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Effekte einer reduzierten Dosis von Pflanzenschutzmitteln auf tritrophische Systeme im Ackerbau
(2007)
Chemische Pflanzenschutzmittel (PSM) bekämpfen nicht nur Schadorganismen, sondern haben aufgrund ihrer hohen Toxizität auch negative Auswirkungen auf Nicht-Ziel-Organismen. Die Fragestellung der Arbeit war es, ob mit reduzierten Anwendungen von PSM ihr Gefährdungspotenzial für Prädatoren von Schädlingen verringert und dadurch das Potenzial der natürlichen Schädlingsregulation erhöht wird. In dreijährigen Freilanduntersuchungen wurden die Effekte einer dauerhaft reduzierten Dosis von chemischen PSM auf die ökologische Situation im Ackerbau anhand von drei Fallbeispielen in einem konventionell bewirtschafteten Betrieb in der Magdeburger Börde untersucht. Drei über 15 ha große Felder wurden dauerhaft in zwei Teilflächen geteilt, wobei eine Teilfläche mit der vom Landwirt gewünschten Dosis (100 %-Variante) und die andere mit jeweils genau der halben Dosis (50 %-Variante) behandelt wurde. Mittels dieser Halbfelder-Vergleiche wurden die ökologischen Situationen bezüglich des Auftretens von Blattläusen und ihren Prädatoren sowie Unkräutern vor und nach der jeweiligen PSM-Behandlung aufgenommen und ökonomische Parameter ermittelt. Ergänzend wurden im Labor Modellgefäßversuche mit abgestuften Dosierungen von Insektiziden und Herbiziden durchgeführt. Die Insektizidbehandlung übte einen großen Einfluss auf die Blattläuse und ihre Prädatoren aus, während alle vorherigen Herbizid- und Fungizidbehandlungen zu keinen Unterschieden in der Abundanz der Blattläuse und ihrer Prädatoren zwischen beiden Varianten hervorriefen. Die reduzierte Insektiziddosis führte zu keiner guten Blattlauskontrolle, während die Abundanz der blattlausspezifischen Prädatoren positiv beeinflusst wurde. Die Araneae reagierten auf die reduzierte Dosis mit einer teilweise erhöhten Aktivitätsdichte und Artendiversität. Dagegen waren diesbezüglich keine eindeutigen Effekte auf die Carabidae festzustellen. Es traten keine strukturellen Veränderungen in Form einer erhöhten Unkrautdichte durch die reduzierte Herbiziddosis auf. Erste Hinweise auf mögliche langfristige Auswirkungen einer dauerhaft reduzierten PSM-Anwendung konnten nur bei der Verunkrautung und der Aktivitätsdichte der Araneae beobachtet werden. Blattläuse profitierten demnach mehr von der reduzierten Anwendung der PSM als ihre Prädatoren, so dass zwar das Potenzial der natürlichen Blattlausregulation erhöht, die Selbstregulation aber nicht verbessert wurde. Die geschonten Prädatoren schafften es nicht, die vorhandene Restpopulation der Blattläuse zu reduzieren. Dagegen konnte in den Laborversuchen gezeigt werden, das schon bei deutlich reduzierten Insektiziddosen eine ausreichende Blattlausbekämpfung möglich ist und eine weitere Einsparung durch Ausnutzung der natürlichen Regulation durch Prädatoren erreicht werden kann. Allerdings ist eine Übertragung der Ergebnisse von Laboruntersuchungen auf Freilandbedingungen schwierig. Es kann zu einer Überschätzung der Prädatorleistung führen.
There is growing interest in biological control as a sustainable and environmentally friendly way to control pest insects. Aphids are among the most detrimental agricultural pests worldwide, and parasitoid wasps are frequently employed for their control. The use of asexual parasitoids may improve the effectiveness of biological control because only females kill hosts and because asexual populations have a higher growth rate than sexuals. However, asexuals may have a reduced capacity to track evolutionary change in their host populations. We used a factorial experiment to compare the ability of sexual and asexual populations of the parasitoid Lysiphlebus fabarum to control caged populations of black bean aphids (Aphis fabae) of high and low clonal diversity. The aphids came from a natural population, and one-third of the aphid clones harbored Hamiltonella defensa, a heritable bacterial endosymbiont that increases resistance to parasitoids. We followed aphid and parasitoid population dynamics for 3 months but found no evidence that the reproductive mode of parasitoids affected their effectiveness as biocontrol agents, independent of host clonal diversity. Parasitoids failed to control aphids in most cases, because their introduction resulted in strong selection for clones protected by H. defensa. The increasingly resistant aphid populations escaped control by parasitoids, and we even observed parasitoid extinctions in many cages. The rapid evolution of symbiont-conferred resistance in turn imposed selection on parasitoids. In cages where asexual parasitoids persisted until the end of the experiment, they became dominated by a single genotype able to overcome the protection provided by H. defensa. Thus, there was evidence for parasitoid counteradaptation, but it was generally too slow for parasitoids to regain control over aphid populations. It appears that when pest aphids possess defensive symbionts, the presence of parasitoid genotypes able to overcome symbiont-conferred resistance is more important for biocontrol success than their reproductive mode.