Forschung

Borkenkäfermassenvermehrungen, insbesondere durch den Buchdrucker (Ips typographus), stellen die bedeutendsten biotischen Störungen in österreichischen Wäldern dar, mit gravierenden ökologischen und ökonomischen Konsequenzen. Angesichts der europaweit zunehmenden Schäden in den letzten zwei Jahrzehnten sind praxisorientierte Risikoabschätzungs- und Frühwarnsystem zur Unterstützung des Borkenkäfer-Managements sehr gefragt. Ziel des beantragten Projektes ist die Weiterentwicklung des österreichischen Borkenkäfer Dashboards, das im Mai 2024 veröffentlicht wurde, durch Machine-Learning-basierte Risikobewertungs- und Vorhersagemodelle. Diese Modelle sollen das erwartbare Schadensausmaß auf Forstbezirksebene (Impact-Modell) und die Schadenswahrscheinlichkeit hochaufgelöst mit 10 Metern räumlicher Auflösung für ganz Österreich (Probability-Modell) vorhersagen. Durch die Integration moderner Fernerkundungstechnologien und Verfahren des maschinellen Lernens soll so das Borkenkäfer Dashboard mittelfristig zu einen holistischen Risikoabschätzungssystem weiterentwickelt werden, das auch als Frühwarnsystem fungieren kann. Damit kann die Forstwirtschaft effizient unterstützen werden, um Störungen durch den Buchdrucker oder andere Borkenkäfer abzumildern, die europäischen Wälder durch Überführung in Mischwälder an den Klimawandel anzupassen und wichtige Ökosystemleistungen auch für zukünftige Generationen zu erhalten.

Das IPS-Projekt entwickelt eine innovative nachhaltige Kontrollmethode, um die Auswirkungen von Befall durch Forstinsekten auf Wälder zu reduzieren. Borkenkäferbefall (Ips typographus) und Rüsselkäferbefall (Hylobius abietis) an verschiedenen Nadelbäumen nehmen zu, auch als Folge der immer häufiger auftretenden Extremereignisse, die Waldökosysteme schwächen. Bisher gibt es keine wirksame Lösung, die diese schädlichen Auswirkungen verringern könnten, außer die befallenen Pflanzen oder Stämme zeitnah zu entfernen. Unser Ziel ist es, Produkte zu entwickeln und zu testen, die die Auswirkungen von Borkenkäfern und Rüsselkäfern verringern können, indem sie auf ihr Mikrobiom einwirken und zum Tod des Insekts führen. Diese im Labor bewährten Produkte basieren auf Pflanzenextrakten und mineralischen Stoffen und sind daher ökologisch neutral. Sie tragen auch zum Schutz der Waldökosysteme bei und tragen so zur Abfallreduzierung und zur Schaffung neuer Wertschöpfungsketten im Sinne der Kreislaufwirtschaft bei.

Insekten sind ein wesentlicher Bestandteil vieler Ökosysteme (Bestäuber, Schädlinge etc.). In der land- und forstwirtschaftlichen Praxis werden häufig chemisch-synthetische Insektizide zur Bekämpfung von Schädlingen eingesetzt. Sie stellen jedoch auch ein Gesundheitsrisiko für den Menschen und viele Ökosysteme dar und haben negative Auswirkungen auf nützliche Insekten und andere Organismen. Darüber hinaus führt der langfristige Einsatz chemischer Insektizide zu einer Resistenz der Schädlinge, wodurch ihre Wirksamkeit allmählich abnimmt. Daher besteht ein großes Interesse daran, chemische Insektizide durch biologische Alternativen zu ersetzen. Zu den wirksamsten Biopestiziden gehören Insektenpathogene wie Nematoden, Pilze und Bakterien. Sie werden immer noch in begrenztem Umfang eingesetzt und stellen eine Ergänzung zu herkömmlichen Insektiziden dar. Der begrenzte Einsatz von Biopestiziden ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen, z.B. ihre langsamere Wirkung, ihre Empfindlichkeit gegenüber Umweltbedingungen oder ihr begrenztes Marktangebot. Im Rahmen dieses Projekts werden wir die Einsatzmöglichkeiten von Biopestiziden erweitern, indem wir sie mit anderen Krankheitserregern kombinieren. Bei einer Infektion mit Krankheitserregern erkennt der Wirt, z.B. ein Schadinsekt, die fremden Organismen und aktiviert die entsprechenden Abwehrreaktionen. Die Beeinflussung dieser Abwehrreaktionen ist daher eine Möglichkeit, die Wirksamkeit von Biopestiziden zu erhöhen. Diese Biopestizide können modifiziert werden, indem sie mit RNA-Interferenz (RNAi) kombiniert werden, was die Wirkung erhöht und Nichtzielorganismen nicht schädigt. In der Praxis kann RNAi induziert werden (mit doppelsträngiger RNA (dsRNA)), um Gene des Insektenimmunsystems zu blockieren und so die Wirkung von Krankheitserregern zu verstärken. Durch die Blockierung dieser Gene wird der Schädling geschwächt oder getötet. Biopestizide, die RNAi verwenden, können gezielt gegen bestimmte Schädlinge eingesetzt werden (da sie hochspezifisch sind), ohne Nichtzielorganismen wie Bestäuber und andere Nutzinsekten zu schädigen. Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts ist die Überwachung der Auswirkungen der entwickelten Biopestizide auf Nichtzielorganismen und die Sensibilisierung für Biopestizide. Aus praktischen Gründen konzentriert sich das Projekt auf ausgewählte land- und forstwirtschaftliche Schadinsekten, den Buchdrucker, den Schwammspinner und den Kartoffelkäfer. Außerdem liegt die vollständige Sequenz ihrer Genome vor, sodass sie sich für den Einsatz molekularbiologischer Methoden zur Modifizierung bestehender Bioinsektizide eignen, was sich in der Folge positiv auf die Kontrolle ihrer Populationen auswirken kann. Wir werden die neuen Pestizide zunächst am Kartoffelkäfer testen und sie dann für den Buchdrucker und den Schwammspinner modifizieren.