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Derzeit breiten sich gebietsfremde Stechmücken (Diptera: Culicidae) aufgrund von Globalisierung und Klimawandel auf der ganzen Welt aus und bilden neue, stabile Populationen. Wegen ihrer hämatophagen Ernährungsweise sind sie Überträger von Pathogenen, die teilweise schwere bis tödliche Krankheiten beim Menschen, seinen Haustieren oder auch Wildtieren auslösen können. Mit den Stechmücken treten daher auch Infektionskrankheiten vermehrt in Gebieten auf, in denen sie vorher nicht vorkamen oder als bereits ausgerottet galten. Da die meisten im Menschen wirksamen Pathogene nicht durch Impfungen kontrolliert werden können, bleibt als eine der wenigen Möglichkeit der Krankheitsprävention die Dezimierung der Stechmückenpopulation. Daher sind Stechmücken momentan im Fokus von biologischer und epidemiologischer Forschung. Diese hat zum Ziel epidemische Krankheitsausbrüche vektorübertragener Krankheiten in der menschlichen Population zu verhindern. Eine Verringerung der lokalen Stechmückenpopulation bis hin zum Aussterben kann durch die Verwendung von Insektiziden, die Vernichtung von Bruthabitaten oder anderen Kontrollmaßnahmen erreicht werden. Jedoch sind diese Maßnahmen unterschiedlich effektiv, haben zum Teil unerwünsch-te ökologische und gesundheitsschädigende Folgen und sind unterschiedlich aufwendig und kostenintensiv in der Anwendung. Für die Entwicklung eines integrierten, effektiven, zielgerichteten und kostengünstigen Vektormanagements fehlen bislang jedoch die populationsbiologischen Grundlagen. Ziel dieser Arbeit ist daher die Schaffung der Datengrundlage eines Integrierten Stechmückenmanagements für die Asiatische Buschmücke (Aedes japonicus japonicus THEOBALD 1901), die am weitesten verbreitete exotische Stechmücke in Deutschland. Schwerpunkte dafür wurden auf das zeitliche und räumliche Vorkommen, die Temperaturabhängigkeit des Lebenszyklus, sowie die Wirksamkeit von Kontrollmethoden gelegt. Die Kenntnis der räumlichen Verbreitung und saisonalen Häufigkeit der Stechmücken ist notwendig, um befallene Standorte und Zeitpunkte des größten Populationszuwachses definieren zu können. Die Verbreitung und die Häufigkeit der endothermen Stechmücken sind stark von der Umgebungstemperatur abhängig, die beispielsweise deren Entwicklungsdauer und Sterblichkeit beeinflusst. Dabei entwickeln sich die verschiedenen Stadien (Ei, Larven, Puppe, Imago), die eine Stechmücke während ihres Lebens durchläuft, in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur unterschiedlich und haben jeweils andere Temperaturpräferenzen. Lebenszyklustabellen geben die Entwicklungsdauer und Mortalität pro Stadium in Abhängigkeit von der Temperatur an. Mit ihrer Hilfe können somit die räumlichen und zeitlichen Vorkommen und Häufigkeiten einer Stechmückenart berechnet werden. Dies ist insbesondere für Stechmücken in Gebieten mit jahreszeitlichen Temperaturveränderungen wichtig. Um Daten für eine solche Lebenszyklustabelle aufnehmen zu können, ist es notwendig Laborexperimente bei festgelegten Temperaturen durchzuführen. Die Voraussetzung dafür ist, dass die Stechmückenart im Labor optimale Bedingungen erhält, um ihren Lebenszyklus abschließen zu können. In dieser Arbeit wurde daher ein Laborprotokoll entwickelt, mithilfe dessen der Lebenszyklus der Asiatischen Buschmücke im Labor untersucht werden kann. Dazu wurden systematisch die Fütterung, die innerartliche Konkurrenz und das Wasservolumen des Brutge-fäßes für die aquatischen Stadien erprobt. Auf Basis dieses Protokolls wurden anschließend die Temperatureinflüsse auf die Entwicklung aller Stadien aufgenommen. Diese Daten dienten der Parametrisierung eines populationsdynamischen Modells. Dieses wurde verwendet, um Standorte mehrjähriger Populationen zu definieren, saisonale Häufigkeiten für Deutschland zu berechnen, durch Temperaturveränderungen hervorgerufene zukünftige Verbreitungsgebiete vorherzusagen, sowie Effekte von Kontrollmaßnahmen auf die Häufigkeit der Asiatischen Buschmücke zu modellieren. Um eine dauerhafte Kontrolle der Stechmückenvektoren zu gewährleisten, ist weiterhin die permanente Neuentwicklung von wirksamen Kontrollmethoden notwendig. Dazu gehört die präventive Vermeidung von Bruthabitaten der aquatischen Stadien von Stechmücken. Die exotischen Stechmücken, die in Deutschland etabliert sind, gehören mehrheitlich der Gattung Aedes an und sind sogenannte Gefäßbrüter. Ihre bevorzugten Bruthabitate sind kleine Was-seransammlungen wie sie in Baumhöhlen, Gesteinsauswaschungen, Gießkannen, Regentonnen und Blumenuntersetzern vorkommen. In dieser Arbeit wurde untersucht, welche Farben und Volumina von Plastikbechern die Asiatische Buschmücke zur Eiablage bevorzugt, um präferierte Bruthabitate gezielt zu identifizieren und verringern zu können. Auch die Bereitstellung von Insektiziden wird durch in Stechmücken auftretende Insektizidresistenzen erschwert. Insektizide sollen dabei umweltfreundlich, spezifisch für den Zielorganismus und nicht gesundheitsschädlich für den Menschen sein. Weiterhin sind eine gute Anwendbarkeit, geringe Kosten und eine hohe Effizienz wünschenswert. Eine Quelle für potentielle Insektizide sind pflanzliche Stoffe, zum Beispiel ätherische Öle. Diese sind leicht erhältlich, natürlichen Ursprungs und wirksame Vergrämungsmittel gegen stechbereite Stechmückenweibchen. In dieser Arbeit wurde nach einer Literaturrecherche Nelkenöl ausgewählt und als Insektizid gegen Larven der Asiatischen Buschmücke getestet. Dafür wurden die akute toxische Wirkung von Nelkenöl bei drei Temperaturen untersucht und zusätzlich die Wirkung von Nelkenöl auf die Eiablage im Freiland. Nelkenöl zeigte dabei sowohl eine larvizide als auch eine eiablagehemmende Wirkung. Weiterhin wurde Kupfer in Form von kupferhaltigen Euromünzen als Larvizid untersucht. Kupfer ist ein wirksamer Stoff gegen die aquatischen Stadien von Stechmücken. Allerdings wurde der Stoff noch nicht in Form der einfach zu handhabenden, leicht erhältlichen Kupfermünzen getestet. Dazu wurden Vorexperimente durchgeführt, um herauszufinden, wieviel Kupferionen sich aus den Münzen lösen lassen. Anschließend wurde der akut toxische Effekt auf Larven der Asiatischen Buschmücke untersucht. Ein Integriertes Stechmückenmanagement hat zum Ziel, die lokale Stechmückenpopulation zu kontrollieren, um so Stichen und daraus resultierender Krankheitsübertragung vorzubeugen. Dies erfolgt über die Aufklärung von Betroffenen, der Überwachung der Stechmückenpopulation, dem Testen auf Pathogenbefall und der direkten Kontrolle von Stechmücken. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zu den Kenntnissen über die Laborhaltung einer exotischen Stechmückenart, zur Identifizierung von Bruthabitaten, zur zeitlichen und räumlichen Festlegung von Kontrollmaßnahmen und zur Anwendung von Larviziden und eines Vergrämungsmittels. Mit dieser Arbeit wurde die Grundlage eines faktenbasierten Integrativen Stechmückenmanagements für die Asiatische Buschmücke entwickelt, das eventuell auch auf weitere Aedes-Arten übertragbar ist, und als Handlungsempfehlung für politische Entscheidungstragende dienen kann.

Background: As ectothermic animals, temperature influences insects in almost every aspect. The potential disease spreading Asian bush mosquito (Aedes japonicus japonicus) is native to temperate East Asia but invasive in several parts of the world. We report on the previously poorly understood temperature-dependence of its life history under laboratory conditions to understand invasion processes and to model temperature niches. Results: To evaluate winter survival, eggs were exposed between 1 day and 14 days to low temperatures (5 °C, 0 °C, -5 °C and -9 °C). Hatching success was drastically decreased after exposure to 0 °C and -5 °C, and the minimal hatching success of 0% was reached at -9 °C after two days. We then exposed larvae to 14 temperatures and assessed their life trait parameters. Larval survival to adulthood was only possible between 10 °C and 31 °C. Based on this, we modelled the optimal (25 °C), minimal (7 °C) and maximal (31 °C) temperature for cumulative female survival. The time to adult emergence ranges from 12 days to 58 days depending on temperature. We used an age-at-emergence-temperature model to calculate the number of potential generations per year for the Asian bush mosquito in Germany with an average of 4.72 potential generations. At lower temperatures, individuals grew larger than at higher temperatures with female R1 length ranging from 3.04 ± 0.1 mm at 31 °C to 4.26 ± 0.2 mm at 15 °C. Conclusions: Reduced egg hatch after exposure to sub-zero temperatures prohibits the establishment of the Asian bush mosquito in large parts of Germany. Larval overwintering is not possible at temperature ≤ 5 °C. The many potential generations displayed per year may contribute to the species’ invasion success. This study on the thermal ecology of the Asian bush mosquito adds to our knowledge on the temperature dependence of the species and data could be incorporated in epidemiological and population dynamic modelling.

In the course of global climate change, central Europe is experiencing more frequent and prolonged periods of drought. The drought years 2018 and 2019 affected European beeches (Fagus sylvatica L.) differently: even in the same stand, drought damaged trees neighboured healthy trees, suggesting that the genotype rather than the environment was responsible for this conspicuous pattern. We used this natural experiment to study the genomic basis of drought resistance with Pool-GWAS. Contrasting the extreme phenotypes identified 106 significantly associated SNPs throughout the genome. Most annotated genes with associated SNPs (>70%) were previously implicated in the drought reaction of plants. Non-synonymous substitutions led either to a functional amino acid exchange or premature termination. A SNP-assay with 70 loci allowed predicting drought phenotype in 98.6% of a validation sample of 92 trees. Drought resistance in European beech is a moderately polygenic trait that should respond well to natural selection, selective management, and breeding.

Mosquito species belonging to the genus Aedes have attracted the interest of scientists and public health officers because of their capacity to transmit viruses that affect humans. Some of these species were brought outside their native range by means of trade and tourism and then colonised new regions thanks to a unique combination of eco-physiological traits. Considering mosquito physiological and behavioural traits to understand and predict their population dynamics is thus a crucial step in developing strategies to mitigate the local densities of invasive Aedes populations. Here, we synthesised the life cycle of four invasive Aedes species (Ae. aegypti, Ae. albopictus, Ae. japonicus and Ae. koreicus) in a single multi-scale stochastic modelling framework which we coded in the R package dynamAedes. We designed a stage-based and time-discrete stochastic model driven by temperature, photo-period and inter-specific larval competition that can be applied to three different spatial scales: punctual, local and regional. These spatial scales consider different degrees of spatial complexity and data availability by accounting for both active and passive dispersal of mosquito species as well as for the heterogeneity of the input temperature data. Our overarching aim was to provide a flexible, open-source and user-friendly tool rooted in the most updated knowledge on the species’ biology which could be applied to the management of invasive Aedes populations as well as to more theoretical ecological inquiries.