Forschung

Hunde als verlässliche Partner des Menschens werden zunehmend auch als Artenspürhunde im Naturschutz aber auch für die Suche nach invasiven Arten verwendet. Trainierte Spürhunde sind durch ihren außerordentlichen Geruchssinn in der Lage auch noch geringste Spuren von Geruchsmolekülen wie flüchtigen organischen Substanzen von Pflanzen wahrzunehmen. Diese Fähigkeit möchten wir in diesem Projekt für die Suche nach heimischen und gebietsfremden invasiven Giftpflanzen mit Pyrrolizidinalkaloiden (PAs) auf landwirtschaftlichen Kräuter- und Gewürzfeldern nutzen. Bereits extrem geringe Kontaminationen mit PA-Giftpflanzen können dazu führen, dass Kräuter- oder Gewürze in der EU nicht mehr verkauft werden dürfen, da ein regelmäßiger Verzehr von PAs bereits in relativen geringen Mengen krebserregend sein kann und in höheren Dosen zu irreversiblen Leberschäden führen kann. Trotz sorgfältigster Kontrolle kann es zu Kontaminationen mit PAs kommen. Neben heimischen PA-Giftpflanzen wie dem Gemeinen Greiskraut (Senecio vulgaris), gibt es auch invasive Arten, wie das Frühlings-Greiskraut (S. vernalis) oder das Schmalblättrige Greiskraut (S. inaequidens), die aus Osteuropa bzw. aus Südafrika eingeschleppt worden sind. Die veränderten Umweltbedingungen durch den Klimawandel könnten dazu führen, dass sich diese invasiven Arten zunehmend auch in Ackerkulturen etablieren können und dadurch die Nahrungsmittelsicherheit gefährden könnten. Erfahrene Suchhunde werden mit Hilfe von frischen und getrockneten Pflanzenmaterial in unterschiedlichen Entwicklungsstadien von mehreren Herkünften auf diese Giftpflanzen trainiert. Parallel dazu werden auch die flüchtigen organischen Verbindungen dieser Proben analysiert, um abschätzen zu können, wie der Gehalt und die Zusammensetzung an ätherischen Ölen den Sucherfolg beeinflusst. Im zweiten Projektjahr werden Realsuchen auf unterschiedlichen Kräuter- und Gewürzanbauflächen durchgeführt, um zu erfassen ob speziell ausgebildete Giftpflanzenspürhunde effizienter in der Suche nach den Greiskrautarten sind als menschliche Experten und welche Umweltfaktoren Präzision, Sensitivität und Effizienz am stärksten beeinflussen. Der Einsatz von Spürhunden stellt einen besonders innovativen Ansatz dar, um potentielle Giftpflanzen möglichst frühzeitig zu erfassen, um den Arbeitskräfteeinsatz zu reduzieren und den Einsatz von Unkrautregulierungsmaßnahmen zu reduzieren.

Die mit dem Zulassungsverfahren für Pflanzenschutzmittel verbundene Umweltrisikobewertung muss Risiken für große geografische Gebiete wie die gesamte EU vorhersagen. Umweltrisiken werden jedoch stark von mehreren biotischen und abiotische Faktoren, die räumlich und zeitlich variieren, stark beeinflusst. Daher besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung von Szenarien, die die Vielfalt der Umweltbedingungen, Landschaftsstrukturen, landwirtschaftlichen Praktiken und Artenverteilungen in der EU darstellen. Die Hauptaufgabe des Instituts für Pflanzenschutz an der BOKU ist die Entwicklung eines detaillierten Protokolls zur Vegetationserhebung und der Definition von Maßnahmen zur Qualitätssicherung, die die Grundlage für die Durchführung der koordinierten botanischen Erhebungen in vorab definierten Landschaftsausschnitten auf Grünland-, Ackerflächen und in naturnahen Lebensräumen in Europa bildet.

Der Green Deal der EU beinhaltet zwei essentielle Ziele: die Reduzierung des Einsatzes von Pestiziden und die Erhaltung und Wiederherstellung der Biodiversität. Pestizidreduktionen bedeuten ein positives Feedback für die natürlichen Feinde von Schädlingsarten, indem sie deren Diversität und Abundanz und folglich auch ihren Biokontrollerfolg erhöhen. Die überwiegende Mehrheit der natürlichen Feinde gehört zu den Arthropoden, und ihre Vielfalt hat in den letzten Jahrzehnten weltweit stark abgenommen. Neben anderen Stressoren ist die Klimaerwärmung ein wichtiger Faktor, der für den Rückgang der Artenvielfalt bei Arthropoden verantwortlich ist. In Agrarökosystemen sind Arthropoden auch mit einem zweiten Stressor konfrontiert: der landwirtschaftlichen Intensivierung, definiert als eine Reihe von Maßnahmen zur Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität pro Flächeneinheit. Obwohl bekannt ist, dass diese beiden Faktoren eng miteinander verbunden sind, werden sie normalerweise unabhängig voneinander betrachtet. Sie können jedoch additiv oder synergistisch interagieren und die negativen Folgen für die Arthropoden-Diversität in Agrarökosystemen verstärken. Der Apfel ist die dominierende Obstart in Österreich. Ein Hauptschädling in Apfelkulturen, die rote Spinnmilbe Panonychus ulmi, wurde in der Vergangenheit durch Raubmilben als natürliche Feinde effizient bekämpft, hat sich aber heute wieder zu einem Hauptschädling in steirischen Apfelplantagen entwickelt. Unsere Haupthypothesen für diese Ergebnisse sind: (i) die Klimaerwärmung verringert die Milbenvielfalt ; (ii) Synergieeffekte zwischen Klimaerwärmung und Intensivierung der Landwirtschaft (z.B. Pestizidanwendungen) verstärken die negativen Auswirkungen auf die Milbenvielfalt; und schließlich (iii) leiden die natürlichen Feinde (d. h. Raubmilben) stärker unter den beiden Stressoren als ihre Beute (d. h. schädliche Milbenarten), was zu einer unzureichenden biologischen Bekämpfung von Schadmilben führt. Erstens werden wir in integrierten Apfelanlagen, Bio-Apfelanlagen und extensiv bewirtschafteten Streuobstwiesen (d.h. ohne Pestizide und Düngemittel) in der Steiermark während zwei Vegetationsperioden Milbenproben nehmen, was die Evaluierung des gemeinsamen Einflusses von Klimawandel und landwirtschaftlicher Intensivierung auf die Milben-Diversität ermöglicht. Zusätzlich werden historische Milbendaten (1985) mit heutigen Daten aus den Streuobstwiesen verglichen, was die Verifizierung des Klimaeinflusses auf die Milben-Diversität zulässt. Zweitens kann der Klimawandel indirekt die Milben-Diversität beeinflussen, indem er die landwirtschaftliche Intensivierung fördert. So hat der Einsatz von Fungiziden in Apfelanlagen aufgrund des Auftretens von Apfelschorf in den letzten zwei Jahrzehnten in Österreich zugenommen, und Raubmilben sind bekanntermaßen sehr empfindlich gegenüber Fungiziden. Daher werden mikro-klimatische Wetterdaten (1961-2025) von Apfelanlagen in ein dynamisches Prognosemodell für Apfelschorf integriert, um zu bewerten, ob die Auswirkungen der Klimaerwärmung ein potenzieller Treiber für ein höheres Vorkommen von Apfelschorf sein könnten, was auf synergistische Effekte zwischen Klimaerwärmung und landwirtschaftlicher Intensivierung hinweisen kann.