockmittel wirken, identifizieren und synthetisieren. Sie finden sich zumeist in den Munddrüsensekreten oder im Kot der Raupen. Als chemische Botenstoffe, die im Gegensatz zu den Pheromonen (beispielsweise den Sexuallockstoffen) zwischen Individuen verschiedener Arten wirken, gehören sie zur Klasse der sogenannten Kairomone.

Allerdings dienen diese Substanzen den Parasiten lediglich im Nahbereich als Duftspur zu den Wirten oder regen sie zur Suche nach ihren Opfern an. Sie sind nämlich nicht flüchtig und verbreiten sich daher nur sehr schlecht in der Luft, so daß sie nicht in größerer Entfernung wahrgenommen werden können. Wären die Wespen auf sie allein angewiesen, hätten sie kaum mehr Erfolg als bei der Zufallssuche.

Ausgehend von diesen Überlegungen entdeckten S. Bradleigh Vinson und seine Mitarbeiter an der Texas A & M University in College Station, daß Schlupfwespen sehr wohl auch von flüchtigen Substanzen angezogen werden. Derartige Geruchsstoffe sind über mehrere Meter wahrnehmbar und können der Wespe so den Weg zur Raupe weisen. Aber erst als Experimente in unseren Laboratorien an der Landwirtschaftlichen Universität in Wageningen (Niederlande) den stichhaltigen Nachweis erbracht hatten, daß Schlupfwespen flüchtige Verbindungen als Wegweiser nutzen können, wurde deutlich, welch entscheidende Bedeutung das Lernen für die Suche nach Wirtstieren hat.

Zunächst setzten wir bei den Versuchen ein Luftstrom-Olfaktometer ein; im wesentlichen ist das ein rechteckiger Behälter, von dessen Ecken aus man einer Wespe im Zentrum bis zu vier verschiedene Geruchsfelder anbieten kann. Wir beobachteten, daß Wespen der Art Leptopilina clavipes auf den Geruch von verrottenden Pilzen reagieren, die mit einiger Wahrscheinlichkeit die Wirte dieser Wespen beherbergen, nämlich die Pilze fressenden Larven der Taufliege Drosophila. Außerdem fanden wir heraus, daß Wespen auf Gerüche aus anderen Quellen – etwa von gärenden Früchten ansprechen können; Voraussetzung dafür ist freilich, daß sie selbst in Raupen herangewachsen sind, die sich davon ernährten, und früher bereits Eier in solchen Raupen abgelegt haben.

Obschon sich mit dem Luftstrom-Olfaktometer die Empfänglichkeit der Wespen für flüchtige Substanzen demonstrieren ließ, war damit nicht festzustellen, wie sich die Insekten im Freiland anhand von Gerüchen orientieren. Das Gerät war einfach zu klein, um natürliche Verhältnisse zu simulieren; es bot den Wespen nicht einmal genügend Platz zum Fliegen.

Wir beschlossen deshalb, einen Miniatur-Windkanal einzusetzen, wie ihn Fachkollegen von uns schon verwendet hatten, um die Reaktion von Nachtfaltern auf Pheromone und andere Lockstoffe zu untersuchen. Ein kleiner Ventilator bläst dabei den zu testenden Geruch vom einen Ende eines Rohres zum anderen. Wir brachten in unseren Experimenten mit Schmetterlingsraupen befallene Pflanzen vorne in den Kanal und ließen die Wespen hinten frei.

Erwartet hatten wir, daß die Wespen gegen den Luftstrom in die sie anlockende Duftwolke ihrer Opfer fliegen würden. Unsere anfänglichen Resultate waren allerdings verwirrend: Weibchen der Schlupfwespenart Mivroplitis croceipes sprachen nur sehr schlecht auf den Geruch von Larven des in Amerika heimischen Eulenfalters Heliothis zea an ihren normalen Opfern, welche sich von den Blättern der Kuh- oder Chinabohne (Vigna sinensis) ernähren und im amerikanischen Sprachraum als corn earworm, also Maiskolbenwurm, bezeichnet werden; lediglich 10 Prozent flogen bei den Versuchen von Yvonne Drost und Oliver Zanen in unserem Labor in Tifton (Georgia) zur Geruchsquelle hin.

Als Grund unserer Probleme erwies sich, daß wir die Wespen in Raupen aufgezogen hatten, die mit Laborkost ernährt worden waren – normalerweise gemahlenen Bohnen mit Vitaminzusatz. Sogar in ihrem Larvalstadium waren die Wespen also nie unter natürlichen Bedingungen mit ihren Opfern, deren Ausscheidungen oder Kuhbohnenpflanzen in Berührung gekommen. Erst nachdem wir die Wespenweibchen mit Maiseulenlarven zusammengebracht hatten, reagierten sie auch auf die Gerüche im Windkanal.

Dies war ein erster Durchbruch. Wir lernten, daß Erfahrung beim Erkennen und Verwerten von Gerüchen für die Suchstrategien von Schlupfwespen viel wichtiger ist, als wir geahnt hatten. Allerdings war nicht unbedingt direkter Körperkontakt mit dem Wirt erforderlich. Auch wenn wir die Wespen nur etwa 30 Sekunden lang den Kot der Schmetterlingsraupen mit ihren Antennen betasten ließen, vermochten sie die Larven später aufzuspüren.

Anschließende Untersuchungen im Windkanal zeigten, daß die Wespen tatsächlich vom Kot ihrer Wirte angelockt werden. Wie Fred J. Eller in unserem Laboratorium in Gainesville (Florida) herausfand, können sie sogar am Geruch der Exkremente erkennen, von welcher Pflanze die Raupen gefressen haben: Weibchen, die mit der Duftnote des Kots von Wirten vertraut waren, die sich von einer bestimmten Pflanzenart ernährten, folgten dieser häufiger als dem Kotgeruch von Larven, die an anderen Pflanzen gefressen hatten.

Exquisite Duftnoten

Welche Stoffe im Raupenkot zogen die Wespen an? Um dies zu prüfen, extrahierten wir die flüchtigen Bestandteile mit Hexan, einem als Verdünnungs- und Lösungsmittel vielgebrauchten Kohlenwasserstoff. Tatsächlich wirkten die so gewonnenen Substanzen auf die Wespen im Windkanal ebenso attraktiv wie die von Larven befallenen Pflanzen selbst.

Dennoch stellten uns weitere, gründlichere Experimente wieder vor ein Rätsel. Dabei testeten wir Wespenweibchen, die nicht direkt mit dem Kot von Schmetterlingsraupen in Kontakt ge kommen, sondern nur dem flüchtigen Extrakt ausgesetzt worden waren. Zu unserer großen Überraschung reagierten sie ebenso schlecht wie gänzlich unerfahrene Tiere.

Wir beschlossen deshalb, auch die bei der Extraktion zurückbleibenden, nicht flüchtigen Bestandteile der Exkremente zu untersuchen. Wir wuschen sie mit Wasser aus und prüften, ob sich die Wespen damit anlocken ließen. Dies war nicht der Fall. Wenn die Wespen den wäßrigen Extrakt jedoch mit ihren Antennen berühren durften, reagierten sie anschließend stark auf die mit Hexan extrahierten flüchtigen Kotbestandteile.

Demzufolge befindet sich auch unter den wasserlöslichen, nichtflüchtigen Substanzen mindestens ein für das Lernen entscheidender Stoff, der offenbar für jede Art von Wirt charakteristisch ist. Die Wespen müssen die flüchtigen Komponenten mit ihm assoziieren.

Um diese Vermutung zu beweisen, experimentierten wir mit völlig neuartigen Geruchsstoffen. So fächelten wir den Wespen Vanilleduft zu, während sie den wäßrigen Auszug des Raupenkots mit ihren Antennen berührten. Und tatsächlich flogen sie anschließend buchstäblich auf das Vanille-Aroma – offenbar, weil es ihnen die Anwesenheit von Raupen vorspiegelte. Diese Fähigkeit, ganz verschiedene Gerüche mit ihren Wirten in Verbindung zu bringen, erweitert das Spektrum jener Geruchsstoffe erheblich, mit deren Hilfe Schlupfwespen ihre Opfer aufspüren können.

In unserem Labor in Gaineville fand Hans Alborn dann heraus, daß die von den Wespen erkannten Bestandteile im wasserlöslichen Extrakt von der Nahrung der Raupen unabhängig sind: Sie konnten auch aus dem Kot von Maiseulenlarven gewonnen werden, die ausschließlich künstliches Futter erhalten hatten – sogar wenn es nur aus Filterpapier bestand. In dieser Hinsicht unterscheiden sich die nichtflüchtigen Kotbestandteile deutlich von den flüchtigen, die spezifisch von der jeweiligen Futterpflanze abhängen. Derzeit bemühen wir uns, die nichtflüchtige Komponente zu identifizieren.

Obgleich Duftstoffe die Hauptinformationsquelle der Schlupfwespen bei der Suche nach ihren Wirten sind, können sie sich aber auch an Formen, Farben und Mustern in der Umgebung einer Raupe orientieren. In unserem Laboratorium in Tifton untersuchte Felix L. Wäkkers, wie weibliche Wespen der Art M. croceipes in einem Windkanal auf optische Signale ansprechen. Mit einem bestimmten Geruch trainierte er sie darauf, eine Raupe mit verschiedenen Farbmustern zu assoziieren, die an Pflanzenblättern angebracht waren – zum Beispiel mit orangefarbenen Flecken oder mit Feldern aus schwarzen und weißen Quadraten. Auch ohne den Geruch reagierten die Wespen anschließend auf die Farbmuster. Allerdings hatten Geruch und visueller Reiz zusammen eine stärkere Wirkung als einer der Auslöser allein (Bild 3).

Mit dieser hochentwickelten Fähigkeit, visuelle und chemische Reize zu lernen und sie in Kombination einzusetzen, verfugen die Wespen über ein wirkungsvolles System zum Orten und Aufspüren ihrer Wirte. Anhand der erlernten Informationen können sie leicht aussichtsreiche Stellen erkennen und ihre Suche auf die ergiebigsten Teile von Pflanzen konzentrieren.

Attraktive Abwehr

Interessanterweise beschränkt sich die Futterpflanze der Schmetterlingsraupe bei der Suche der Schlupfwespen nach Wirtstieren keineswegs auf die Rolle des passiven Beobachters. Man könnte ihren Part sogar als den erstaunlichsten in dieser komplexen Dreierbeziehung ansehen: Wenn Pflanzen angenagt werden, produzieren sie im verletzten wie auch im intakten Gewebe flüchtige Substanzen und setzen sie frei.

Das ist eigentlich eine Verteidigungsreaktion, die den Angreifer abschrecken soll. Nach den Ergebnissen diverser Studien sind viele der von verletzten Pflanzen abgegebenen flüchtigen Stoffe für Insekten giftig. Auf Schlupfwespen wirken sie jedoch nicht abschreckend – im Gegenteil: Sie helfen ihnen bei der Suche nach ihren Wirten.

Der erste Hinweis darauf, daß Pflanzen natürliche Feinde ihrer Schädlinge regelrecht zu Hilfe rufen, stammt von der Forschungsgruppe um Marcel Dicke und Maurice W. Sabelis in Wageningen. Die Wissenschaftler beobachteten bereits im Jahre 1988, daß Limabohnen immer dann, wenn ihre Blätter von Spinnmilben angefressen werden, eine Mischung von flüchtigen Substanzen freisetzen, die räuberische Milben anlocken. An diesem Geruchscocktail, der sowohl für die Pflanzenart als auch für die an ihr fressende Spinnmilbe charakteristisch ist, vemmag die Raubmilbe ihre Beute zu erkennen.

Inzwischen ist erwiesen, daß auch die flüchtigen Verbindungen, die von Raupen angefressene Pflanzen freisetzen, potente Lockstoffe für Schlupfwespen sind. Nach jüngsten Untersuchungen reagieren die Parasiten darauf sogar empfindlicher als auf die von den Wirtsraupen und deren Kot abgegebenen Substanzen. Bei Windkanalversuchen mit Cotesfa marginiventris, die Larven von Nachtfaltern parasitiert, stellte Ted C. J. Turlings in unserem Labor in Gainesville fest, daß die flüchtigen Lockstoffe vor allem aus den angefressenen Maispflanzen selbst stammen: Deren Anziehungskraft wurde durch Entfernen der Raupen und all ihrer Ausscheidungsprodukte nur unwesentlich geschmälert; weder der Wirt noch sein Kot wirkten annähernd so attraktiv wie die Pflanze allein.

Dabei ist es nicht etwa der verletzten grünen Blättern entströmende Duft nach frisch geschnittenem Gras, der die Wespen anlockt. Dieser Geruch hält nämlich nur so lange an, wie die Raupe frißt, also Gewebe akut schädigt.

Wie genauere Versuche zeigten, produzieren verletzte Pflanzen ein dauerhafteres Sortiment flüchtiger Lockstoffe; diese ätherischen Öle Terpene und Sesquiterpene – werden erst einige Stunden nach einem Fraßbefall synthetisiert und über mehrere Stunden bis Tage abgegeben. Die verzögerte Bildung zeigt an, daß die Pflanze als Reaktion auf eine Verletzung durch Fraßschädlinge ihren Stoffwechsel und ihre Biochemie aktiv umstellt. Wie das geschieht ist allerdings noch unbekannt.

Von den Raupen abgesonderte Substanzen sind jedenfalls eine Voraussetzung dafür. Als wir nämlich den Raupenfraß an Blättern mit einer Rasierklinge zu imitieren versuchten, reagierten die Pflanzen fast gar nicht. Wenn wir aber Speichel von Raupen auf die Schnittwunden brachten, gaben sie einige Stunden später die bekannten ätherischen Öle ab, während Raupensekrete auf unverletzten Blättern folgenlos blieben. Desgleichen übten angeschnittene Blätter, die wir mit Raupenspeichel getränkt hatten, im Windkanaltest dieselbe Anziehungskraft auf Wespen aus wie Blätter mit natürlichem Raupenfraß (siehe obigen Kasten).

Turlings fand zudem heraus, daß die Antwort der verletzten Pflanze auf die Raupensekrete systemisch ist: Auch wenn nur eines oder wenige Blätter angefressen werden, setzt die ganze Pflanze flüchtige Stoffe frei. Ähnliches hatte Dicke schon bei den Versuchen mit Spinnmilben beobachtet. Die systemische Reaktion hebt eine angegriffene Pflanze deutlich von den anderen in ihrer Umgebung ab.

Auch für Wespen lohnend: aus Erfahrung lernen

Ob sich das Freisetzen flüchtiger Substanzen durch Pflanzen als Mittel zum Anlocken natürlicher Feinde der Pflanzenfresser entwickelt hat oder ob räuberische Insekten lediglich Gewinn aus einem pflanzlichen Abwehrmechanismus gegen Schädlinge ziehen, ist umstritten. Diese Diskussion erinnert freilich an die ebenso bekannte wie müßige Frage, was zuerst da war, die Henne oder das Ei.

Die heute zu beobachtenden Phänomene sind das Ergebnis eines langen Evolutionsprozesses mit einer stetigen Abfolge von Anpassungen und Gegenreaktionen. Je unscheinbarer die Larven wurden, desto besser konnten sie Parasiten und Freßfeinden entgehen. Sie müssen jedoch fressen, um zu überleben, und wenn sie dies tun, verletzen sie die betreffende Pflanze. Dies ruft eine Reaktion der Pflanze hervor, die der Wespe als Informationsquelle dient und ihren Angriff auf die Raupe erleichtert. Insofern übt die parasitische Wespe tatsächlich einen bedeutenden Einfluß auf die Verteidigungsstrategie der Pflanze aus.

Welchen Evolutionsvorteil verschafft den Schlupfwespen ihre Lernfähigkeit? Die Antwort ergibt sich aus der unvorstellbar vielfältigen Kollektion von chemischen Verbindungen, in der sich die Wespen zurechtfinden müssen. Die Signale variieren nämlich beträchdich, wenn ihre Wirte sich von verschiedenen Pflanzenarten ernähren. Je nachdem ob eine Maiseulenlarve zum Beispiel an einer Baumwollpflanze, einer Kuh- oder einer Sojabohne frißt, wird eine andere charakteristische Geruchsmischung freigesetzt. Der Cocktail flüchtiger Substanzen kann sogar davon abhängen, welchen Teil der Pflanze der Schädling anknabbert. Die Situation wird noch komplizierter, wenn ein Parasit seine Eier in Raupen verschiedener Schmetterlingsarten ablegt, wie zum Beispiel die Wespe C. marginiventris. Je nach der Schmetterlingsart, der die gefräßige Raupe angehört, kann die gleiche Pflanze nämlich unterschiedliche Geruchsstoffmischungen abgeben.

In einem derart komplexen und variablen chemischen Umfeld ließe sich mit einer simplen, starr festgelegten Suchstrategie das vorhandene Potential an Opfern nicht ausschöpfen. Die Parasiten müssen eine bunte Vielfalt potentiell wichtiger chemischer Signale erkennen und deren Bedeutung unter den jeweiligen Umgebungsverhältnissen einschätzen können. Vielleicht treffen sie am selben Platz auf verschiedene Arten von Wirten oder auf Pflanzen in unterschiedlichen Wachstumsphasen, die für ihre Zwecke ungleich tauglich sind, und sie stehen vor der Wahl, die Suche in einem bestimmten Areal fortzusetzen oder ein anderes anzufliegen. Die Überlebenschance ihrer Nachkommen hängt davon ab, daß sie sich bei der Suche nach ihren Wirten richtig entscheiden. Lernen aus Erfahrung ist dabei von unschätzbarem Vorteil.

Wie aber findet unter diesen Umständen ein Weibchen, nachdem es dem Kokon, in den es sich auf oder nahe bei seinem Wirt eingesponnen hatte, entschlüpft und befruchtet worden ist, seine ersten Opfer? Die Antwort ist zwar noch etwas spekulativ, aber wir haben genug Experimente durchgeführt, um die Einzelergebnisse zu einem plausiblen Bild zusammensetzen zu können. Demnach scheint es zwei Möglichkeiten zu geben.

Die erste wäre, daß Wespen eine angeborene Vorliebe für den Geruch von

Substanzen haben, die in den Nahrungsquellen ihrer Wirte vorkommen. Wir wissen beispielsweise aus unserer Arbeit mit Parasiten von DrosophilaLarven, daß auch unerfahrene Weibchen bereits manche Gerüche anderen vorziehen. Und wie Eller beobachtete, werden Weibchen von M. croceipes, die noch keinerlei Kontakt mit Wirtstieren hatten, trotzdem von den Gerüchen bestimmter Pflanzenarten ein wenig angezogen.

Die zweite Möglichkeit ist, daß die Wespen beim Schlüpfen in gewissem Umfang auf Bestandteile ihrer Kokons geprägt werden. Bei Experimenten mit der australischen Wespenart Microplitis demolitor, die ihre Eier in Maiseulenlarven ablegt, fand Franck Herard in unserem Labor in Tifton einen entsprechenden Hinweis. Wenn nämlich Wespen als Larven in Raupen herangewachsen waren, die sich von einer bestimmten Pflanze ernährt hatten, reagierten sie im Windkanal auf die Gerüche von Pflanzen, die von dieser Raupe befallen waren. Dies galt jedoch nur, wenn die Wespen aus eigener Kraft aus den Kokons geschlüpft waren; hatten wir sie herausgeschnitten, kümmerten sie sich kaum um diesen Geruch. Das änderte sich freilich, wenn wir sie auf dem Kokon herumlaufen und ihn mit den Antennen betasten ließen.

Zweifellos enthalten die Kokons Geruchsstoffe und andere Substanzen aus den Wirten und deren Futterpflanzen. Ein gewisser angeborener Spürsinn und die Prägung auf diese Stoffe ersetzen zunächst die Erfahrung am lebenden Wirt und helfen den Wespen beim Orten ihrer ersten Opfer. Dennoch brauchten bei unseren Untersuchungen frisch geschlüpfte Wespen gewöhnlich 20 bis 30 Minuten für das Aufspüren einer Raupe. Dann aber lernten sie schnell: Ihre Erfolgsquote stieg während der anfänglichen Suchflüge mit jedem Treffer deutlich an; am Ende fanden sie ihre Opfer manchmal in weniger als fünf Minuten.

Wespen-Patrouille gegen Raupenbefall

Mittlerweile suchen einige Wissenschaftler das Lernvemmögen der Schlupfwespen und ihre Empfänglichkeit für chemische Signale in der Landwirtschaft nutzbar zu machen. Läßt sich ihre Fähigkeit, mit schädlichen Schmetterlingsraupen aufzuräumen, vielleicht künstlich steigern und gezielt einsetzen? Dann könnten diese Insekten nach geeignetem Training gewissermaßen als Feldwache zwischen bestimmten Nutzpflanzen patrouillieren und sie vor dem Befall durch Schädlingsraupen schützen.

Die Idee, Schädlinge mit ihren natürlichen Feinden zu bekämpfen, ist nicht neu. So drohte die berüchtigte Orangenoder Wollschildlaus (Icerya purchasi) Ende des 19. Jahrhunderts die kalifornischen Zitrusplantagen zu vernichten. Rettung brachte die Einfuhr des Vedalia-Käfers (Rodolia cardinalis, eines Verwandten des Marienkäfers) aus der australischen Heimat der Schädlinge.

In neuerer Zeit unterstützt man die biologische Schädlingsbekämpfung auch mit so altbewährten Maßnahmen wie dem Fruchtwechsel. Er hat sich in den vergangenen 20 Jahren in Europa als Methode der Wahl erwiesen, um die verheerenden Schäden zu verhüten, die Weiße Fliegen (Mottenschildläuse, Trialeurodes vaporarforum) und andere Insekten in Treibhäusern anrichten können. In den Niederlanden stieg die auf diese Weise geschützte Treibhausfläche zwischen 1970 und 1991 von 400 auf 14000 Hektar. In diesem Falle hat sich die biologische Schädlingsbekämpfung gegenüber dem Einsatz von Giften eindeutig als billiger und verläßlicher erwiesen.

Dennoch liegt das enornme Potential, Nutzpflanzen auf natürliche und für den Menschen wie auch für Böden und Grundwasser garantiert unschädliche Weise zu schützen, noch weitgehend brach – unter anderem weil sich bisher vielfach nicht ergründen ließ, wie die Nützlinge ihre Opfer aufspüren. Erfolge bei der biologischen Schädlingskontrolle waren darum häufig vom Zufall bestimmt. Deshalb werden die meisten Ernteschädlinge immer noch hauptsächlich mit synthetischen Pestiziden bekämpft, obwohl deren massenhafter Einsatz schwerwiegende Probleme wie Verschmutzung und Veränderung der Umwelt, mögliche Rückstände in Nahrungsmitteln und das Aufkommen von Resistenzen bei den Schädlingen heraufbeschwört.

Jüngste Experimente haben gezeigt, daß entsprechend trainierte Wespen wesentlich zu einer ökologisch orientierten Schädlingskontrolle beitragen können. Unsere Kollegen Randy Martin und Daniel R. Papaj demonstrierten unabhängig voneinander in räumlich begrenzten Feldstudien, daß eine Art Lehrprogramm im Labor die anfängliche Trefferquote der ins Freie ausgesetzten Wespen verbessert. Außerdem bleiben die Tiere in diesem Falle eher in einem Feld mit den Pflanzenarten, auf die sie trainiert sind. Nützlinge auf einem bestimmten Stück Land zu halten ist eines der Hauptprobleme bei der biologischen Schädlingsbekämpfung.

Gleichwohl läßt sich noch immer kein unfehlbares Rezept für die Schädlingskontrolle mit Schlupfwespen angeben. Man müßte nicht nur die Weibchen verläßlich in das Zielgebiet locken und dort halten können, sondern auch für eine gleichbleibend hohe Erfolgsrate beim Aufspüren und Beimpfen der Wirtstiere mit Eiern sorgen.

Um dies alles zu erreichen, sind auch unscheinbarste Kleinigkeiten zu beachten. Da die Wespen sehr genau lernen, müssen die Bedingungen im Labor wirklich exakt denen auf den Feldern entsprechen, damit die Insekten nicht etwa falsch programmiert werden.

Fehler beim Training haben möglicherweise zu den Mißerfolgen früherer Feldversuche beigetragen. So fanden Vinson und seine Mitarbeiter heraus, daß im Laboratorium gezüchtete Weibchen der Brackwespe Bracon mellitor, die den Blütenstecher Anthonomus grandis befällt, auf eine Geruchsmischung geprägt waren, die Methylparahydroxybenzoat enthielt. Mit diesem antimikrobiellen Wirkstoff, der unter natürlichen Bedingungen nicht vorkommt, war das Futter der Wirtstiere konserviert worden. Aileen R. Wardle und John H. Borden von der Simon-Fraser-Universität in Britisch Kolumbien (Kanada) machten eine ähnliche Erfahrung: Wespen, denen sie beigebracht hatten, Raupen zu finden, die in Plastik-Eierbechern gehalten wurden, vermißten an Freilandraupen offenbar das vertraute Kunststoff-Odeur.

Damit die Lektion auch haften bleibt, müssen die Wespen zudem regelmäßig mit echten Raupen belohnt werden. Gemäß vorläufigen Ergebnissen von Feldversuchen mit M. croseipes und mit Schlupfwespenarten, welche die Taufliege Drosophila befallen, ist nämlich die Eiablage selbst die wirksamste Form der Verstärkung: Nach diesem Erfolgserlebnis scheinen sich die Weibchen tatsächlich besser an den Geruch der Raupen zu erinnem, als wenn man sie lediglich die Ausscheidungsprodukte ihres Wirtes beschnuppern läßt.

Schließlich könnten Pflanzenzucht oder Gentechnik die biologische Schädlingsbekämpfung effektiver machen. So ließen sich möglicherweise Pflanzensorten gewinnen, die größere Mengen an Lockstoffen abgeben. Obwohl die Umsetzung dieser Ideen in die Alltagspraxis noch einiges an geduldiger Forschungsarbeit erfordert, sind die Grundprinzipien solide genug, um daraus wirksame Methoden abzuleiten. Wir müssen nur mindestens ebensoviel über die Wespe und ihre Welt in Erfahrung bringen, wie die Wespe lernen muß, um ihre Opfer ausfindig zu machen.

Literaturhinweise

Variations in Parasitoid Foraging Behavior: Essential Element of a Sound Biological Control Theory. Von W. Joe Lewis, Louise E. M. Vet, James H. Tumlinson, W. J. van Lenteren und Daniel R. Papaj in: Environmental Entomology, Band 19, Heft 5, Seiten 1183 bis 1193; Oktober 1990.

Semiochemicals and Learning in Parasitoids. Von Louise E. M. Vet und Alex W. Groenewold in: Joumal of Chemical Ecology, Band 16, Heft 11, Seiten 3119 bis 3135; November 1990.

Evolutionary Theory of Host and Parasitoid Interactions. Von Peter W. Price in: Biological Control, Band 1, Heft 2, Seiten 83 bis 93, August 1991.

Leaming of Host-Finding Cues by Hymenopterous Parasitoids. Von Ted C. J. Turlings, Felix L. Wäckers, Louise E. M. Vet, W. Joseph Lewis und James H. Tumlinson in: Insect Leaming: Ecological and Evolutionary Perspectives. Herausgegeben von Daniel R. Papaj und Alcinda C. Lewis. Chapman and Hall, 1992.

Lehrbuch der biologischen Schädlingsbekämpfung. Von A. Krieg und J. M. Franz. Parey-Verlag, Berlin 1989.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 5 / 1993, Seite 74
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
5 / 1993

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 5 / 1993

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