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Die Notwendigkeit des vorliegenden Beitrags zur Trichogramma-Fauna in Deutschland hat folgende Gründe: 1) Die Erfassung der Fauna dient der Kenntnis und der Erhaltung der genetischen und biologischen Vielfalt im Sinne der Konvention zur Biodiversität. 2) Die Gattung Trichogramma Westwood, 1833 (Hymenoptera: Trichogrammatidae) ist im biologischen Pflanzen- und Vorratsschutz weltweit von ökonomischem Nutzen. Das Spektrum möglicher Zielschädlinge umfasst in Deutschland mindestens 30 Schädlinge im Pflanzen- und Vorratsschutz (Zimmermann 2004). Als Eiparasitoide greifen sie bereits das Eistadium der Schädlinge an, was gegenüber allen anderen biologischen und chemischen Bekämpfungsmethoden ein entscheidender Vorteil ist. Trichogramma spp. werden in Mitteleuropa als einzige Nutzarthropoden großflächig im Freiland eingesetzt. Daher ist es von besonderer Bedeutung die natürlich auftretenden Arten und deren lokale Ökotypen zu charakterisieren, zu schützen und gegebenenfalls für die biologische Schädlingsbekämpfung zu nutzen. Nicht zuletzt im Hinblick auf eine zu erwartende Registrierungspflicht für Nützlinge in Deutschland ist es ein grundlegender Beitrag, die Wissenslücken hinsichtlich der einheimischen Trichogramma-Fauna aufzuzeigen.
Der Befallsdruck durch den Erbsenwickler Cydia nigricana Fabricius (Lepidoptera: Tortricidae) hat in den letzten Jahren mit zunehmendem Erbsenanbau in allen Anbaugebieten stark zugenommen. Bedingt durch Ertragsausfälle und Qualitätsminderungen bei Futter- und Saaterbsen sowie durch eine sehr geringe Schadtoleranz von nur 0,5% bei der Gemüseerbsenproduktion ist C. nigricana heute einer der Hauptschädlinge im Erbsenanbau (Pittorf & Matthes 2004, Saucke et al. 2004, Jostock 2006). Gegenwärtig stehen im ökologischen Landbau keine wirksamen Methoden zur Kontrolle des Erbsenwicklers zur Verfügung. Infolgedessen gewinnen präventive Maßnahmen bei der Schädlingsregulierung zunehmend an Bedeutung (Schultz & Saucke 2005, Huusela-Veistola & Jauhiainen 2006). Ein Konzept zur Risikobewertung des Erbsenwicklerbefalls in Anbauregionen von Gemüseerbsen kombiniert mit einer bedarfsgerechten Option zur Direktbekämpfung soll in diesem Projekt entwickelt werden. Zur Einschätzung des Befallsrisikos soll eine empirische Begleitung und Dokumentation von Erbsenwicklerschäden in Anbauregionen von Gemüseerbsen unter Berücksichtigung der Anbauintensität von Körnererbsen erfolgen. Zusätzlich soll eine darauf abgestimmte kombinierte Anwendung von präventiver Anbauplanung und dem Einsatz natürlichen Pyrethrinen erarbeitet werden.
Der Westliche Maiswurzelbohrer (WCR) Diabrotica virgifera virgifera LeConte 1868 (Coleoptera, Chrysomelidae) ist einer der bedeutendsten Maisschädlinge weltweit. Alleine in den USA verursacht der Kosten (Schäden und Bekämpfungsmaßnahme von Larven und Adulten) von über 1 Mrd. US-Dollar Jahr. Der Hauptschaden wird durch die Larven verursacht, welche an den Wurzeln fressen und somit massive Ernteverluste herbeiführen können. Bei starkem Befall können auch die Adulten schädlich werden, sie durch Fraß an den Narbenfäden die Kornausbildung beeinträchtigen. Der Käfer stammt ursprünglich Mittelamerika und wurde Anfang der 90er Jahre in Europa (Balkangebiet) eingeschleppt. Es ist bekannt, dass sich die Larven des WCR auch an anderen monokotylen Pflanzen als Mais entwickeln können (Branson & Ortman 1967a & 1970, Moeser 2003, Oyediran & al 2004, Breitenbach & al 2005 / 2006). Dikotyle Pflanzen gehören nach heutigen Erkenntnissen nicht in das Wirtspflanzenspektrum Larven. Diese Untersuchungen fanden allerdings entweder in den USA oder im Labor statt und sind nur bedingt auf die europäische Feldsituation übertragbar. In 2004 wurden erstmals Freilandversuche Wirtspflanzenspektrum in Rumänien unter europäischen Freilandbedingungen durchgeführt (Breitenbach & al 2005). Diese Versuche wurden in 2005 und 2006 fortgeführt. Bis jetzt wurden 5 verschiedene Ungräser als mögliche Wirtspflanzen für die Larven des WCR unter Freilandbedingungen nachgewiesen.
Bei der ökologischen Bewertung des Pflanzenschutzes richtet sich die Aufmerksamkeit insbesondere auf die epigäischen Nutzarthropoden. In zahlreichen Studien wurden vor allem die Auswirkungen von Pflanzen-schutzmittelanwendungen auf bestimmte Nützlinge untersucht (Basedow 1987; Kokta 1989; Wehling & Heimbach 1991; Samaké 1999; Schützel 2005). Da besonders Laufkäfer (Carabidae), aber auch Webspinnen (Araneae) und Kurzflügelkäfer (Staphylinidae), „als Bioindikatoren für die ökologischen Auswirkungen des Pflanzenschutzes in Feldstudien“ (Freier & al. 1999) herangezogen werden können, lag die Aufmerksamkeit auf den genannten Nutzarthropoden. Beim Anbau von Zuckerrüben gilt die Aussaat von pilliertem, monokarpem Saatgut als Standard. Die zum Schutz der Kulturpflanze bei Keimung und Aufgang verfügbaren Insektizide wirken effektiv gegenüber verschiedenen Schädlingen. Eine Beurteilung der insektiziden Wirkstoffe hinsichtlich ihrer Nebenwirkungen gegenüber Nützlingen und indifferenten Arten wird im Zulassungsverfahren durch Prüfung einzelner Testorganismen entsprochen (Scharnhorst 2004). Im Rahmen einer Diplomarbeit (Weber 2006) wurde überprüft, welchen Einfluss unterschiedliche Wirksubstanzen auf epigäische Nutzarthropoden unter Freiland-bedingungen ausüben. Als Untersuchungsobjekte wurden Webspinnen, Laufkäfer und Kurzflügelkäfer aus-gewählt, da sie als natürliche Regulatoren von Schaderregern gelten und ihnen im Agroökosystem wichtige Regelfunktionen zukommen (Volkmar & Kreuter 2006).
Sand, Lehm und Aschen zur Bekämpfung von Vorrats- und Hygieneschädlingen werden seit Jahrhunderten eingesetzt. Der zunehmende Bedarf an umweltschonenden alternativen Schädlingsbekämpfungsmitteln führte zu einer Renaissance des Einsatzes inerter Stäube, insbesondere von amorphen Diatomeenerden. Bei diesen Stäuben handelt es sich um fossile Ablagerungen der Silikatskelette von Kieselalgen (Diatomeen). Der insektizide Wirkmechanismus von Diatomeenerden (DE) besteht hauptsächlich in der Physiosorption von Cuticulalipiden und damit einhergehender Zerstörung der vor Austrocknung schützenden Wachsschicht der Cuticula (Mewis & Ulrichs, 2001a). Bei höherer relativer Luftfeuchte kommt es jedoch zu einer Sättigung der DE mit Wasser und dadurch zu einer Herabsetzung der Lipidaufnahmefähigkeit, welche die Wirksamkeit von DE bestimmt. Um DE auch bei höheren relativen Luftfeuchten einsetzen zu können, werden sie nachträglich hydrophobisiert (Faulde & al., 2006) bzw. werden direkt hydrophobe, synthetische Kieselsäuren eingesetztoder DE in Kombination mit anderen natürlichen Insektiziden verwendet (Ulrichs & Mewis, 2000; Akbar & al., 2004). Eine zusätzliche Hydrophobisierung von DE ist jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden. Des Weiteren sind synthetische Kieselsäuren aufgrund der geringen Partikelgrößen und der schlechten elektrostatischen Aufladbarkeit alleine schwer applizierbar. In Kooperation mit der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe wurde deshalb an der Humboldt-Universität zu Berlin nach alternativen natürlichen Substanzen gesucht, die ähnliche physiko-chemische Eigenschaften aufweisen wie Diatomeenerden. Gefunden wurde ein natürlich vorkommendes Schichtsilikat mit großer Oberfläche, welches in den folgenden Versuchen mit AL06 bezeichnet wurde. In den durchgeführten Versuchen wurden insektizide Eigenschaften von AL06 im Vergleich zu weiteren natürlichen und synthetischen Silikaten untersucht.
Ziel des Reduktionsprogramms chemischer Pflanzenschutz ist es, die Anwendung von Pflanzenschutzmitteln (PSM) auf das notwendige Maß zu begrenzen (Backhaus & al. 2005). Als geeigneter quantitativer Indikator für die Kennzeichnung der Pflanzenschutzmittel-Anwendungsintensität findet der Behandlungsindex Verwendung. Praxisstudien sollen zeigen, wie sich eine längerfristige Reduktion der Anwendung von PSM auf betrieblicher Ebene auf den ökologischen Status quo von Ackerflächen auswirkt.
Mehr als 800 Arten von Pilzen sind als Pathogene von Insekten und anderen Arthropoden beschrieben (Tab. 1). Ohne Zweifel stellen diese Arten erst einen Bruchteil der tatsächlich existierenden Arten dar. Das zunehmende Interesse an diesen Pilzen und die um genetische Methoden erweiterten Identifikationsmöglichkeiten lassen ein rasches Ansteigen der Artenzahlen erwarten. Im Gegensatz zu den meisten anderen insektenpathogenen Organismen infizieren sie ihre Wirte durch die Kutikula. Sie sind weltweit verbreitet und spielen eine wichtige Rolle als natürliche Regulierungsfaktoren.
Engerlinge, die Larven der Scarabaeidae (Coleoptera), gehören weltweit zu den wichtigsten Bodenschädlingen und ihre Bedeutung scheint zuzunehmen. Wirksame, aber umweltschädigende und gesundheitsgefährdende Insektizide wurden verboten. In gewissen Regionen oder für bestimmte Indikationen waren nie welche bewilligt und im biologischen Anbau standen keine Bekämpfungsmittel zur Verfügung. Aus diesen Gründen wurde die Entwicklung von Mykoinsektiziden gegen Ende des letzten Jahrhunderts forciert. Heute stehen in der Schweiz zwei Produkte zur Verfügung: Ein Produkt basierend auf Beauveria brongniartii (Sacc.) Petch (Ascomycetes, Clavicipitaceae) zur Bekämpfung der Maikäfer (Melolontha melolontha L.)-Engerlinge und ein anderes basierend auf Metarhizium ansiopliae (Metschn.) Sorokin (Ascomycetes, Nectriaceae) zur Bekämpfung der Engerlinge des Juni- und des Gartenlaubkäfers [Amphimallon solostiale L., A. majale (Razoum.), Phyllopertha horticola L.]. Ersteres ist seit seiner Markteinführung 1991 zum Mittel der Wahl geworden, rund 2500 ha wurden bis heute damit behandelt (Keller, 2000a, 2004). Die Erfahrungen zeigen, dass besonderes Augenmerk auf die Qualität des Produktes und die Applikation sowie auf den Applikationszeitpunkt gelegt werden muss. Mit genetischen Markern stehen wirksame Hilfsmittel zum Studium der Ausbreitung, der Persistenz und der Nebenwirkungen zur Verfügung (Enkerli et al. 2001). Bei der Anwendung von M. anisopliae bestehen noch wenige Praxiserfahrungen. Das Produkt wurde bisher vorwiegend auf Golfplätzen eingesetzt. Über Langzeitwirkungen, die im Falle der Blastosporenanwendung von B. brongniartii gut dokumentiert sind (Keller, 2004), liegen erst wenige Daten vor. In den letzten Jahren wurden vermehrt Engerlingsschäden beobachtet, die durch zwei oder mehr Arten von Engerlingen verursacht werden. Wenn Maikäfer-Engerlinge beteiligt sind, stellt sich das Problem, dass zwei Pilzarten zur Bekämpfung eingesetzt werden müssen. Zur Zeit laufen Untersuchungen in solchen Schadgebieten, die Aufschluss geben werden über die wirksamste Art der Behandlung und über mögliche Interaktionen zwischen den Pilzen. In diesem Beitrag werden die neuesten Untersuchungsergebnisse vorgestellt.
Maize and rice constitute some of the most important cereals cultivated in the world, being used as staple food for people especially in Africa. The rice moth, Corcyra cephalonica, and the maize weevil, Sitophilus zeamais, are major pests of stored grains in the tropics. The use of parasitoids in biological pest control is already common in different agricultural and horticultural fields. At present, grain managers tend to look at alternatives to chemicals to control insects in stored grain. Lariophagus distinguendus (Förster) is a synovigenic, solitary larval and pupal ectoparasitoid of several beetle species that infest stored goods. The ability for long-range host finding of this parasitoid mediated by volatiles has been shown (Steidle & Schöller 1997). Habrobracon hebetor (Say) is a gregarious ectoparasitoid of many lepidopterous pests. This wasp occurs naturally in the stored grain ecosystem (Keever & al. 1985) where it attacks several pyralid moths, including the rice moth, Corcyra cephalonica. The present study was conducted to assess the host finding of the two parasitoids H. hebetor and L. distinguendus.
Der Nachweis von H.a. mit Pheromonfallen bleibt weiterhin problematisch, ist aber für die Terminierung eines Nützlingseinsatzes von grundlegender Bedeutung. Die Pheromone wirken nur im unmittelbaren Umfeld des Befalls, wie auch Untersuchungen in 2006 bestätigen. Eine Distanz von 0,5-1,0km kann bereits eine nicht ausreichende Monitoringwirkung bedeuten. Prinzipiell könnten mit Pheromonfallen lediglich bekannte Befallsfelder aus dem Vorjahr überwacht werden. Da der Schädling in diesem Falle jedoch zufliegt und nicht standortgebunden überwintert, kann er unter Umständen an ganz anderer Stelle auftreten. Ein weitererBaustein der neuen Beobachtungsstrategie ist daher, einen zentralen Befallsort südlich von Freiburg, der fast jährlich angeflogen wird, mit einem engen Netz (< 500m Abstand) an Pheromonfallen zu überwachen. Zudem werden Felder und Gewächshäuser, die in den letzten Jahren mit H.a. befallen waren, soweit sie gemeldet wurden und bekannt sind, weiter mit Pheromonfallen beobachtet. Da eine Überwinterung noch nicht nachgewiesen wurde, sollte die Überwachung im späten Frühjahr im Mai beginnen, mit einem Zuflug wird, je nach Witterungslage, in der Regel ab August zu rechnen sein.
Die Larvalparasitoide Venturia canescens (Gravenhorst) und Habrobracon hebetor (Say) sind Parasitoide der Mehlmotte Ephestia kuehniella, der Dörrobstmotte Plodia interpunctella und der Tropischen Speichermotte E. cautella. H. hebetor ist ein idiobionter, gregärer Ektoparasitoid, d.h. die Wirtslarve wird vor der Eiablage paralysiert und mehrere Nachkommen entwickeln sich an einem Wirtstier (Hase, 1922). V. canescens ist ein koinobionter, solitärer Endoparasitoid, d.h. die Wirtslarve wird vor der Eiablage nicht paralysiert und nur ein Nachkomme entwickelt sich in einem Wirtstier, welches erst kurz vor der Verpuppung eingeht (1937). Press & al. (1977) zeigten in Versuchen in kleinen Versuchsgefäßen, dass V. canescens vollständig von H. hebetor unterdrückt wurde. Da bereits von V. parasitierte Larven von H.paralysiert und anschließend parasitiert wurden, konnte sich der Nachwuchs von V.nicht entwickeln. V.ihrerseits war nicht in der Lage, bereits von H.paralysierte Larven zu parasitieren. Press & al. (1977) schlussfolgerten daraus, dass V. canescens bei einer massenweisen Freilassung von H. hebetor zur biologischen Bekämpfung unter Praxisbedingungen verdrängt werden würde. Dennoch treten beide Parasitoide in Mühlen, Bäckereien und Lagerhäusern in Mitteleuropa auch bei einem Einsatz von H. hebetor zur biologischen Bekämpfung gemeinsam auf (Prozell & Schoeller, 1998; Lukas, 2002, Prozell & unveröffentl. Daten). Eine mögliche Erklärung könnte die bessere Wirtsfindungsfähigkeit von V. canescens in größeren Räumen sein. Das Wirtsfindungsvermögen beider Arten wurde bereits in einigen Arbeiten behandelt (Parra & Al., 1996; Desouhant & 2005), jedoch wurden die Auswirkungen auf die Konkurrenz dabei nicht betrachtet. Das Ziel dieser Arbeit war es daher, die räumliche Konkurrenz zwischen H. hebetor und V. canescens in Räumen mit zunehmendem Volumen zu untersuchen.
Jüdische Grabsteinepigraphik: R. Yosef Trani (1568-1639), R. Akiva Eger (d. 1837), R. David Hoffmann (d. 1921)
The enigmatic R. David Lida
(2008)
Aus den hier angeführten Berichten geht hervor, dass die Genese des islamischen Rechts mit der Offenbarung des Korans begonnen hat. Der Prophet bildete als Verkünder und Ausleger der himmlischen Botschaft und als Gesandter Gottes den Nukleus dieses Entstehungsprozesses. Er war der erste und oberste Richter im Islam. Aus allen Bereichen des Lebens wurden ihm von seinen Freunden Fragen und Probleme angetragen, und er hat unter Berufung auf die neue Lehre des Islamss rechtliche Entscheidungen dazu getroffen. Es wurden ihm jedoch nicht nur offene Probleme und rechtliche Fragen zur Lösung vorgetragen, sondern es kam ihm manchmal auch zu, rechtliche Bestimmungen zu bestätigen, welche die in der Rechtslehre bewanderten Prophetengefährten getroffen hatten. An dieser Stelle erfüllte der Prophet die Funktion einer Art Kassationsgerichts. Während die von dem Propheten bestätigten Bestimmungen als gültig anerkannt wurden, verloren die von ihm nicht bestätigten Regelungen ihre Gültigkeit. Neben diesen Bestimmungen äußerte sich der Prophet auch zu Gerichtsverfahren und Methode des islamischen Rechts. Während er in einigen Überlieferungen die Richter vor fehlerhaften Verhaltensweisen warnt, betont er in anderen die Bedeutung und Schwierigkeit dieses Amtes. Über die Ernennung von Richtern zur Zeit des Propheten gibt es unterschiedliche Angaben. Den islamischen Quellen zufolge wurden bereits von dem Propheten Richter ernannt, in den westlichen Quellen ist von der Ernennung von Richtern zur Zeit des Propheten keine Rede. Wenngleich die Person des Propheten für den Islam und seine Disziplinen unerläßlich ist und er als Gesandter Gottes als bester Exeget des Korans zu gelten hat, ist von Beginn seiner Prophetie an deutlich, dass die Offenbarungen, also die Verse des Korans, selbst noch unerläßlicher sind. Der Prophet ist mit diesen Versen verbunden und kann sich nicht unabhängig von ihnen verhalten. Daher sind die himmlischen Offenbarungen in diesem System als mächtigste Quelle und bedeutendster Referenzpunkt für jede rechtliche Entscheidung anzusehen.
Wie aus den angeführten Berichten hervorgeht, war die Eheschließung auch bei den vorislamischen Arabern ein wichtiger Schritt zur Institutionalisierung einer Familie. Wenn wir die unterschiedlichen Formen der Eheschließung bei den vorislamischen Arabern vergegenwärtigen: Nikah as–Sigar: Tauschehe, Nikah al-Maqt: Leviratehe, Nikah al-Istibda: Gehorsamsehe, Nikah al-Muta: Zeitehe, Nikah al-Hadn: Mätressenehe, Nikah as-Sabi: Raubehe und Nikah Taaddud al-Azwag: Polygamie –, stellen wir fest, dass alle diese Eheformen der vorislamischen Arabern lokal- und kulturspezifische Charakteristika aufweisen. Diese ausgeprägte kulturelle und örtliche Gebundenheit macht sich nicht nur bei den Eheschließungen, sondern auch bei den Ehescheidungen (Hula-Scheidung, Ila-Scheidung, Zihar-Scheidung) und anderen Einrichtungen bemerkbar. Zum großen Teil wurden diese Institutionen mit dem Islam fortgesetzt. Der Islam bewertete sie jedoch seiner Lehre entsprechend neu, übernahm einige der Einrichtungen, lehnte andere teilweise ab und verwarf manche gänzlich.
Wie aus den bisherigen Ausführungen hervorgeht, bezieht sich das Islamische Recht auf Quellen, die in ihrer Rangordnung unterschiedlich eingestuft werden. Der Koran nimmt im Vergleich zu den anderen Quellen zweifelsohne die höchste Stellung ein. Seine rechtsrelevanten Verse sind bei allen rechtlichen Entscheidungen für die Rechtswissenschaftler unumstrit-ten der wichtigste Referenzpunkt. Die sunna ist nach dem Koran die zweitwichtigste Quelle des Islamischen Recht. Sie spielt bei der Auslegung des Koran sowie für Themen, die im Koran nicht behandelt werden, eine herausragende Rolle sowohl für das Islamische Recht als auch für die anderen Disziplinen des Islam. Auch die Bedeutung von igma (Konsens) und qiyas (Analogieschluss) als zwei weitere Hauptquellen des Islamischen Rechts sollte an dieser Stelle nicht unerwähnt bleiben. Neben diesen primären verleihen die sekundären, also abgeleiteten, Quellen istihsan, istishab, istislah (al-masalih al-mursala), saru man qablana, urf und ada dem Islamischen Recht eine große Vielfalt und Flexibilität. Der mit einer Rechtsfrage betraute Islamrechtswissenschaftler wird stets versuchen, die geeignete Entscheidung ausgehend von diesen Quellen und unter Berücksichtigung ihres jeweiligen Stellenwerts zu finden.
Chemical ozone loss in winter 1991–1992 is recalculated based on observations of the HALOE satellite instrument, Version 19, ER-2 aircraft measurements and balloon data. HALOE satellite observations are shown to be reliable in the lower stratosphere below 400 K, at altitudes where the measurements are most likely disturbed by the enhanced sulfate aerosol loading, as a result of the Mt.~Pinatubo eruption in June 1991. Significant chemical ozone loss (13–17 DU) is observed below 380 K from Kiruna balloon observations and HALOE satellite data between December 1991 and March 1992. For the two winters after the Mt. Pinatubo eruption, HALOE satellite observations show a stronger extent of chemical ozone loss towards lower altitudes compared to other Arctic winters between 1991 and 2003. In spite of already occurring deactivation of chlorine in March 1992, MIPAS-B and LPMA balloon observations indicate that chlorine was still activated at lower altitudes, consistent with observed chemical ozone loss occurring between February and March and April. Large chemical ozone loss of more than 70 DU in the Arctic winter 1991–1992 as calculated in earlier studies is corroborated here.
During the APE-THESEO mission in the Indian Ocean the Myasishchev Design Bureau stratospheric research aircraft M55 Geophysica performed a flight over and within the inner core region of tropical cyclone Davina. Measurements of total water, water vapour, temperature, aerosol backscattering, ozone and tracers were made and are discussed here in comparison with the averages of those quantities acquired during the campaign time frame. Temperature anomalies in the tropical tropopause layer (TTL), warmer than average in the lower part and colder than average in the upper TTL were observed. Ozone was strongly reduced compared to its average value, and thick cirrus decks were present up to the cold point, sometimes topped by a layer of very dry air. Evidence for meridional transport of trace gases in the stratosphere above the cyclone was observed and perturbed water distribution in the TTL was documented. The paper discuss possible processes of dehydration induced by the cirrus forming above the cyclone, and change in the chemical tracer and water distribution in the lower stratosphere 400–430 K due to meridional transport from the mid-latitudes and link with Davina. Moreover it compares the data prior and after the cyclone passage to discuss its actual impact on the atmospheric chemistry and thermodynamics.
Appropriate precautions in the case of flood occurrence often require long lead times (several days) in hydrological forecasting. This in turn implies large uncertainties that are mainly inherited from the meteorological precipitation forecast. Here we present a case study of the extreme flood event of August 2005 in the Swiss part of the Rhine catchment (total area 34 550 km2). This event caused tremendous damage and was associated with precipitation amounts and flood peaks with return periods beyond 10 to 100 years. To deal with the underlying intrinsic predictability limitations, a probabilistic forecasting system is tested, which is based on a hydrological-meteorological ensemble prediction system. The meteorological component of the system is the operational limited-area COSMO-LEPS that downscales the ECMWF ensemble prediction system to a horizontal resolution of 10 km, while the hydrological component is based on the semi-distributed hydrological model PREVAH with a spatial resolution of 500 m. We document the setup of the coupled system and assess its performance for the flood event under consideration. We show that the probabilistic meteorological-hydrological ensemble prediction chain is quite effective and provides additional guidance for extreme event forecasting, in comparison to a purely deterministic forecasting system. For the case studied, it is also shown that most of the benefits of the probabilistic approach may be realized with a comparatively small ensemble size of 10 members.
The main objective of the study presented in this paper was to develop an evaluation scheme which is suitable for spatially explicit groundwater vulnerability assessment according to the Water Framework Directive (WFD). Study area was the Hase river catchment, an area of about 3 000 km2 in north-west Germany which is dominated by livestock farming, in particular pig and poultry production. For the Hase river catchment, the first inventory of the WFD led to the conclusion that 98% of the catchment area is "unclear/unlikely" to reach a good groundwater status due to diffuse nitrogen emissions from agriculture. The groundwater vulnerability assessment was embedded in the PartizipA project ("Participative modelling, Actor and Ecosystem Analysis in Regions with Intensive Agriculture", www.partizipa.net), within which a so-called actors´ platform was established in the study area. The objective of the participatory process was to investigate the effects of the WFD on agriculture as well as to discuss groundwater protection measures which are suitable for an integration in the programme of measures. The study was conducted according to the vulnerability assessment concept of the Intergovernmental Panel on Climate Change, considering sensitivity, exposure and adaptive capacity. Sensitivity was computed using the DRASTIC index of natural groundwater pollution potential. Exposure (for a reference scenario) was computed using the STOFFBILANZ nutrient model. Several regional studies were analysed to evaluate the adaptive capacity. From these studies it was concluded that the adaptive capacity in the Hase river catchment is very low due to the economic importance of the agricultural sector which will be significantly affected by groundwater protection measures. As a consequence, the adaptive capacity was not considered any more in the vulnerability assessment. A groundwater vulnerability evaluation scheme is presented which enjoys the advantage that both exposure and sensitivity can be operationalized in a spatially resolved manner (500×500 m grid) by the two models mentioned above. The evaluation scheme was applied in the Hase river catchment. 21% of the catchment was classified as highly vulnerable, another 73% as medium vulnerable. Only 6% of the Hase river catchment has low vulnerability. Grid cells of the high vulnerability class are considered as priority areas for groundwater protection measures in the programme of measures of the WFD. Measures will be particularly effective in the north-eastern part of the catchment where groundwater vulnerability is mainly due to high nitrogen emissions.
Strong perturbations of the Arctic stratosphere during the winter 2002/2003 by planetary waves led to enhanced stretching and folding of the vortex. On two occasions the vortex in the lower stratosphere split into two secondary vortices that re-merged after some days. As a result of these strong disturbances the role of transport in and out of the vortex was stronger than usual. An advection and mixing simulation with the Chemical Lagrangian Model of the Stratosphere (CLaMS) utilising a suite of inert tracers tagging the original position of the air masses has been carried out. The results show a variety of synoptic and small scale features in the vicinity of the vortex boundary, especially long filaments peeling off the vortex edge and being slowly mixed into the mid latitude environment. The vortex folding events, followed by re-merging of different parts of the vortex led to strong filamentation of the vortex interior. During January, February, and March 2003 flights of the Russian high-altitude aircraft Geophysica were performed in order to probe the vortex, filaments and in one case the merging zone between the secondary vortices. Comparisons between CLaMS results and observations obtained from the Geophysica flights show in general good agreement. Several areas affected by both transport and strong mixing could be identified, allowing explanation of many of the structures observed during the flights. Furthermore, the CLaMS simulations allow for a quantification of the air mass exchange between mid latitudes and the vortex interior. The simulation suggests that after the formation of the vortex was completed, its interior remaind relatively undisturbed. Only during the two re-merging events were substantial amounts of extra-vortex air transported into the polar vortex. When in March the vortex starts weakening additional influence from lower latitudes becomes apparent in the model results. In the lower stratosphere export of vortex air leads only to a fraction of about 5% polar air in mid latitudes by the end of March. An upper limit for the contribution of ozone depleted vortex air on mid-latitude ozone loss is derived, indicating that the maximum final impact of dilution is on the order of 50%.
From July 2002 to March 2004 the Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS) aboard the European Space Agency´s Environmental Satellite (Envisat) measured nearly continuously mid infrared limb radiance spectra. These measurements are utilised to retrieve the global distribution of the chlorofluorocarbon CFC-11 by applying a new fast forward model for Envisat MIPAS and an accompanying optimal estimation retrieval processor. A detailed analysis shows that the total retrieval errors of the individual CFC-11 volume mixing ratios are typically below 10% in the altitude range 10 to 25 km and that the systematic components dominate. Contribution of a priori information to the retrieval results are less than 5 to 10% and the vertical resolution of the observations is about 3 to 4 km in the same vertical range. The data are successfully validated by comparison with several other space experiments, an air-borne in-situ instrument, measurements from ground-based networks, and independent Envisat MIPAS analyses. The retrieval results from 425 000 Envisat MIPAS limb scans are compiled to provide a new climatological data set of CFC-11. The climatology shows significantly lower CFC-11 abundances in the lower stratosphere compared with the Reference Atmospheres for MIPAS (RAMstan V3.1) climatology. Depending on the atmospheric conditions the differences between the climatologies are up to 30 to 110 ppt (45 to 150%) at 19 to 27 km altitude. Additionally, time series of CFC-11 mean abundance and variability for five latitudinal bands are presented. The observed CFC-11 distributions can be explained by the residual mean circulation and large-scale eddy-transports in the upper troposphere and lower stratosphere. The new CFC-11 data set is well suited for further scientific studies.
Global distributions of profiles of sulphur hexafluoride (SF6) have been retrieved from limb emission spectra recorded by the Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS) on Envisat covering the period September 2002 to March 2004. Individual SF6 profiles have a precision of 0.5 pptv below 25 km altitude and a vertical resolution of 4–6 km up to 35 km altitude. These data have been validated versus in situ observations obtained during balloon flights of a cryogenic whole-air sampler. For the tropical troposphere a trend of 0.230±0.008 pptv/yr has been derived from the MIPAS data, which is in excellent agreement with the trend from ground-based flask and in situ measurements from the National Oceanic and Atmospheric Administration Earth System Research Laboratory, Global Monitoring Division. For the data set currently available, based on at least three days of data per month, monthly 5° latitude mean values have a 1 o standard error of 1%. From the global SF6 distributions, global daily and monthly distributions of the apparent mean age of air are inferred by application of the tropical tropospheric trend derived from MIPAS data. The inferred mean ages are provided for the full globe up to 90° N/S, and have a 1 o standard error of 0.25 yr. They range between 0 (near the tropical tropopause) and 7 years (except for situations of mesospheric intrusions) and agree well with earlier observations. The seasonal variation of the mean age of stratospheric air indicates episodes of severe intrusion of mesospheric air during each Northern and Southern polar winter observed, long-lasting remnants of old, subsided polar winter air over the spring and summer poles, and a rather short period of mixing with midlatitude air and/or upward transport during fall in October/November (NH) and April/May (SH), respectively, with small latitudinal gradients, immediately before the new polar vortex starts to form. The mean age distributions further confirm that SF6 is destroyed in the mesosphere to a considerable degree. Model calculations with the Karlsruhe simulation model of the middle atmosphere (KASIMA) chemical transport model agree well with observed global distributions of the mean age only if the SF6 sink reactions in the mesosphere are included in the model.
This study presents an evaluation of a pulse height condensation particle counter (PH-CPC) and an expansion condensation particle counter (E-CPC) in terms of measuring ambient and laboratory-generated molecular and ion clusters. Ambient molecular cluster concentrations were measured with both instruments as they were deployed in conjunction with an ion spectrometer and other aerosol instruments in Hyytiälä, Finland at the SMEAR II station between 1 March and 30 June 2007. The observed cluster concentrations varied and ranged from some thousands to 100 000 cm -3. Both instruments showed similar (within a factor of ~5) concentrations. An average size of the detected clusters was approximately 1.8 nm. As the atmospheric measurement of sub 2-nm particles and molecular clusters is a challenging task, we conclude that most likely we were unable to detect the smallest clusters. Nevertheless, the reported concentrations are the best estimates to date for minimum cluster concentrations in a boreal forest environment.
We report the first atmospheric observations of the Chlorofluorocarbons (CFCs) trifluorochloroethene, 3-chloropentafluoropropene and 4,4-dichlorohexafluoro-1-butene by means of Gas Chromatography with Electron Capture and Mass Spectrometric detection (GC-ECD-MS) in air samples taken at the Taunus Observatory operated by the University of Frankfurt (Main) and the Jungfraujoch High Altitude Research Station in Switzerland. These substances belong to a class of CFCs containing a double bond and are suspected to originate from the production and thermal degradation of widely used fluoropolymers like polychlorotrifluoroethene (PCTFE). Their atmospheric lifetimes are expected to be rather short. A quantitative calibration could only be derived for trifluorochloroethene but not for the other species by now. Thus, we use a relative sensitivity method to get a first indication of the observed atmospheric abundances. Identification was possible because of an air plume containing high concentrations of these substances. We suggest that the abundances found on this occasion originated from a local source. However, we have also observed the novel CFCs in air masses representative of background conditions, though with much lower concentrations. These species and some of their degradation products are toxic and could also be relevant for stratospheric and tropospheric ozone depletion.
Assessment of ecologically relevant hydrological change in China due to water use and reservoirs
(2008)
As China’s economy booms, increasing water use has significantly affected hydro-geomorphic processes and thus the ecology of surface waters. A large variety of hydrological changes arising from human activities such as reservoir construction and management, water abstraction, water diversion and agricultural land expansion have been sustained throughout China. Using the global scale hydrological and water use model WaterGAP, natural and anthropogenically altered flow conditions are calculated, taking into account flow alterations due to human water consumption and 580 large reservoirs. The impacts resulting from water consumption and reservoirs have been analyzed separately. A modified “Indicators of Hydrologic Alteration” approach is used to describe the human pressures on aquatic ecosystems due to anthropogenic alterations in river flow regimes. The changes in long-term average river discharge, average monthly mean discharge and coefficients of variation of monthly river discharges under natural and impacted conditions are compared and analyzed. The indicators show very significant alterations of natural river flow regimes in a large part of northern China and only minor alterations in most of southern China. The detected large alterations in long-term average river discharge, the seasonality of flows and the inter-annual variability in the northern half of China are very likely to have caused significant ecological impacts.
Transcriptional activation involves the ordered recruitment of coactivators via direct interactions between distinct binding domains and recognition motifs. The p160/SRC/NCoA coactivator family comprises three members (NCoA-1, -2 and -3), which are organized in multiprotein coactivator complexes. We had identified the PAS-B domain of NCoA-1 as an LXXLL motif binding domain. Here we show that NCoA family members are able to interact with other full-length NCoA proteins via their PAS-B domain and they specifically interact with the CBP-interaction domain (CID/AD1) of NCoA-1. Peptide competition, binding experiments and mutagenesis of LXXLL motifs point at distinct binding motif specificities of the NCoA PAS-B domains. NMR studies of different NCoA-1-PAS-B/LXXLL peptide complexes revealed similar although not identical binding sites for the CID/AD1 and STAT6 transactivation domain LXXLL motifs. In mechanistic studies, we found that overexpression of the PAS-B domain is able to disturb the binding of NCoA-1 to CBP in cells and that a CID/AD1 peptide competes with STAT6 for NCoA-1 in vitro. Moreover, the expression of an endogenous androgen receptor target gene is affected by the overexpression of the NCoA-1 or NCoA-3 PAS-B domains. Our study discloses a new, complementary mechanism for the current model of coactivator recruitment to target gene promoters.
In a combined NMR/MD study, the temperature-dependent changes in the conformation of two members of the RNA YNMG-tetraloop motif (cUUCGg and uCACGg) have been investigated at temperatures of 298, 317 and 325 K. The two members have considerable different thermal stability and biological functions. In order to address these differences, the combined NMR/MD study was performed. The large temperature range represents a challenge for both, NMR relaxation analysis (consistent choice of effective bond length and CSA parameter) and all-atom MD simulation with explicit solvent (necessity to rescale the temperature). A convincing agreement of experiment and theory is found. Employing a principle component analysis of the MD trajectories, the conformational distribution of both hairpins at various temperatures is investigated. The ground state conformation and dynamics of the two tetraloops are indeed found to be very similar. Furthermore, both systems are initially destabilized by a loss of the stacking interactions between the first and the third nucleobase in the loop region. While the global fold is still preserved, this initiation of unfolding is already observed at 317 K for the uCACGg hairpin but at a significantly higher temperature for the cUUCGg hairpin.
Einzelne Erzwespenarten aus der Familie Eulophidae haben sich mittlerweile als fester Bestandteil des Parasitoidenkomplexes von C. ohridella etabliert. In Berlin wurden im Rahmen eines geförderten Projekts (EFRE- Europäischer Fond für regionale Entwicklung der EU und der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung) 21 Schlupfwespen-Arten als natürliche Gegenspieler nachgewiesen (Jäckel & al. 2007). Nach wie vor sind die natürlichen Parasitierungsraten mangelhaft. Dazu wurden während der Projektlaufzeit unterschiedliche Erhebungen mit dem Ziel durchgeführt, Ursachenkomplexe herauszuarbeiten. Die Parasitierungsraten wurden in Abhängigkeit vom Erfassungszeitpunkt, vom Standort der Kastanien in der Stadt, von der Dichte der Kastanien je Flächeneinheit und von der Diversität der Umgebungsvegetation bestimmt. Parallel wurde das Parasitoidenspektrum im Untersuchungszeitraum unter verschiedenen Bedingungen ermittelt. Da keine parasitierungsbegünstigenden Faktoren herausgearbeitet werden konnten, um daraus nützlingsfördende Maßnahmen abzuleiten, wurde eine geeignete Schlupfwespe aus dem natürlichen Parasitoidenkomplex ausgewählt, um die Möglichkeiten eines gezielten Einsatzes zur Dezimierung der Motte im Freiland zu erarbeiten. Die Biologie von P. agraules wurde im Labor und im Freiland untersucht. Weiterhin wurde durch Freilassung markierter Tiere im Freiland deren Verhalten studiert.
Fraßschäden des Erbsenwicklers Cydia nigricana (Lepidoptera: Tortricidae) verursachen im Anbau von Gemüse- und Saaterbsen erhebliche wirtschaftliche Schäden. Im Gemüseerbsenanbau waren in ganzen Regionen Erbsenflächen aufgrund der Überschreitung der Toleranzschwelle von 0,5 % angefressenen Erbsen nicht vermarktungsfähig. Im Saaterbsenanbau verursacht C. nigricana verminderte Keim- und Triebkraft, das Anhaften von Unkrautsamen am Saatgut und Mykosen wie Ascochyta und Fusarium. Zur Befallsreduzierung wurden in den Versuchsjahren 2004-2006 Untersuchungen zum Einsatz von Pheromon zur Paarungsstörung des Schädlings durchgeführt.
Das nordostdeutsche Tiefland ist historisch und aktuell ein Massenwechselgebiet für eine Reihe von Forstschadinsekten. Das gilt, bedingt durch die standörtlichen Verhältnisse und die gegenwärtige Dominanz der Kiefer, insbesondere für Brandenburg. Auf Grund des sehr hohen Risikos von irreversiblen Bestandesschäden durch nadelfressende Schmetterlinge und Blattwespen existieren flächige, dem aktuellen Gefährdungsstatus angepasste, standardisierte Überwachungsverfahren als Voraussetzung für die Prognose und Kontrolle.
Gewöhnliche Ausschnitte unserer Kulturlandschaft sind oft schlechter untersucht als unter Schutz stehende Landschaftsbestandteile. So war z.B. die Artenausstattung mancher Naturwälder eher bekannt als die Artenausstattung der umliegenden Nutzwälder. Durch die Initiativen und Forschungsprojekte u.a. von Ammer & al. (1995) wurde dann deutlich, dass auch Nutzwälder einen wertvollen Beitrag zur Artenvielfalt leisten können. Bei der Erforschung der Nutzwälder sind jedoch Kiefernforste nach wie vor vernachlässigt worden. Nur Arbeiten von Möller (2000) und Möller & Jakobitz (2003) in Brandenburg stellten hier wichtige Schritte dar, neuerdings ergänzt durch z.B. Reike & al. (2005). Im Folgenden werden neu ausgewertete Daten aus einem vom BMBF geförderten Forschungsprojekt vorgestellt, in dem sehr umfassende Grunderhebungen der in genutzten Kiefernforsten Brandenburgs vorkommenden Arthropoden durchgeführt wurden (Schulz & al. 2004, Majunke & al. 2005). Die folgenden Auswertungen konzentrieren sich auf die Artendiversität der an Kiefern (Pinus sylvestris L.) erfassten Käfer in Kiefernreinbeständen und auf die stratenspezifische Verteilung.
In Western Europe pedunculate oak (Quercus robur L.) is the forest tree with the highest number of phytophagous insect species (Yela & Lawton 1997). One of these, the green oak leaf roller Tortrix viridana L. is an oligophagous herbivorous moth with a host range limited to the genus Quercus (Hunter 1990, Du Merle 1999). During outbreaks, T. viridana often leads to defoliation of oaks in spring. The abundance of T. viridana is subject to the population size fluctuations typical for herbivorous insects, where periods of small population sizes (latent periods) alternate with periods of high population sizes (outbreak) (e.g. Schütte 1957, Horstmann 1984). Apart from many experimental studies on population dynamics of the moth (e.g. Hunter 1990, Du Merle 1999, Ivashov & al. 2002) so far little attention has been paid to the genetic variation within the species as an important aspect of the genetics of this host-parasite interaction. Simchuk & al. (1999) found changes in the heterozygosity level of different isozyme loci during outbreaks in T. viridana and molecular markers for T. viridana have been developed for analyses of genetic variation within and among populations (Schroeder & Scholz 2005). But, investigations of genetic variation within and among populations of forest pest species are important to predict future pest outbreaks. So far the processes outbreaks based on are not entirely clarified, however it is known that migration plays a major role. Using molecular markers investigations of the genetic variation are possible and offer the opportunity to analyse distribution events. In this paper first results are presented concerning the genetic variation of the green oak leaf roller at three geographic scales: (1) among trees within a population, (2) among populations at a small spatial scale of about 150 km and (3) among populations at a broader geographic scale up to 3000 km. Furthermore results of the genetic variation of oaks at the small spatial scale are represented.
Im Rahmen des Interreg III A DeLux – Projektes „Entwicklung von Strategien zur Sicherung von Buchenwäldern“ wurden im Zeitraum 2003 bis 2005 in 16 rheinland-pfälzischen Buchenwäldern Borkenkäferfänge mit Lockstoff-Fallen durchgeführt. Zielart dieses Borkenkäfer-Monitorings war der Laubnutzholzborkenkäfer (Trypodendron domesticum L.), der ab 2001 im nordwestlichen Rheinland-Pfalz einen Stehendbefall an augenscheinlich vitalen Buchen verursachte. Die Auswertung der Beifänge lieferte einen interessanten Einblick in das Artenspektrum der rheinland-pfälzischen Buchenwälder im Hinblick auf die vorkommenden Borkenkäferarten und potentieller Antagonisten aus der Ordnung Coleoptera.
C. nigricana verursachte in den letzten Jahren erhebliche Schäden in der Gemüseerbsenproduktion. Da es bisher im ökologischen Anbau keine wirksame Regulierungsoption für C. nigricana gibt, sollte die Direktbekämpfung mit dem Apfelwicklergranulosevirus (CpGV) geprüft werden. Payne (1981) stellte bereits in Laborversuchen eine Empfindlichkeit von C. nigricana gegen das Apfelwicklergranulosevirus CpGV fest, der LC50 Wert von CpGV gegen Erstlarven lag hierbei bei Fraßtests im Labor bei der 10-fachen Konzentration gegen C. pomonella (1,90 × 105 im Vergleich zu 1,54 × 104 Partikel/ml). Geissler (1994) erreichte in Freilandversuchen durch den Einsatz des Virus Befallsreduktionen von 72% mit den im Apfelanbau üblichen Konzentrationen.
Since the late 1990s, the oak processionary moth, Thaumetopoea processionea (L.), has been occurring at high population densities in eastern Austria. Particularly, infestations in areas of human settlement have created increasing interest in this insect due to health problems caused by the urticating hairs of the larvae. New methods for biological control are desirable. Like essentially all forest Lepidoptera, T. processionea is host for entomopathogenic microsporidia. These obligatory parasitic protists have been evaluated as biocontrol agents against an other oak pest, Lymantria dispar (Weiser & Novotny, 1987; Jeffords & al., 1988). Life history traits of T. processionea make this insect an even more promising target for the use of microsporidia. The larvae are highly gregarious and stay together in nests made of larval silk for resting periods and molting. Microsporidia utilize several pathways for horizontal transmission that would be aided by these features: spores can be released after host death from cadavers as well as from living larvae via silk or feces. Additionally, many microsporidia are vertically transmitted (summarized in Maddox & al., 1998). In this project, T. processionea larvae from various regions in eastern Austria were screened for the natural occurrence of microsporidia. One isolate, Endoreticulatus sp., was further studied and mass produced in a laboratory host, L. dispar, that is easy to rear and does not pose a health hazard for people working with the insects. An inoculative release was attempted on isolated trees infested with T. processionea.
Nach der Wiederentdeckung der Mendelschen Regeln Anfang des 20. Jahrhunderts waren es unter anderem Theodosius Dobzhansky und Ernst Mayr, die Evolution erstmals durch die Analyse von Populationen untersuchten. Bis 1980 wurden für diese populationsgenetischen Analysen morphologische, cytologische und enzymelektrophoretische Marker verwendet. Durch die Entdeckung der PCR wurde das Arbeiten mit DNA wesentlich erleichtert. Im Laufe der Zeit setzte sich der Begriff Molekulare Ökologie durch, mit dem man jenen Bereich beschreiben will, der molekulare Methoden der Populationsgenetik und der Genomanalyse mit ökologischen Fragestellungen verbindet. Genetische Marker können vergangene als auch zur Zeit ablaufende Prozesse aufzeigen. Mit Hilfe solcher Marker kann man einerseits Hinweise auf die Refugialgebiete von Organismen während der letzten Eiszeiten erhalten, anderseits Prozesse wie Genfluß, Selektion oder genetische Drift aufzeigen. Bei den meisten der von uns im Folgenden vorgestellten Arbeiten steht das Sequenzieren mitochondrialer Abschnitte im Vordergrund. Die mitochondriale DNA hat durch ihre im Vergleich zu nuklearer DNA erhöhte Mutationsrate und vereinfachte Genstruktur den Vorteil, bei intraspezifischen Fragestellungen gute Resultate zu erzielen.
Die Auswirkungen des globalen Klimawandels werden zunehmend sichtbar. In Deutschland haben sich die Jahresdurchschnittstemperatur im vergangenen Jahrhundert um 1 °C und die jährliche Niederschlagsmenge um + 9 % erhöht. Bezogen auf die Jahreszeiten ergeben sich jedoch deutliche Unterschiede, während die Sommermonate zunehmend niederschlagsärmer werden, erhöht sich die Niederschlagsmenge in den Wintermonaten überproportional (Schönwiese, 2002; Schönwiese & Janoschitz, 2005). Welche Folgen diese Veränderungen für die Waldökosysteme haben werden, wird in der Forstwirtschaft zu nehmend diskutiert. Allerdings gibt es bisher nur ökophysiologische, autökologische Ansätze. Synökologische Ansätze, die insbesondere auch die potenziellen Schadinsekten und damit die indirekten Auswirkungen des Klimawandels berücksichtigen, fehlen zumeist. Dies gilt auch für die Rotbuche deren waldbauliche Zukunft in jüngster Zeit diskutiert wurde (Rennenberg & al., 2004; Ammer & al., 2005; Kölling, & al., 2005).
Innerhalb der sozialen Insekten haben viele Gruppen die faszinierende Fähigkeit entwickelt, Nestgenossinnen zu rekrutieren. Rekrutierung beruht auf einer Kommunikation, die angewandt wird, um Mitglieder des Nestes zu einem bestimmten Ort zu bringen, wo Arbeit von Nöten ist (Wilson 1971). Daher beinhaltet die Rekrutierungskommunikation sowohl die Aktivierung von Nestgenossinnen innerhalb des Nestes, als auch die Orientierungshilfen für das Auffinden des Zielortes (Traniello & Robson 1995). Die stachellosen Bienen (Hymenoptera, Meliponini) sind unter den sozialen Insekten eine hoch diverse Tiergruppe (über 400 Arten, Michener 2000). Sie eignen sich ausgezeichnet für die Untersuchung der ebenso diversen Rekrutierungs- und Kommunikationsmechanismen. Bei stachellosen Bienen, wie bei anderen sozialen Insekten, beeinflusst die Güte der Futterquelle die Rekrutierung. Bisher wurde an Arten, die keinen Duftpfad legen, gezeigt, dass zu ertragreichen Futterquellen mehr Bienen rekrutiert werden als zu weniger ertragreichen (Biesmeijer & Ermers 1999). In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals untersucht, wie die Zuckerkonzentration des Futters die Rekrutierung einer Art (Scaptotrigona aff. depilis) beeinflusst, welche Rekruten durch das Auslegen eines Duftpfades zur Futterquelle führt (Schmidt & al. 2006b).
Sexualpheromone sind im gesamten Tierreich weit verbreitet. Vor allem Insekten nutzen diese Art der Partnerfindung. Im Vergleich zu vielen Insektenarten, bei welchen die Art der pheromonbildenden Drüsenzellen, ihre Lage im Körper sowie die chemische Zusammensetzung ihrer Pheromone identifiziert wurde (s. Review von Blomquist & Vogt 2003) ist bei Schnellkäfern (Elateridae) noch sehr wenig bekannt. Die verschiedenen mitteleuropäischen Schnellkäferarten lassen sich anhand ihrer Pheromonspeicherung in zwei unterschiedliche Gruppen unterteilen. Die Weibchen der Unterfamilie Elaterinae, besitzen im letzten von außen sichtbaren Abdominalsegment ein paariges Drüsenreservoir in welchem das produzierte Sexualpheromon gespeichert wird. Im Gegensatz dazu fehlt bei den Weibchen der übrigen Unterfamilien ein solches Pheromonreservoir und es ist unklar, wo bei diesen Arten die Pheromone produziert werden. Beobachtungen von Ivastschenko & Adamenko (1980) deuten darauf hin, dass sich bei diesen Arten die pheromonproduzierenden Zellen im Bereich der Intersegmentalmembran zwischen dem Abdominalsegment VIII und IX befinden. Um zu klären, ob die Pheromondrüsen tatsächlich in diesem Bereich zu finden sind, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit die Intersegmentalmembranen bei Weibchen und Männchen von Athous haemorrhoidalis und A. subfuscus auf mögliche Drüsenzellvorkommen untersucht.
Die Schlupfwespe Pimpla turionellae parasitiert versteckte Lepidopterenpuppen und orientiert sie sich bei der Wirtssuche multisensorisch mittels visueller Reize und aktiver Vibrationsortung mit selbst produzierten Schwingungen (Vibrational-Sounding). Die Studie untersucht, inwieweit die Wespen bei Änderung der Umgebungstemperaturen von 8-26°C (1) zwischen der temperatur-sensitiven vibratorischen und der -insensitiven visuellen Orientierung wechseln und (2) gegebenenfalls selbst die Körpertemperatur regulieren können, um die sehr präzise Vibrationsortung bei niedrigen Temperaturen aufrechtzuerhalten. Messungen mit Infrarot-Thermographie zeigen, dass suchende Wespen leicht erhöhte Körpertemperaturen während der vibratorischen Wirtssuche aufweisen, welche auf metabolische Wärmeproduktion zurückzuführen sind. Wahlexperimente unter kontrollierten Temperaturen zeigen zudem, dass die Nutzung der temperatur-sensitiven vibratorischen Reize bei pessimalen Temperaturen abnimmt und die Wespen auf fast ausschließliche visuelle Orientierung wechseln. Folglich wird die Relevanz einzelner Reize bei der multisensorischen Orientierung direkt vom Faktor Temperatur beeinflusst. Solange ein zuverlässiger Reiz vorhanden ist, nimmt dabei auch die Präzision der Lokalisation insgesamt nicht ab.
Erkenntnisse über das Wirt-Parasit-Verhältnis zwischen Hopfen Humulus lupulus L. und Hopfenblattlaus Phorodon humuli (Schrank) sind von entscheidender Bedeutung für die Selektion blattlausresistenter Sorten. Die Besiedelung des Wirts durch Blattläuse wird durch in den Pflanzen befindliche Substanzen erheblich beeinflusst (Nault & Styer 1972; Leath & al. 1974; Klingauf & al. 1978; Kendall & al. 1980; Singh 1980; Powell & al. 1999; Campo & al. 2003). Die in dieser Hinsicht wichtigsten Bestandteile des Hopfens sind die Bittersäuren, welche für den Parasit die Funktion von Signalstoffen haben können. In frischem Hopfen liegen sie überwiegend in Form der alpha-Bittersäuren (Humulon, co-Humulon, ad-Humulon) und der beta-Bittersäuren (Lupulon, co-Lupulon, ad-Lupulon) vor (Backleh 2001). Die Gehalte an Bitterstoffen im Pflanzengewebe des Hopfens schwanken stark im Lauf der Vegetationsperiode. Da ein Insekt sich an quantitative wie auch qualitative Unterschiede im Nährstoffangebot anzupassen vermag, sollten sich Änderungen im Wirtswahlverhalten bei der Nahrungsaufnahme von Blattläusen durch die saisonbedingten Stoffwechselschwankungen der Pflanzen ergeben. Um diese Veränderungen im Verhalten der Aphiden zu erfassen, war es notwendig, die Verhaltensbeobachtungen im Verlauf der Vegetationsperiode mehrfach zu wiederholen. Die Methode der Wahl zur Untersuchung quantitativer Unterschiede im Verhalten bei der Nahrungsaufnahme von Aphiden ist der Electrical Penetration Graph (EPG) (McLean & Kinsey 1964; Spiller 1988; Prado & Tjallingii 1994; Calatayud & al. 2001; 1978, 1988, 2006). In der vorliegenden Studie wurde diese Methode mit gleichzeitigen HPLC - Analysen der Bittersäurezusammensetzung des Gewebes relevanter Organe (Blätter und Zapfen) von Hopfen im Verlauf der Vegetationsperiode kombiniert.
Thysanopteren wehren sich gegen Prädatoren und Parasiten, indem sie einen Analtropfen mit einem Wehrsekret produzieren. Dieser Tropfen wird in einigen Fällen hoch gehalten, meist jedoch auf den Angreifer aufgetupft (Lewis 1973). Über die Wehrsekrete von Thripsen der Unterordnung Terebrantia ist bisher wenig bekannt. Von der einzigen chemisch genauer untersuchten Art Frankliniella occidentalis weiß man, dass deren Larven hauptsächlich mit einem Gemisch aus Decyl- und Dodecylacetat arbeiten (Teerling & al. 1993a, MacDonald & al. 2003). Diese Substanzen sind nur in beschränktem Umfange als Allomon wirksam. Hauptsächlich wirken sie als Alarmpheromon (Bakker & Sabelis 1987, 1989), indem sie die Aufmerksamkeit der Larven erhöhen. Nachteilig ist die relativ hohe Flüchtigkeit dieser Acetate. Sie können dadurch zusätzlich als Kairomon wirken und Prädatoren anlocken (Teerling & al. 1993b). Ein weiteres Problem ist, dass solche Acetate schnell verdunsten und nur für kurze Zeit auf der Oberfläche der Sinnesorgane potenzieller Angreifer verbleiben. Nicht untersucht ist, ob sie eventuell durch Umesterung, durch Freisetzung von Essigsäure oder durch andere Mechanismen schädigend wirken. Denkbar wäre hier auch eine ungünstige Beeinflussung der Epicuticula der Sensillen oder der im Sensilleninneren enthaltenen Pheromon-Bindungsproteine. Bei den Vertretern der Unterordnung Tubulifera wird die Handhabung des Wehrsekrettropfens besonders unterstützt durch einen Tubus, der in Extremfällen (beispielsweise bei Leeuwenia gladiatrix) fast die Hälfte der Körperlänge ausmachen kann. Mit diesem Tubus kann der Wehrsekrettropfen sehr geschickt über den Kopf hinweg gerichtet, auf sichere Entfernung, appliziert werden. Eigene Beobachtungen und die anderer Autoren (beispielsweise Howard & al. 1987) zeigen, dass bei allen bisher untersuchten Tubulifera der Sekrettropfen, wenn er nicht genutzt wurde, sorgfältig wieder „eingezogen“ wird.
Das Wirtswahlverhalten von Blattläusen wird neben primären Nahrungskomponenten auch durch sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe gesteuert (Klingauf & al. 1978; Singh 1980; Powell & al. 1999; Campo & al. 2003). Häufig entziehen sich diese jedoch einer gezielten Untersuchung ihrer Wirkung auf die Aphiden, da sie als Substanzgemisch vorliegen. Beziehungen zwischen Substanzkonzentration und Verhaltensmustern aus Electrical Penetration Graphs (EPG) sind nur mit mäßigem Erfolg über statistische Verfahren darzustellen. Eine Versuchsanordnung zur gezielten Prüfung verhaltensbeeinflussender Substanzen mittels EPG wäre in diesem Falle hilfreich. Ein geeignetes einfaches Testsystem müsste mindestens folgende Komponenten beinhalten: – eine von den Aphiden akzeptierte Oberfläche, welche die Kutikula / Epidermis eines natürlichen Systems nachbildet – diese Oberfläche sollte evtl. durch den Versuchsansteller manipulierbar sein – eine dem Parenchym entsprechende Schicht, in welche die Testsubstanzen einzubringen wären – eine flüssige Phase, die dem Phloem entspricht und ebenfalls in ihrer Zusammensetzung variiert werden kann.
Cantharidin, which is mainly found in blister beetles (Coleoptera: Meloidae), is one of the most intensively studied natural products of insect (Dettner, 1997; McCormick & Carrel, 1987). The involvement of cantharidin in courtship behaviour has been already confirmed for certain canthariphilous insects (Eisner & al. 1996a,b; Frenzel & Dettner 1994; Frenzel & al. 1992; Schütz & Dettner, 1992; Hemp & al. 1999). The function and intrinsinc role of cantharidin in the courtship behaviour of Meloids has been never fully established. McCormick & Carrel (1987) only suggested that cantharidin might be used by female meloids when selecting a mate at close range. Pinto (1974, 1975) was, in fact, the first to consider male cuticular pores as being involved in the courtship behaviour of species from the genus Linsleya and Tegrodera (Meloidae). Based on morphology and chemical analyses of Cyaneolytta sp. (Coleoptera: Meloidae), we have hereby provided some further evidences that cantharidin may act as an infochemical in courtship behaviour of meloid beetles.
Sexual deception of male bees is one of the most remarkable mechanisms of pollination (Ackermann 1986, Proctor & al. 1996). Flowers of the orchid genus Ophrys mimic females of their pollinator species, usually bees and wasps, to attract males, which try to copulate with the flowers. During this so-called “pseudocopulation” the male removes the pollinia and transfers them to another flower to ensure pollination. Apart from visual and tactile cues, floral scent was shown to be most important for eliciting mating behaviour in males (Kullenberg 1961, Schiestl & al. 1999, Ayasse & al. 2003). Pollination in Ophrys is highly specific and usually each Ophrys species attracts only one pollinator species (Paulus & Gack 1990). The high degree of specialization provides the means of reproductive isolation between the intercrossable Ophrys-species (Ehrendorfer 1980). The complex odour-bouquets released by the flowers are species-specific and often consist of more than 100 different chemical compounds (Borg-Karlson & al. 1985, Ayasse 2006). Speciation in Ophrys-orchids may be brought about by changes in the pollinator attracting floral scent. The attraction of a new pollinator may act as a pre-zygotic isolation barrier (Stebbins 1970, Paulus & Gack 1990, Soliva & al. 2001). We investigated three sympatrically occuring Ophrys-species on Sardinia. O. chestermanii and O. normanii are endemic and are both pollinated by males of the bumblebee B. vestalis. O. tenthredinifera is pollinated by Eucera nigrilabris. There are different opinions concerning the taxonomic status of O. normanii. It has been described as an actual hybrid between O. chestermanii and O. tenthredinifera (Wood 1983). Paulus & Gack (1995) suggested that it is an own species, that either has developed from a hybrid between O. chestermanii and O. normanii or that has evolved by radiation from O. tenthredinifera. By conducting behavioural-tests with B. vestalis males, performing gas chromatographic analyses and electrophysiological studies we wanted to identify pollinator attracting scent and to clarify the taxonomic status of O. normanii.
The orchid genus Epipactis is represented by 25 species in Europe (Richards 1982). Epipactis helleborine (L.) Crantz is the most common and widely distributed species of the genus (Wiefelspütz 1970), and is a prime example for wasp-flowers, because it is mainly pollinated by social wasps (Hymenoptera: Vespidae), like Vespula vulgaris and V. germanica (Müller 1873). Darwin (1888) already noticed that E. helleborine is almost exclusively ignored by bees and bumblebees, an observation that was confirmed in recent investigations (Keppert 2001). The flowers of E. helleborine show morphological, physiological and phenological adaptations to the visit and the pollination by Vespidae (Keppert 2001). They possess a reddish-brown or dirty purple coloration of the inflorescence (Keppert 2001), have relatively small, mostly bulbous blossoms with a broad entrance and bulbous widened, nectar-rich juice holders (Müller 1873, 1881; Schremmer 1962). Although there is much reported about wasp-pollinated flowers there is little known about the signals that are responsible for the attraction of wasps. Wiefelspütz (1970) proclaimed the statement that only the visual stimulus is responsible for the wasp attraction. Recently studies, however, assumed that odour is involved in the wasp attraction (Keppert 2001). Hölzler (2003) showed that the main attraction of the wasp-flower Epipactis for pollinators is its olfactory stimulus. It remains an unanswered question why E. helleborine flowers almost exclusively attracts social wasps, as opposed to bees and bumblebees. In this study we analysed the role of floral volatiles which are responsible for the specific attraction of social wasps. We supposed a mimicry-system in E. helleborine for the specific attraction of pollinators for the following reasons. So-called “green leaf volatiles” (GLVs) are emitted by plants while herbivorous insects, for example caterpillars, feed on them. GLVs thereby attract predators or parasitoids of the herbivorous insects (Dicke & Sabelis 1988; Turlings & al. 1990, 1995; Dicke & Vet 1999). Among the GLVs so far identified in former studies there are aldehydes, compounds that were also found in flower extracts of E. helleborine (Hölzler 2003). Therefore, we postulated that E. helleborine flowers produce GLVs in order to attract prey hunting social wasps for pollination. We performed bioassays and analysed flower odour gained to headspace-sampling using gas chromatography (GC), mass spectrometry (GC-MS) and gas chromatography coupled with electrophysiological analysis (GC-EAD) to investigate the hypothesis that E. helleborine flowers mimic “green leaf volatiles” (GLVs) to attract their pollinators.
Die Glucosinolate (GS) sind charakteristische sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe, vorkommend in der Gruppe der Brassicaceae und anderen Familien der Ordnung Brassicales (Halkier & Gershenzon 2006). Bisher sind mehr als 120 verschiedene GS beschrieben, welche eine gemeinsame Grundstruktur mit variablem Seitenkettenrest kennzeichnet (Fahey et al. 2001). Je nach chemischer Natur der Seitenkette werden die GS in aliphatische, aromatische und Indolyl-GS unterteilt. Alle GS-enthaltenden Pflanzen besitzen zusätzlich räumlich getrennt von den GS hydrolysierende Enzyme, so genannte Myrosinasen. Erst nach Zellbeschädigung kommen die beiden Komponenten in Kontakt zueinander und weitere biologisch aktive Verbindungen wie z. B. Isothiocyanate und Nitrile werden freigesetzt (Rask et al. 2000). Das GS-Myrosinase-System ist ein effektives Abwehrsystem insbesondere gegenüber generalistischen Insekten, Pathogenen und Bakterien, allerdings dienen vielen spezialisierten Insekten diese Stoffe zur Wirtspflanzenfindung und -akzeptanz (Renwick 2002, Halkier & Gershenzon 2006). Die Modellpflanze Arabidopsis thaliana L. enthält als Vertreter der Brassicaceae GS als Fraßabwehrstoffe. In A. thaliana als auch in Brassica ist das aliphatische GS-Muster sehr variabel, wohingegen die Indolyl-GS weit verbreitet sind (Kliebenstein 2001, Li & Quiros 2002). Allerdings fehlen Studien zur Funktion dieser GS-Klassen innerhalb der Pflanzenresistenz gegenüber Phytophagenfraß. Deshalb wurden zwei A. thaliana -Mutanten mit verändertem aliphatischen bzw. Indolyl-GS-Profil im Vergleich zu Columbia WT auf die Wirtspflanzeneignung für drei verschieden spezialisierte Lepidoptera-Arten getestet.
Solitary bees are important pollinators of flowers. Besides nectar they collect pollen at flowers mainly to provide their larvae with food. Many bee species collect pollen only on a few closely related plant species (oligolecty) (Müller & al. 1997). Little is known about the visual and olfactorial signals they use for host-plant finding (Wcislo & Cane 1996). However, bees can olfactorily distinguish between different pollen species (von Frisch 1923), and a species-specific chemistry of pollen odour is known for some plant species (Bergström & al. 1995, Dobson & al. 1999). Further, it was shown that naïve oligolectic bees recognize their host-plant on the basis pollen volatiles (Dobson & Bergström 2000) and that flower-experienced bees could use pollen odours to assess pollen availability (Dobson & al. 1999). Besides scent, also visual cues are of relevance for host-plant finding, and bees orientate especially spectral contrasts. Biotests with dummy flowers revealed that colour contrast and not intensity and dominant wavelengths are influencing innate behavioural responses (Lunau 1990). Further it was shown that naïve bumblebees were most motivated to land on a flower when visual stimuli from the antheres are combined with olfactorial stimuli from the pollen (1992). We choose Osmia adunca P., which is highly specialized on Echium L., as a model to investigate the importance of floral cues for an oligolectic bee. Because bees learn to associate odours with reward more rapidly than visual cues (Menzel 1985), we hypothesize that scent plays a major role in attraction flower-experienced O. adunca females. We used gas chromatography to compare the scent of three Echium species with the scent of a closely related Anchusa species, and a spectrometer to compare the colour of the three Echium species. Additionally we conducted a biotest to determine the importance of visual and olfactorial signals of Echium for host-plant finding of experienced O. adunca females.