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Laufkäfer werden in ökologischen Studien zur Lebensraumbewertung sehr häufig als Bioindikatoren hinzugezogen (PLATEN & KOWARIK 1995, PLATNER et al. 1996, POSPISCHIL 1981), denn ihre Ökologie und die daraus resultierenden ökologischen Ansprüche sind durch zahlreiche Studien eingehend untersucht (u.a. BAEHR 1980, LINDROTH 1945, THIELE 1977). Unterschiede in der Artengemeinschaft bzw. Änderungen in der Abundanz der Carabiden lassen Rückschlüsse über Habitatqualität, Standortsfaktoren, Minimalareal- Fragen, Habitattradition und Vernetzung von Lebensräumen zu. Diese Tatsachen wurden ausgenutzt, um die Bestandstradition und die Naturnähe der Bestockung der Probeflächen zu untersuchen. Diese sind weitgehend naturnahe Wälder im südbayerischen Tertiärhügelland, einem insgesamt wenig naturnahen, forstlich durch Fichtenforste geprägten Landschaftsraum.
Blattläuse gelten in vielen landwirtschaftlichen Kulturen als bedeutende Schädlinge. In Kartoffeln (Solanum tuberosum) spielen sie vor allem wegen ihrer Fähigkeit zur Virusübertragung eine wichtige Rolle (RADCLIFFE & RAGSDALE 2002). Aus zahlreichen Untersuchungen ist die blattlausreduzierende Wirkung von Strohmulch bekannt, z.B. in Raps (HEIMBACH et al. 2002), Weizen (SCHMIDT et al. 2004), oder Leguminosen (EGGERS & HEIMBACH 2001). Über die Wirkung von Strohmulch in Kartoffeln auf Blattlausbefall und Befall mit dem Kartoffelvirus Y (PVY) in Kleinparzellenversuchen wurde bereits an anderer Stelle berichtet (SAUCKE & DÖRING 2004). In diesem Beitrag werden weitere Ergebnisse aus Praxisversuchen auf ökologisch wirtschaftenden Höfen präsentiert. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Fragestellung, wie sich die Relation zwischen Dosis (d.h. Mulchmenge) und Wirkung (auf Blattlausbesatz und Virusbefall) gestaltet.
The current forest policy in Germany is to change forest monocultures into mixed forests. This is based on the assumption that monocultures are less robust against climatic influences (e.g. storm, drought), more susceptible to pest organisms (JACTEL et al. 2002, WOODS 2003, BURTON et al. 1992) and are for several insect taxa known to show a lower species richness in comparison to mixed forests (YOUNG 1986, BARKMAN 1992, BURKHART & THAM 1992, DENNIS 1997, BRAGANCA et al. 1998). This investigation wanted to verify this thesis in forests consisting of European beech (Fagus sylvatica), Norway spruce (Picea abies) and of both tree species. The area of investigation was in the Solling region, a large woodland in Lower Saxony (Germany).
Since the 80s, the popular park- and city tree Aesculus hippocastanum has been infested with the leaf miner Cameraria ohridella (DESCHKA & DIMIC 1986). Additionally, the pathogenic fungi Guignardia aesculi causes leaf blotch disease and Erysiphe flexuosa causes powdery mildew on horse chestnuts. Often, all three diseases occur in parallel at the same leaves leading to a situation of competition. Moreover, recently some endophytic fungi were isolated from the leaf tissue of A. hippocastanum. In the present study, the volatile interaction between three trophic levels plant, insect, and fungi are discussed.
The Hawaiian Islands have arisen in isolation in the middle of the Pacific Ocean due to volcanism unleashed by interaction of mantle-deep thermal plumes with the overlying Pacific Plate (MONTELLI et al. 2004, ABOUCHAMI et al. 2005). This volcano “factory” has produced a consistently present string of islands increasing in age from the current Big Island of Hawaii (500,000 years old) northwestwardly to the island of Kure, estimated to be 28-30 million years old (CARSON & CLAGUE 1995). Successively colonizing and proliferating on these islands since Miocene time (LIEBHERR 2005), are beetles classified in the carabid beetle genus Blackburnia SHARP, 1878 (LIEBHERR & ZIMMERMAN 2000). The 132 known Blackburnia species are arrayed in four successive adelphotaxa. The monotypic subgenus Protocaccus LIEBHERR & ZIMMERMAN, 2000, adelphotaxon to the rest of the radiation, is represented by B. mandibularis LIEBHERR, 2000 of Kauai. The next-diverging clade is classified as subgenus Colpocaccus SHARP, 1903, and is composed of four flightcapable species. The last two adelphotaxa are the nominate subgenus Blackburnia and subgenus Metromenus SHARP, 1884. The former includes 52 species, and is based on a ground-plan ancestor that was capable of dispersal by winged flight. This clade exhibits the greatest anagenetic diversification of all four clades, with various subgroups exhibiting extensive modifications of the external cuticle, including thickened, ridged, and variously shaped pronota and elytra, as well as elongate legs, and extensive specializations of the male and female genitalia (LIEBHERR & ZIMMERMAN 1998, 2000). Taxa exhibiting cuticular modifications are all brachypterous, suggesting that loss of metathoracic wings was a requisite precursor to modification of body armature. All 75 species of subgenus Metromenus are characterized by brachyptery. These also exhibit various body forms however the member taxa are never characterized by the thickened cuticle and associated modifications seen among taxa of sg. Blackburnia. Monophyly of the latter three subgenera was corroborated using molecular sequence data (CRYAN et al. 2001), though basal relationships of the three clades were resolved so that Colpocaccus and Metromenus were construed as adelphotaxa. In this study, morphological characters, and ecological and genetic characteristics of the various clades compared. These comparisons illustrate the coordinated diversification of ecological and genetic traits, and how these are associated with different levels of speciation. These traits are then put in the context of species endangerment, assessed using biotic survey data started in the 19th Century, and continuing during present-day efforts to completely describe and characterize the Blackburnia fauna.
A new type of biocide GCSC-BtA, named from "Germany-China Scientific Cooperation-Bacillus thuringiensis-Abamectin", was successfully developed by conjugating delta-endotoxin of Bacillus thuringiensis (B.t.) with Abamectin from Streptomyces avermitilis through conjugator EDC for control of different agricultural arthropod pests. The laboratory results of efficiency of biocide GCSC-BtA to four different arthropod pests and its side-effect on two species of predators are presented in this paper. The results showed significant differences in the mortalities of Tetranychus cinnabarinus (BOISD.) (Acari, Tetranychidae), Frankliniella occidentalis PERGANDE (Thys., Thripidae), Aphis fabae SCOPOLI (Hom., Aphididae) and Cameraria ohridella DESCHKA ET DIMI´C (Lep., Gracillariidae) caused by treatment of 0.6250 mg/ml of formulated product of GCSC-BtA, B.t., Abamectin and Cypermethrin. GCSC-BtA treatment caused higher mortalities of 86.37%, 94.82%, 94.15% and 93.23% in T. cinnabarinus, F. occidentalis, A. fabae and C. ohridella, respectively. Mortalities caused by Abamectin treatment were 73.92%, 63.3%, 86.52% and 73.48%, and by Cypermethrin treatment were 44.29%, 57.28%, 97.68% and 51.26%, respectively. B.t. could only kill C. ohridella with 87.62% mortality. Pesticidal treatment gave variations in mortalities of Orius strigicollis POPPIUS (Het., Anthocoridae) and Stethorus cantonensis PANG (Col., Coccinellidae) predators at p < 0.01, where 0.6250 mg/ml GCSC-BtA caused 21.76% and 32.42% mortalities, while the same rate of products of Abamectin with 73.26% and 87.67% as well as Cypermethrin with 86.43% and 93.83% mortalities, respectively. It is concluded that the biocide GCSC-BtA has increased efficacies as well as host ranges of B.t. and Abamectin, but displayed safer to some predators.
The little known ladybird, Serangium parcesetosum SICARD (Col., Coccinellidae) seems to be an important predator of whiteflies. It has found attacking Bemisia tabaci (GENN.) (Hom., Aleyrodidae) (KAPADIA & PURI 1992), Aleurolobus barodensis MASK (PATEL et al. 1996), Aleurothrixus floccosus MASKELL (ABBOUD & AHMAD 1998), Bemisia argentifolii BELLOWS and PERRING (LEGASPI et al. 2001) as well as Dialeurodes citri (ASHMEAD) (YIGIT et al. 2003). However, in Germany the laboratory studies demonstrated that S. parcesetosum is a promising predator of B. tabaci (AL-ZYOUD & SENGONCA 2004; SENGONCA et al. 2004; AL-ZYOUD et al. 2005a, b; SENGONCA et al. 2005). One of the important features for a successful predator is to live for a long period on the prey species and also not feed on the plant in the prey absence. Long longevity accomplished by voraciously feeding of S. parcesetosum adults resulted in a successful control of B. argentifolii (ELLIS et al. 2001). To use this predator successfully in controlling the whiteflies, especially B. tabaci and Trialeurodes vaporariorum WESTWOOD (Hom., Aleyrodidae), it was important to investigate its natural and artificial nutritional sources. However, such knowledge of S. parcesetosum is still insufficient or completely lacking in the literature. Therefore, the present work was directed to study the longevity of S. parcesetosum on natural nutritional sources such as B. tabaci and T. vaporariorum as well as on certain artificial nutritional sources at two different temperatures in the laboratory.
Schon Ende der 60er Jahre fanden in den USA Untersuchungen zum Wirtsspektrum der Larven des Westlichen Maiswurzelbohrers (Diabrotica virgifera virgifera LECONTE (Coleoptera, Chrysomelidae)) statt (BRANSON & ORTMAN 1967 & 1970). Dort wurden annähernd zwanzig ausschließlich monocotyledone Wirtspflanzen für Larven des Maiswurzelbohrers festgestellt. Dicotyledone Pflanzen scheinen als Wirtspflanzen dagegen nicht geeignet zu sein. Trotz der Bedeutung des Themas besonders im Hinblick auf die Fruchtfolge als IPM-Maßnahme fand dies bisher nur wenig Beachtung. Allerdings gewinnt dieses Thema im Zusammenhang mit der EU-Entscheidung zur Eradikation und Eindämmung des Käfers zusätzliches Interesse.
In der Diskussion um potentielle Risiken und den Nutzen transgener Pflanzen vertreten Gegner und Befürworter der Grünen Gentechnik konträre Positionen (z. B. Ergebnisbericht zum »Diskurs Grüne Gentechnik« 2002; siehe unter http://www.transgen.de/pdf/diskurs/ergebnisbericht.pdf). Nach eigenen Erfahrungen wird der Anbau transgener Pflanzen in öffentlichen Diskussionen mitunter pauschal abgelehnt oder generell befürwortet. Eine differenziertere Strukturierung der Debatte könnte dazu beitragen, die starren Fronten zwischen Gegnern und Befürwortern aufzulösen. Dazu sollte das am Institut Technik Theologie und Naturwissenschaften erarbeite, praxisnahe Modell zur ethischen Bewertung der Grünen Gentechnik einen Beitrag leisten (BUSCH et al. 2002). Es ist ein wichtiges Ziel dieses Ansatzes, den Blick von der Grünen Gentechnik zu lösen. Stattdessen rücken spezifische Anwendungen dieser Technologie in den Vordergrund. Die Methodik dieses Modells wird im folgenden in modifizierter Form zunächst auf allgemeine Aspekte der Grünen Gentechnik angewandt und dann am Beispiel von transgenem insektenresistentem Bacillus thuringiensis-Mais konkretisiert
Bei allen Insekten mit holometamorphem Entwicklungsgang werden Größe und Gestalt im Verlauf der Ontogenese festgelegt. Die Larven unterscheiden sich oftmals extrem von den späteren Imagines. Dieser larvenspezifische Habitus ist von zahlreichen imaginifugalen Merkmalen geprägt, die während der Metamorphose beseitigt werden müssen. Diese Entwicklungsphase ist vergleichbar mit den Vorgängen während der Embryogenese, da nun in einem zweiten Schritt genetische, neuronale und hormonale Prozesse erneut aktiviert werden, die durch Proliferation, Zellwachstum und Zelltod (=Apoptose) den Abbau und Umbau sowie die Neogenese imaginipetaler Merkmale einleiten. Aufgrund des imagoähnlichen Phänotyps der Larvenstadien der Thysanoptera und der vermeintlichen „Rekonstruktion“ dieses adulten Status bezeichnete TAKAHASHI (1921) diese Form der Metamorphose als Remetabolie. Spontan initiierte Defekte während der Embryonalentwicklung zeigen allerdings darüber hinaus, dass eine Vorbereitung des Adultstatus bereits durch die Anlage imaginaler Stammzellcluster erfolgt (MORITZ 1997). Da Habitat und Ernährungsweise der Larvenstadien und Imagines keine Unterschiede aufweisen, sind typische, asymmetrische Mundgliedmaßen in beiden ontogenetischen Phasen nicht verwunderlich (MORITZ 1988, 1989). Interessant ist jedoch, warum zwischen zwei hoch spezialisierten Merkmalskomplexen ein Prozess der Destruktion liegt und wieso die Neogenese zu einem ontogenetisch vergleichbaren Resultat führt.
Im Mittelpunkt aller Arbeiten steht der Teilnehmer des Netzwerkes. Dies unterscheidet BioNetworX deutlich von einem Verband/Verein, der auch mit einer größeren Zahl „Karteileichen“ leben kann. Das Netzwerk hat zwei Bereiche: a) die Teilnehmer und b) die Geschäftsführung . Die Teilnehmer stellen das eigentliche Netzwerk dar. Es sind Biologen, Landschaftsökologen, Ökologen und Umweltwissenschaftler mit einer Spezialisierung auf eine Tier- oder Pflanzenart oder einem verwandten Bereich. Sie nutzen entstehende Synergieeffekte innerhalb des Netzwerkes, tauschen sich aus oder setzen gemeinsame Projekte um. Sie kaufen durch den Zusammenschluss preiswerter ein (z.B. Büromaterial) oder bilden Bietergemeinschaften für Projektbewerbungen. Hier steht der kooperative Gedanke im Vordergrund, nicht der konkurrierende! Der Teilnehmer ist immer derjenige, der Projekte umsetzt. Der Teilnehmer ist dem Netzwerk beigetreten um seine wirtschaftlichen Chancen zu verbessern. Die Geschäftsführung hat die Funktion einer Schnittstelle. Sie muss das Netzwerk koordinieren, ihm Informationen zukommen lassen, Fortbildungen planen, den Austausch pflegen, neue Teilnehmer gewinnen und miteinander verbinden. Sie pflegt die Internetpräsentation (www.bionetworx.de), die den Teilnehmern eine adäquate Vorstellungsplattform bietet und ihnen die Möglichkeit gibt, ihre Produkte und Dienstleistungen über das Internet einem breiten Publikum anzubieten. Die Geschäftsstelle ist auch dafür da, den Kontakt nach "Außen" aufzubauen. Sie schafft Kontakte zum Kunden, führt Präsentationen und Marketingmaßnahmen für das Netzwerk durch und vermittelt, auf Kundenanfrage, Netzwerkler an potentielle Auftraggeber.
Feucht- und Nasswiesen mit intaktem Wasserhaushalt, die früher typisch für Niederungen an Flüssen und Seen in Norddeutschland waren, sind in den letzten Jahrzehnten durch Entwässerung von Niederungen sowie durch Veränderungen in der Nutzungsintensität stark in ihrem Bestand zurückgegangen (IRMLER ET AL. 1998). Sowohl eine Nutzungsintensivierung mit verstärkter Düngung, erhöhter Viehdichte und Schnitthäufigkeit, Vorverlegung der ersten Mahd als auch die Nutzungsaufgabe mit übermäßiger Extensivierung und Wiedervernässung durch überhöhte Stauhaltung sind problematisch für den Erhalt artenreicher Feuchtwiesen (Calthion palustris), die ursprünglich durch eine traditionelle Zweischnittnutzung entstanden sind (HELLBERG ET AL. 2003). Artenreiches Feuchtgrünland hat sich gegenwärtig vorwiegend in kleinen, schwer zu entwässernden Niederungen wie z.B. im Schwentinetal mit seinen nassen und tiefen Niedermoorböden, die sich von jeher einer intensiven landwirtschaftlichen Nutzung entzogen haben, großflächig erhalten können (SCHUHMANN 2003). Im Rahmen eines Naturschutzprojektes zur Extensivierung von Grünland wurde 1986-1988 die Insektenfauna im Schwentinetal von Feucht- und Nasswiesen auf mäßig entwässerten Niedermoorböden, mit unterschiedlicher Bewirtschaftungsintensität untersucht. Hauptkriterien waren der Einfluss von Grundwasserpegelständen und Beweidung auf die Abundanz der Langbein- und Tanzfliegen sowie die Verteilung der ökologischen Artengruppen auf die einzelnen Grünlandtypen. Weitere Kriterien beinhalteten Dominanz- und Geschlechtsverhältnis, Phänologie und den Gefährdungsstatus der Arten.
Die Kenntnis der molekularen und physiologischen Mechanismen von Parasitoid-Wirt-Interaktionen ist eine wichtige Voraussetzung für die Auswahl geeigneter, an den Zielorganismus angepasster Parasitoiden-Stämme und damit für den erfolgreichen Einsatz von Nutzarthropoden in biologischen Pflanzenschutzprogrammen. Insbesondere bei endoparasitischer Entwicklung sind die Larven dieser Insekten unterschiedlichen Abwehrreaktionen von Seiten ihres Wirtes ausgesetzt, gegen die sie im Prozess einer Koevolution spezifische Anpassungen entwickelt haben. Die an vorratsschädigenden Lepidopteren als Solitärparasitoid auftretende Schlupfwespe Venturia canescens (GRAV.) (Hymenoptera: chneumonidae) injiziert als passiven Schutzmechanismus gegen die Immunabwehr des Wirtes zusammen mit dem Ei ein Sekret aus den Calyxdrüsen der weiblichen Ovarien in den Wirt. Dieses Sekret enthält so genannte Virus-ähnliche Partikel (virus-like particles, VLPs), die an der Eioberfläche anhaften und eine Einkapselung des Eis durch Hämozyten des Wirtes verhindern. Der Terminus „Virus-ähnlich“ bezeichnet dabei solche Partikel, die keine eigenen Nukleinsäuren enthalten – dies steht im Genesatz zu den bei anderen parasitoiden Wespen auftretenden Virus-Partikeln, deren DNA aus mehreren zirkulären DNA-Molekülen besteht und die der Virus-Familie der „Polydnaviridae“ zugeordnet werden (FLEMING 1992). Bei V. canescens umfassen die VLPs (VcVLPs) vier Proteine mit einer Größe von 35, 40, 52 und 60 kDa, sowie einige schwächer ausgeprägte Proteine im Molekulargewichtsbereich von 80 – 100 kDa (Abb. 1). Drei der V. canescens Gene, die für das 40, 52 und ein 94 kDa großes VLP Protein kodieren, wurden bislang kloniert und molekular analysiert (THEOPOLD et al. 1994; REINEKE et al. 2002; ASGARI et al. 2002).
Die Weißtanne (Abies alba) – Symbol für naturnahe Waldwirtschaft – ist im Bayerischen Wald beheimatet. Die Tanne ist dort neben Fichte und Buche das prägende Element der Bergmischwälder auf Höhen von 600 bis 1250 m. Einstmals war sie mit etwa 20 % (ROTHE & BORCHERT 2003) am Waldaufbau beteiligt. Seit rund 150 Jahren ist jedoch ein drastischer Rückgang der Tanne - nicht nur im Bayerischen Wald – zu verzeichnen. Die Ursachen für den Rückgang der Tanne sind überwiegend anthropogen bedingt. In erster Linie ist hier die Forstwirtschaft zu erwähnen, die bestrebt ist durch waldbauliche Maßnahmen den Fichtenanteil anzuheben. An zweiter Stelle stehen die neuartigen Waldschäden, welche, bedingt durch Schadstoffimmissionen in den 70er und 80er Jahren des letzten Jahrhunderts, zu verstärktem Absterben der Tanne führten. Noch heute ist die Tanne die am stärksten geschädigte Baumart in Bayern (BAYSTMLF 2002). Ein weiterer nicht zu vergessender Faktor für den Rückgang der Tanne sind die z.T. hohen Wildbestände, durch deren Verbiss und Schälen junger Tannen das Heranwachsen einer neuen Generation verhindert wird. Mit dem Rückgang der Tanne verändert sich jedoch nicht nur die Baumartenzusammensetzung, sondern auch Tier- und Pflanzenarten sind direkt und indirekt betroffen. Die Arthropodenfauna der bisher kaum untersuchten Tanne wird als relativ artenarm beschrieben (BRÄNDLE & BRANDL 2001), jedoch gibt es wenige spezielle Untersuchungen an dieser Baumart (MÜLLER & GOßNER 2004).
Organisms are complex entities whose study has necessitated an increasingly reductionistic stance in modern biology (CAPLAN 1987). As a consequence, biology as a science has been split up into numerous sub-disciplines. However, this extremely reductionistic philosophy must not be taken as marking the endpoint of biological research but should be reappraised as the beginning of a new integrative approach encompassing the entire organism (SAUER 1992). This view has been promoted since the second half of the 20th century with the rise of new disciplines such as ecophysiology and ethoecology. Moreover, in morphology, an integrative approach with regard to the form and function of organisms in their relationship to the external environment is becoming increasingly important (e.g. KARR & JAMES 1975, MOTTA & KOTRSCHAL 1992, REILLY & WAINWRIGHT 1994).
Im Gebiet des Ökohofes Seeben ließen sich im Verlauf von 4 Jahren arten- und individuenreiche Webspinnen- und Kurzflüglerzönosen registrieren (LÜBKE-AL HUSSEIN & AL HUSSEIN 1999; AL HUSSEIN 2002). Zu Beginn der Untersuchungen wurde die Arbeitshypothese formuliert: Die Fauna eines Agrar-Ökosystems wird durch die Intensität der Landbewirtschaftung sowie durch landschaftsräumliche Gliederung des Gebietes entscheidend geprägt. Die Umstellung eines bislang konventionell wirtschaftenden Betriebes auf ökologischen Landbau und die damit einhergehende Strukturierung ausgeräumter Flächen durch Feldraine, Hecken oder auch nur den streifenweisen Anbau mehrerer Kulturen auf einem Großschlag bewirkt eine Erhöhung der Faunendiversität. Die wachsende Diversität der Tierwelt begünstigt selbstregulative Prozesse der Agrozönose und wirkt dadurch stabilisierend auf das Ökosystem. Das Forschungsvorhaben kann als ein "Langzeit-Experiment" aufgefaßt werden, wobei die Anfangsbedingungen vor der Betriebsumstellung als referenzzustand dienen (HÜLSBERGEN & DIEPENBROCK, 2000). Webspinnen und Kurzflügelkäfer zählen zu den arten- und individuenreichsten Tiergruppen der Agrarlandschaft. Sie leben fast ausnahmslos räuberisch und spielen als Regulatoren von Schadinsektenpopulationen besonders im ökologischen Landbau eine bedeutende Rolle. Aufgrund ihrer Sensibilität gegenüber Umwelteinflüssen eignen sie sich als Indikatoren. Insbesondere Webspinnen werden für derartige Untersuchungen herangezogen. Einige können sogar als Zeigerarten angesehen werden. Bei vorliegenden Erhebungen galt es u. a. zu prüfen, inwieweit die weniger untersuchten Kurzflügler im Vergleich zu den Webspinnen zu derartigen Fragestellungen herangezogen werden können.
Über das Eiablage Verhalten und die Faktoren, welche die Eiablage begünstigen, ist bei den meisten der fast 20000 Tenebrioniden nichts bekannt. Lediglich bei einigen wirtschaftlich wichtigen Arten gibt es dazu Untersuchungen (JAKOBS & RENNER 1988). Als eine der wasserärmsten Wüsten der Welt ist die Namib reich an endemischen Coleopteren – insbesondere 320 Tenebrionidaearten (HOLM & DE MEILLON 1996). Langzeituntersuchungen an Tenebrioniden (HENSCHEL 1994, HENSCHEL et al. 1998) legen die Vermutung nahe, dass Schwankungen der Populationen auf unterschiedliche Reproduktionsstrategien zurückzuführen sind. Klimatische Ereignisse, die der Namib Feuchtigkeit zuführen, sind für Entwicklung und Reproduktion besonders beachtenswert (NICOLSON 1990).
Ein besonders in Deutschland vernachlässigtes Forschungsgebiet ist die kulturelle Entomologie, die die vielseitigen Bereiche erforscht, in denen Insekten die menschliche Kultur beeinflussen. Die kulturelle Entomologie wird von HOGUE (1987) in acht Hauptbereiche eingeteilt: 1. Literatur und Sprache, 2. Musik und darstellende Kunst, 3. graphische und plastische Kunst, 4. Geschichte, 5. Philosophie, 6. Religion und Folklore, 7. Unterhaltung, und 8. Ethnoentomologie. WENNEMANN (2002) stellt einige neue Bereiche der kulturellen Entomologie vor und erwähnt dabei die Verwendung von Insektenterminologie in der deutschen Sprache. Sprachliche Begriffe und Redewendungen, in denen Insektenterminologie verwendet wird, sind aus dem deutschen Sprachschatz nicht mehr wegzudenken. Sie sind wenig spektakulär, doch immer wieder anzutreffen. Wenig Literatur ist zu dieser Thematik verfügbar. HERFS (1963) beschreibt die Erwähnung von Insekten wie Termiten, Ameisen, Grashüpfer, Fliegen, Wanzen und Flöhe in der klassischen Literatur der Menschheit (indianische Mythen, Bibel, Homer, Dante, Goethe). HERFS (1973) zitiert Gedichte und Schriftstücke mit dem Schwerpunkt Bienen. UMPHREY & HOGUE (unveröffentlicht, zitiert in HOGUE (1987)) sammeln 100 Buchtitel mit fiktionalen Handlungen, in denen Insekten eine Rolle spielen. ZEISSLER (2003) untersucht die Bedeutung der Biene in der Dichtung. Er stellt eine eindrucksvolle und umfassende Liste über die Symbolik der Biene zusammen. In einer laufenden Studie werden wahllos Romane gelesen und vermerkt, in welcher Form Insektenterminologie verwendet wird. Es ist bisher festzustellen, dass Insektenterminologie entweder in Verbindung mit Naturaspekten oder häufig auch als Vergleich anzutreffen ist (WENNEMANN, unveröff.). Die Verwendung von Insektenterminologie in nicht-wissenschaftlischer Literatur in der deutschen Sprache ist nach meinen bisherigen Recherchen in dieser Form noch nicht untersucht worden. Ziel dieses Beitrags soll es sein, die Bedeutung der Insektenterminologie in der deutschen Sprache im Sinne der kulturellen Entomologie herauszuheben. Es sollen Erklärungsansätze gefunden werden, warum bestimmte entomologische Begriffe oder Redewendungen aus verschiedenen Insektenordnungen häufiger Verwendung finden als andere.
Künstlicher Traubenwicklerbefall : eine neue Möglichkeit zur Prüfung von Insektiziden im Weinbau
(2006)
Bei der Prüfung von Insektiziden gegen die Traubenwickler Lobesia botrana DEN. & SCHIFF. und Eupoecilia ambiguella HBN. (Lepidoptera: Tortricidae) im Freiland ist ein ausreichender Befall mit den Schadinsekten notwendig, um statistisch auswertbare Ergebnisse zu erzielen. Dem steht jedoch ein jährlich stark wechselnder Befallsdruck und ein oft stark geklusterter Befall, selbst innerhalb einer eng umgrenzten Rebanlage, entgegen. Hinzu kommen erhebliche Probleme mit dem richtigen Timing der Behandlung, bedingt durch eine sehr lange Flugzeit der Traubenwicklerarten, was häufig zu einer geringen Effizienz und schlechten Vergleichbarkeit der Mittel führt. Für die Entwicklung von Insektiziden bedingen diese Voraussetzungen eine große Anzahl von Versuchen, die mit hohen Kosten verbunden sind Abhilfe kann für viele Fragestellungen ein künstlich erzeugter Befall geben. Die Methode soll hier kurz vorgestellt und die Anwendung exemplarisch an Versuchen mit beiden Traubenwicklerarten dargestellt werden.
Die Niederlausitz befindet sich im Osten Deutschlands und ist überwiegend im Süden Brandenburgs gelegen. Sie ist in der Vergangenheit durch großflächigen Braunkohlebergbau und durch militärischen Übungsbetrieb stark anthropogen überprägt worden. Seit 1945 wurden durch den Tagebau in der Niederlausitz knapp 80.000 ha Fläche in insgesamt 42 Tagebauen in Anspruch genommen (DEBRIV 1997, DREBENSTEDT 1998) und liegen heute überwiegend als Bergbaufolgelandschaften (BFL) vor. Bezogen auf die Niederlausitz können etwa 1/5 der Fläche der Niederlausitz als gestörte Landschaften bezeichnet werden. Bergbaufolgelandschaften heben sich durch die ehemalige Nutzung deutlich von der Kulturlandschaft ab und werden hier beispielhaft für gestörte Landschaften betrachtet. Bergbaufolgelandschaften stellen großflächige Inseln in der Kulturlandschaft dar, die sich nach der Verkippung durch sterile Substrate auszeichnen, mit z. T. extremem bodenkundlichen und kleinklimatischen Verhältnissen. Nach Rekultivierung der Substrate oder nach natürlicher Sukzession sind von großen offenen Sandflächen, verschiedenen frühen Sukzessionstadien bis hin zu Forsten verschiedenste Vegetationsstadien zu finden. Eine Gemeinsamkeit aller Bergbaufolgelandschaften liegt in der Neubesiedlung durch Laufkäfer und primären Sukzession der Zönosen.
In der Pfalz traten Thripse in den letzten Jahren vermehrt als Austriebsschädlinge in Rebanlagen auf. Sie verursachen auf Reben starken Kümmerwuchs, was bis zum vollständigen Wachstumsstopp führen kann. Als Folge dieser Schäden steht oft nicht genügend Zielholz für den Rebschnitt zur Verfügung. Im Extremfall kann ein ganzes Entwicklungsjahr verloren gehen. Thripse haben sich insbesondere in Rebschulen und Junganlagen bis zum dritten Jahr zu Problemschädlingen entwickelt. Es sind vor allem neu gepflanzte Rebanlagen in Flurbereinigungsgebieten betroffen. Eine Diagnose vor Ort ist oft schwierig, da Adulte und Larven mit bloßem Auge kaum zu erkennen sind. Über Thripse im deutschen Weinbau war bislang nur wenig bekannt. Untersuchungen zur Biologie von Thripsen auf Reben (Artenspektrum, Phänologie) sollten daher als Grundlage zur Entwicklung umweltschonender Bekämpfungsstrategien dienen. Eine Bekämpfung von Thripsen auf Reben war in der Vergangenheit nicht möglich, da im deutschen Weinbau bis 2006 keine Pflanzenschutzmittel gegen Thripse ausgewiesen waren. Ein Schwerpunkt des Forschungsprojektes war es, Pflanzenschutzmittel aus anderen landwirtschaftlichen Kulturen zu testen, die im Rahmen der „Lückenindikation“ (§18a PflSchG) gegen Thripse auf Reben eingesetzt werden könnten.
Die Ordnung der Thysanoptera, die auch als Blasenfüße oder Fransenflügler bekannt sind, zählen zu den bedeutendsten Virusüberträgern im Gemüse- und Zierpflanzenbau. Die Erforschung ihrer taxonomischen Stellung, ihrer anatomischen und histologischen Strukturen, ihrer Entwicklung, sowie ihrer genetischen und molekularen Besonderheiten sind äußerst wichtig. Bei den Thysanoptera sind allein aufgrund des weltweiten Pflanzentransfers die Angaben von Artenzahlen für einzelne Länder reine Momentaufnahmen. So gelang es Frankliniella occidentalis sich innerhalb von 2 Jahrzehnten flächendeckend in Europa auszubreiten (KIRK & TERRY 2003). Eine schnelle und optimale Anpassung von Identifikationsmöglichkeiten wird somit immer wichtiger, da lokale Bestimmungshilfen nicht mehr ausreichend sind. Die bislang praktizierte Nutzung des „Senior Expert Services (SES)“ ist biologisch terminiert und sollte durch zukunftsorientierte Projekte abgesichert werden. 2005 war es noch möglich auf dieser Basis Ceratothripoides claratris (SES: RICHARD ZUR STRASSEN) zu identifizieren und diese Art als neuen Vektor zu erkennen (PREMACHANDRA et al. 2005). Ob diese Erkenntnis in einigen Jahren noch schnell und exakt gewonnen werden kann, wird von heutigen Entscheidungsträgern zu verantworten sein.
The onion thrips, Thrips tabaci LINDEMAN (Thys., Thripidae) is an important pest of field and greenhouse crops around the world. It causes damage directly through feeding and indirectly through the transmission of lethal plant viruses. It is difficult to control this pest with insecticides because of its small size and cryptic habits (LEWIS 1997). Entomopathogenic fungi are currently being investigated for the control of many important insect pests on various crops around the world, and some are commercially available. There are many studies on the efficacy of several entomopathogenic fungi on thrips. CARL (1975) reported that Neozygites parvispora (MACLEOD, TYRRELL & CARL) REMAUDIERE and KELLER has been found frequently on T. tabaci but under field conditions the fungus was less successful than in the greenhouse. In addition, Entomophthora thripidum SAMSON, RAMAKERS & OSWALD was found infecting T. tabaci in Netherlands, but in field trials the fungus failed to suppress thrips populations below the economic acceptable level (SAMSON et al. 1979). In laboratory studies, T. tabaci was susceptible to Verticillium lecanii (ZIMMERMANN) VIÉGAS, Beauveria bassiana (BALSAMO) VUILLEMIN, Metarhizium anisopliae (METSCH.) SOROKIN and Paecilomyces fumosoroseus (WIZE) BROWN & SMITH (GILLESPIE 1986, FRANSEN 1990). VESTERGAARD et al. (1995) and BROWNBRIDGE (1995) showed that B. bassiana, M. anisopliae and V. lecanii were more active against the western flower thrips, Frankliniella occidentalis (PERGANDE) than P. fumosoroseus or Paecilomyces farinosus (HOLM ex S.F. GRAY) BROWN & SMITH. HALL et al. (1994) and SAITO (1991) suggested that Hirsutella sp., P. fumosoroseus and B. bassiana may be useful in the management of the melon thrips, Thrips palmi KARNY. EKESI et al. (1998) stated that B. bassiana and M. anisopliae are highly pathogenic to the legume flower thrips, Megalurothrips sjostedti (TRYBORN). In the glasshouse, V. lecanii has been used successfully to control T. tabaci on cucumber (GILLESPIE 1986).VACANTE et al. (1994) noted that N. parvispora caused up to 60 per cent mortality in motile developmental stages of F. occidentalis and reduced the insect populationdensity. Under greenhouse conditions, M. anisopliae was found to be effective in reducing the population growth of F. occidentalis on cucumber (AZAIZEH et al. 2002). Whereas, MANIANIA et al. (2001) observed that M. anisopliae had the potential to control F. occidentalis on chrysanthemum. The studies of MANIANIA et al. (2003) indicated that M. anisopliae had a potential to control T. tabaci in the field. Akanthomyces, Aschersonia, Cordyceps, Hypocrella, Hynennostilbe and Torrubiella were never observed to control thrips. Therefore, this study was conducted to investigate the pathogenicity of different entomopathogenic fungi from Thailand against T. tabaci larvae under controlled climatic conditions in the laboratory.
Die Wüstenheuschrecke, Schistocerca gregaria, kommt in zwei Phasen vor, die sich morphologisch, physiologisch und ethologisch unterscheiden (UVAROV 1966, PENER & YERUSHALMI 1998). Während in der solitären Phase die Individuendichte sehr gering ist, bilden die Tiere in der gregären Phase riesige Schwärme mit mehreren Millionen Individuen. Unter den Bedingungen der stark erhöhten sexuellen Konkurrenz in der gregären Phase nutzen die Männchen zur chemischen Unterstützung der postkopulatorischen Partnerbewachung Phenylacetonitril (PAN, syn. Benzylcyanid) als Courtship Inhibiting Pheromone und zur Eigenmarkierung als Abstinon (SEIDELMANN & FERENZ 2002). PAN wird von Epidermis-Drüsenzellen hauptsächlich der Flügel und Sprungbeine produziert und nicht gespeichert (SEIDELMANN et al. 2003). Das Pheromon wird nur von geschlechtsreifen, gregären Männchen proportional zur Abundanz sexueller Konkurrenten abgegeben (DENG et al. 1996, SEIDELMANN et al. 2000). Als sensorische Eingänge zur Detektion einer Konkurrenz-Situation könnten neben optischen und olfaktorischen Kanälen auch die Chemorezeptoren der basiconischen Sensillen an den Sprungbein-Femoris dienen. Diese sind mit Mechanorezeptoren kombiniert (CHAPMAN 1982), welche den Wechsel von solitärem zu gregärem Verhalten induzieren (SIMPSON et al. 2001) und zur Wahrnehmung der Populationsdichte dienen. Die Bindung des Pheromons an die Geschlechtsreife (ca. 2 Wochen nach Adultschlupf) und die Anwesenheit von Paarungs-Konkurrenten deuten in Verbindung mit der fehlenden Speicherung des Pheromons auf eine Regulation der Biosynthese hin. In ersten Versuchen konnte gezeigt werden, dass die Synthese von PAN einer neurohormonalen Kontrolle durch ein PAN-Biosynthese-Aktivierendes-Neuropeptid (PAN-BAN) unterliegt (SEIDELMANN & FERENZ 2003). Die Struktur des Neuropeptids konnte bislang noch nicht aufgeklärt werden. Daher sollte durch die Verwendung von Rohextrakten folgenden Fragestellungen nachgegangen werden: (a) Welche sensorischen Eingänge induzieren eine PAN-BAN-Abgabe? (b) Wo wird PAN-BAN gebildet? (c) Wird die Kompetenz zur PAN-Abgabe durch die Reifung der Geschlechtsorgane oder durch den Titer des Reifungshormons der Insekten, Juvenilhormon (JH), gesteuert?
Das schmalblättrige Weideröschen, Epilobium angustifolium, zählt in Mitteleuropa zu den charakteristischen Pionierpflanzen auf Kahlschlagflächen und Waldrändern. Durch seine lange Blütezeit (Juni bis September) ist es für viele Blütenbesucher eine wichtige Pollen- und Nektarressource im ansonsten blütenarmen Spätsommer (MAURITZIO & SCHÄFER 1994). Zu seinen häufigsten Blütenbesuchern zählt die solitär lebende oligolektische Blattschneiderbiene Megachile lapponica. Sie sammelt Pollen nur an Pflanzen der Gattung Epilobium und bevorzugt dabei das schmalblättrige Weidenröschen (WESTRICH 1989). Aber auch Honigbienen, Apis mellifera, sind oft in großer Menge an diesen Blüten anzutreffen. Sie nutzen E. angustifolium vorwiegend als Nektarquelle (MAURITZIO & SCHÄFER 1994), sammeln aber auch Pollen auf den Blüten. Bei starkem Beflug durch die Honigbienen könnte es daher zu einer Verknappung der Ressource Pollen kommen. Dies könnte dazu führen, dass die Wildbienenweibchen für ihre Sammelflüge mehr Zeit und Energie aufwenden müssen. Im kritischen Fall einer Konkurrenz sollte auch die Aufzuchtrate und somit die Fitness von M. lapponica betroffen sein, deren Larven fast ausschließlich mit Epilobium-Pollen verpflegt werden. Auf einer Kahlschlagfläche im Kottenforst (Bonn) sollte untersucht werden, welche Insekten an den Blüten des schmalblättrigen Weidenröschens Pollen und/oder Nektar sammeln und welche Blütenbesucher gleichzeitig auch Blütenbestäuber sind. Vor allem aber sollte die Frage geklärt werden, ob es durch die Honigbiene zur Konkurrenz um den Pollen kommt.
We have been surveying a gypsy moth, Lymantria dispar (Lep., Lymantriidae), population in the oak forest of Klingenbach near Eisenstadt, Austria, since 1992. During the last gradation from 1993 to 1996, we studied the natural enemy complex at this site in comparison with other locations where no outbreak occurred (HOCH et al. 2001). During the latency years, an experimental study on the impact of predators on L. dispar pupal populations was performed (GSCHWANTNER et al. 2002). The population density was recorded regularly; in the winter 2001/02, the egg mass surveys indicated a rising population after seven years of latency. We used this opportunity to study the parasitoid complex in the progradation phase. This phase of gypsy moth population dynamics was not studied in our previous work. Moreover, it allowed us to repeat the investigation during the outbreak after 11 years.
Nach dem Abitur folgte eine Gartenbaulehre (Baumschule) mit anschließenden Gehilfenjahren. Während des sich daran anschließenden Gartenbaustudiums in Berlin (TFH) wurde parallel zum Studium in mehreren Gartenbaubetrieben gearbeitet, um den Praxisbezug nicht zu verlieren. Ein Pflanzenschutzstudium (M.Sc. Crop Protection) an der University of Reading (England) und ein Entomologiestudium an der Washington State University in Pullman, WA (USA) rundeten die akademische Ausbildung ab. In mehreren befristeten Arbeitsverträgenn, unter anderem bei der Fördergemeinschaft Integrierter Pflanzenschutz (Fördergemeinschaft Nachhaltige Landwirtschaft, Bonn), im Bereich humanitäre Hilfe mit verschiedenen Organisationen in Albanien im Rahmen des Kosovokonflikts und der GTZ (Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit Albanien), wurden wichtige Berufserfahrungen in verschiedenen Tätigkeitsfeldern gesammelt. Dann ging es zur Universität Gießen, um an einem befristeten EU-Forschungsprojekt (Diabrotica) mitzuarbeiten. Aufgrund der katastrophalen Arbeitsmarktlage wurde dann der Weg der Selbstständigkeit gewählt, um das eigene ’Schicksal’ selber in die Hand zu nehmen.
Spinnen und Weberknechte (Arachnida: Araneae, Opiliones) in Agrarlandschaften Nordostdeutschlands
(2006)
Große Gebiete Norddeutschlands sind durch offene Ackerlandschaften geprägt, die überwiegend intensiv genutzt werden. Durch die Liberalisierung des Welthandels und den damit verbundenen Abbau der Flächenförderung muss nach Alternativen zur bisherigen Nutzung gesucht werden. Offene Ackerlandschaften haben jedoch neben ihrer traditionellen Funktion für die Landwirtschaft auch einen großen Wert für die Belange der Wasserwirtschaft, des Naturschutzes und der Erholung. Bei der notwendigen Umorientierung in der Nutzung sollten diese Funktionen in Zukunft wesentlich stärker berücksichtigt werden. Eine besondere Bedeutung kommt dabei den ökologischen Leistungen der Ackerlandschaften zu, die bisher noch kaum untersucht wurden. Das Projekt EASE (finanziert vom BMBF, Projektträger DLR) soll dazu beitragen, die Voraussetzung für die zielführende Definition und Förderung ökologischer Leistungen im Ackerbau zu schaffen (vgl. HAMPICKE et al. 2005). Dazu werden extensive Bewirtschaftungsmethoden für ertragsarme und damit auflassungsbedrohte Ackerstandorte entwickelt, welche hinsichtlich ihres Faktoreinsatzes, ihrer Ertragshöhe und ihrer Artenausstattung Ähnlichkeit mit der traditionellen Bewirtschaftung vor dem Intensivierungsschub seit den 60er Jahren besitzen. Wichtige Kriterien sind dabei eine Reduzierung der Nutzungsintensität verbunden mit einem Verzicht auf Maximalerträge und Senkung der Kosten, bedarfsgerechte Nährstoff zufuhr bei Minimierung des Austrags und weitestgehender Verzicht auf chemische Pflanzenschutzmittel. Durch optimale Einbindung krautiger sowie dauerhafter Zwischenstrukturen (Hecken, Feldraine, Sölle, Schutzstreifen, Brachen) soll eine wirksame Verbesserung der Lebensraumsituation offenlandbewohnender Lebensgemeinschaften bewirkt werden. Als Zielgruppen zur Überprüfung wurden u.a. Arthropoden der Bodenoberfläche gewählt (Laufkäfer, Spinnen, Kurzflügler). Spinnen gehören in der Agrarlandschaft zu den potentiellen Gegenspielern schädlicher Insekten. In Getreidefeldern dominieren über weite Teile Europas hinweg Arten aus der Familie Linyphiidae und Lycosidae. Spinnen sind nicht von einzelnen Pflanzen- oder Tierarten abhängig, sondern sie sind eng an biotische (Raumstruktur der Vegetationsschicht) und abiotische Faktoren (Mikroklima) gebunden. Demzufolge reagieren sie schnell und stark auf die Veränderungen dieser Umweltparameter und bieten somit sehr gute Indikatoreigenschaften (z.B. NÄHRIG & HARMS 2003). Was Spinnen zu geeigneten Untersuchungsobjekten macht, ist die hohe räumliche Auflösung der ermittelten Daten. Im Gegensatz zu Wirbeltieren nämlich zeigen wirbellose Arthropoden schon auf relativ kleinen Untersuchungsflächen Wechselwirkungen zwischen Tier und Habitat an. Ziel dieser Arbeit ist die Darstellung der charakteristischen Dominanzstrukturen und die Biodiversitäts-Entwicklung der Spinnen und Weberknechte auf den Fruchtfolgeflächen innerhalb von drei Fangjahren (2001 bis 2003).
Deanolis sublimbalis SNELLEN (Lepidoptera: Pyralidae), the red banded mango caterpillar (RMBC), is a Southeast Asian insect species. It is now widely distributed throughout this region (India, Burma, Thailand, China, Brunei, Philippines, Indonesia, and Papua New Guinea) and was recently detected for the first time on mainland Australia, but so far has not been recorded in Pakistan, Nepal, and Malaysia (WATERHOUSE 1998). In Papua New Guinea (PNG) it is nowadays widely distributed throughout the mainland and islands (WATERHOUSE 1998). Although infestation levels of 40 – 50 % were recorded in the Philippines (TIPON 1979), very little is known about the biology of this pest, and there are only few references in the literature, the results differing significantly (WATERHOUSE 1998). Due to the contradictory opinions on the biology published, the following study was undertaken to obtain the basic information required for the development of an appropriate management technique for this pest. In particular, the fundamental data to clarify in the course of this study were: 1. life history and behaviour of RMBC, especially when mango is out of season. 2. search for other host plants of RMBC. 3. search for natural enemies of RMBC.
Die Gurkenblattlaus Aphis gossypii GLOVER (Hom., Aphididae) ist ein weltweit verbreiteter, polyphager Schädling, dessen Wirtspflanzenspektrum verschiedene Feld- und Gewächshauskulturen wie z. B. Malvaceen (Baumwolle, Hibiskus) und Curcurbitaceen (Gurken, Melonen, Zucchini) umfasst. In Europa stellt die Gurkenblattlaus einen wichtigen Schädling an Gurkenkulturen im Unterglasanbau dar (VAN SCHELT 1993) und sie tritt vermehrt auch an anderen Gewächshauskulturen auf (VAN STEENIS 1992). Aufgrund der Resistenzentwicklung von A. gossypii gegenüber zahlreichen chemischen Insektiziden gewinnt die biologische Bekämpfung unter Verwendung von Nützlingen zunehmend an Bedeutung. Bisher wurden der Parasitoid Aphelinus colemani VIERECK (Hym., Braconidae) und die räuberische Gallmückenlarve Aphidoletes aphidimyza RONDANI (Dipt., Cecidomyiidae) zur Bekämpfung dieser Blattlausart verwendet, jedoch mit nur mäßigen Erfolgen (VAN STEENIS 1994, VAN STEENIS & EL- KHAWASS 1995). TAKADA (2002) berichtet, dass die zwei Parasitoide Aphelinus asychis WALKER und Aphelinus varipes FÖRSTER (Hym., Aphelinidae) ein Potential zur biologischen Bekämpfung von A. gossypii an verschiedenen Gewächshauskulturen in Japan besitzen. Das Ziel der vorliegenden Studie war daher zu untersuchen, welcher dieser zwei Parasitoide zur biologischen Bekämpfung von A. gossypii an Gurken besser geeignet ist. Dazu wurden in Laborversuchen einige biologische Parameter wie Entwicklung, „host feeding“-Verhalten und Parasitierungsleistung beider Arten ermittelt und verglichen.
Der Gemeine Birnenblattsauger, Cacopsylla pyri (L.) (Homoptera: Psyllidae), ist ein wichtiger Schädling in der Birnenproduktion. Ende Februar beginnen die überwinternden Adulten mit der Eiablage. Zu Schäden, wie Ertragsverlusten und Fruchtverschmutzungen durch Honigtau, kommt es jedoch erst durch die zahlreichen Nymphen der dritten Generation. Die Bekämpfung erfolgt meist mit Insektizidbehandlungen gegen die Nymphen der ersten drei Generationen (BOVEY et al. 1979). Im ökologischen Anbau wird Rotenon eingesetzt, während für die integrierte Produktion verschiedene Mittel zur Verfügung stehen. Ein Nachteil dieser Insektizide sind die Nebenwirkungen auf nützliche Insekten, vor allem auf die spezialisierten Feinde (Anthocoris spp.) von C. pyri (HIGBEE & UNRUH 1994). Mit der “processed-kaolin particle film technology” (Produkt: Surround® WP, Engelhard Corporation) steht nun eine neue Bekämpfungsmöglichkeit zur Verfügung. Das Tonmineral Kaolin wurde im Obstbau ursprünglich zur Verhinderung von Sonnenbrand auf den Früchten eingesetzt (GLENN et al. 2002), wobei jedoch schnell festgestellt wurde, dass die Applikationen eine Wirkung gegen Insekten, wie Blattläuse (COTTRELL et al. 2002, WYSS & DANIEL 2004) oder C. pyri (PASQUALINI et al. 2002, PUTERKA et al. 2000, GLENN et al. 1999) haben. Da Kaolin die Insekten nicht tötet, sondern ausschließlich als physikalische Barriere bzw. repellent wirkt, sind die Nebenwirkungen auf nützliche Insekten gering. Das amerikanische Umweltministerium (EPA) stuft Kaolin als unschädlich für Nichtziel-Organismen ein (ANONYMUS 1999). Daher stellt Kaolin eine umweltfreundliche und nützlingsschonende Alternative zu den gegenwärtig verwendeten Insektiziden dar. Ziel dieser Untersuchung war es, die Wirkung von Kaolin auf C. pyri zu evaluieren und die verschiedenen Einsatzstrategien mit den herkömmlichen Bekämpfungsverfahren zu vergleichen, um eine alternative Bekämpfungsstrategie zu entwickeln.
Die gebräuchlichste und effektivste Methode zur Erfassung von Nachtfaltern ist der Lichtfang (MEIER 1992). Dieser Methode mangelt es allerdings an dem speziell in der Naturschutzpraxis wichtigen, unmittelbaren Flächenbezug. Dies liegt zum einen daran, dass es sich dabei um eine Anlockmethode handelt, zum anderen aber auch daran, dass bei Nachtfaltern noch weitgehend unbekannt ist, ob und inwieweit sich die Fluggebiete der Imagines mit den entsprechenden Präimaginalhabitaten decken. Aus diesen Gründen schlug MALICKY (1965: 371) vor, als Bezugsgröße von Lichtfangartenspektren gar nicht einzelne Biotope zu betrachten, sondern die „Gesamtheit der in der betreffenden Landschaft vorhandenen Biotope“, in denen dann alle Arten sicher bodenständig wären. Da bei naturschutzfachlichen Bewertungen aber normalerweise Biotope oder Biotopkomplexe und nicht Großlandschaften zu bewerten sind, wäre ein solcher biozönologischer Flächenbezug im praktischen Naturschutz kaum von Nutzen. In der vorliegenden Untersuchung wurde die mittels Lichtfang ermittelte räumliche Verteilung von Nachtfalterimagines mit der Verteilung ihrer Präimaginalstadien verglichen, um auf diesem Wege zu einer quantitativen Abschätzung des ökologischen Flächenbezugs von Lichtfangdaten zu gelangen.
Die paläarktische Weichwanze Dicyphus errans zeichnet sich unter anderem durch ihr sehr breites Spektrum von Beutetieren, (Wirts-)Pflanzen, Habitaten und besiedelten Klimabereichen aus. Die omnivore Lebensweise befähigt das Insekt zum „Switching“, dem Wechsel zwischen zwei trophischen Ebenen (COLL & GUERSHON 2002), und somit zum langfristigen Überleben in Pflanzenbeständen, auch unter Beutetiermangel oder –abwesenheit. Hervorzuheben ist die ausgesprochene Präferenz von D. errans für (glandulär) behaarte Pflanzen, die auf andere natürliche Gegenspieler, wie diverse Parasitoide, Vertreter der Coccinellidae und Syrphidae als physikalische und chemische Barrieren wirken (CORTESERO ET AL. 2000). Die räuberische Leistungsfähigkeit von D. errans fiel im Februar 2000 im Botanischen Garten der TU Dresden bei Schnittmaßnahmen an der Vitaceae Cissus njegerre GILG. auf. Neben D. errans war die Pflanze mit unzähligen ausgesaugten Planococcus citri RISSO besetzt. Seitdem wurde die Wanze hinsichtlich ihrer bionomischen Parameter beobachtet und experimentell untersucht (VOIGT 2005). Ein Teilaspekt der Forschungsarbeiten galt der Nahrungsaufnahme von D. errans. Es erfolgten Videodokumentationen zum spezifischen Verhalten und Experimente zur Verzehrleistung in Abhängigkeit von verschiedenen Beutetieren und Wirtspflanzen sowie von der Verfügbarkeit ergänzender Wasserquellen.
In diesem Beitrag sollen thesenhaft einige Bemerkungen zu den Inhalten, Möglichkeiten und Grenzen, sowie zu den Perspektiven der Erkundung von Standortszuständen ausgeführt werden. In Abgrenzung zur Biotopkartierung und Monitoring von Waldschäden und Pflanzenernährung ist zunächst eine Begriffbestimmung erforderlich. Standortszustände umfassen den variablen Teil der Standortseigenschaften. Je nach Weite der Definition fallen darunter: 1. Der Humuszustand anhand der wichtigsten chemischen Eigenschaften, 2. der Humuszustand anhand der Humusmorphologie, 3. die Bodenvegetation, 4. die Bodentiergemeinschaft, 5. der (obere) Mineralboden mit seinen veränderlichen Eigenschaften, 6. die Immissionsform, 7. das Bestandesklima (z.B. Epiphyten als Weiser der Luftfeuchtigkeit). Der Geländewasserhaushalt wird meist mit den stabilen Eigenschaften der forstlichen Kartierverfahren abgebildet, ist aber zunehmend als Zustandsgröße einzustufen.
Die nach dem zweiten Weltkrieg in Deutschland flächenhaft einsetzende Standortserkundung entwickelte sich in den westdeutschen Ländern der alten Bundesrepublik - der Länderhoheit der Forstverwaltung entsprechend - mit länderspezifischen Verfahren. Zwar besteht seit 1953 ein länderübergreifender Arbeitskreis Standortskartierung. Dieser Arbeitskreis verfolgte aber nur das Ziel, die Anspracheverfahren bundesweit abzustimmen; die Verfahren in den Grundzügen abzustimmen - ob mit Schwergewicht auf dem Standort oder der Vegetation oder auf gleichrangiger Kombination - und eine Vereinheitlichung der Klassifikation verfolgte er nicht. Dokumentiert ist diese Arbeitsweise in dem Buch Forstliche Standortsaufnahme, das zwischen 1958 und 1996 in 5 Auflagen erschienen ist. Aus dem Abschnitt „Die Verfahren der einzelnen Bundesländer“ sind die Unterschiede zwischen den Ländern ersichtlich. In den ostdeutschen, der ehemaligen DDR angehörigen Ländern entstand schon früh ein einheitliches Verfahren mit nur wenigen, nicht ganz überwundenen Unterschieden zwischen Tiefland sowie Hügel- und Bergland. Es unterscheidet sich aber von den Verfahren der westdeutschen Länder. Nur in der Standortsbeschreibung und Bodensystematik gab es bis Ende der fünfziger Jahre Zusammenarbeit. Mit der Zunahme bundesweiter und EU-weiter Auswertungen, z.B. jüngst bei der Bodenzustandserhebung, wird der Ruf nach einer bundesweit vergleichbaren Standortsbasis immer lauter. Da andererseits die Erkundung nach den länderspezifischen Verfahren weit fortgeschritten oder gar abgeschlossen ist, bleibt nur die Suche nach einer bundesweiten Rahmenklassifikation, in die alle Länderklassifikationen einfügbar sind. Als Einheiten einer solchen Rahmenklassifikation bieten sich Waldökotopgruppen an. In einer Waldökotopgruppe werden Standorte (Standortsformen usw.) vereinigt, die sich in ihrer Wirksamkeit für die Waldvegetation gleichen oder stark ähneln und die - auf der Standortsseite - aus der gleichen Kombination von ökologischer Nährkraft-, Feuchte-, Substrat- und Klimastufe bestehen. Die Stufenkombination sollte weitgehend natürliche Eigenschaften widerspiegeln; in die Nährkraftstufe könnten aber - zumindest vorerst - auch anthropogen leicht abgewandelte Eigenschaften eingehen.
Mit den Vereinbarungen der Konferenz von Rio 1992 haben sich die Unterzeichnerstaaten in Kapitel 15 der Agenda 21 dazu verpflichtet, die Biodiversität (= biologische Vielfalt) zu erhalten. Die Europäische Union hat dazu die Initiative Natura2000 ins Leben gerufen, deren wichtigstes Instrumentarium die Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (FFH-RL 92/43/EWG) darstellt. Im folgenden wird ein Vorschlag gemacht, wie die Biodiversität von Wald-Lebensräumen in Deutschland erhoben und bewertet werden könnte. Dies ist ein Beitrag zu einer Nationalen Strategie zum Schutz der Biologischen Vielfalt.
Ziel dieses Beitrags ist, den Einfluss der überschirmenden Baumarten auf die Artenzusammen-setzung der Waldbodenvegetation zu klären, beginnend vom reinen Buchenwald über abgestufte Mischungsverhältnisse bis hin zum reinen Fichtenbestand. Das für die Untersuchungsbestände gültige Waldbaukonzept der Landesforstverwaltung Baden-Württemberg soll hinsichtlich seiner Auswirkung auf die Waldbodenarten geprüft werden. Anhand der Ergebnisse werden Schlussfolgerungen für die forstliche Praxis abgeleitet.
Die fortschreitende Stickstoffsättigung infolge anhaltend hoher N-Einträge (BAYSTMLF 2004, BMVEL 2005) verändert den Stoffhaushalt von Wäldern tiefgreifend und führt je nach Standort mittel- bis langfristig zu Bodenversauerung, empfindlichen Nährelementverlusten und -imbalancen sowie Änderungen des Wuchs- und Konkurrenzverhaltens von Bestand und Bodenorganismen. Diese Prozesse sind durch zahlreiche Fallstudien gut dokumentiert (z.B. DISE et al. 1998, GUNDERSEN et al. 1998, ROTHE et al. 2002, BERNHARDT 2005) und werden in internationalen Langzeitmonitoring-Programmen (UN/ECE 1998; KÖLLING 1999, BORKEN & MATZNER 2004) verfolgt. Durch die chronischen N-Einträge wird jedoch nicht nur das Ökosystem Wald beeinträchtigt. Auch im Wasserkreislauf nachgeschaltete Systeme wie Grund- und Oberflächengewässer sind von der Stickstoffsättigung betroffen. Das Bayerische Landesamt für Wasserwirtschaft (BAYLFW) machte bereits 1992 darauf aufmerksam, dass die depositionsbedingte Nitratkonzentration in der Grundwasserabflussspende in Bayern rein rechnerisch im Mittel etwa 30 mg l-1 betragen müsste, wenn die Ökosysteme keinen Stickstoff zurückhalten würden (BAYLFW 1992). Aufgrund der großen Bedeutung der N-Sättigungsproblematik hat die Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft den N-Status des Waldes mit einer landesweiten Nitratinventur erfasst (GENSIOR et al. 2002, GENSIOR et al. 2004, MELLERT et al. 2005a,b). Neben der statistischen Übersicht über die Verhältnisse an den Inventurpunkten dient die Inventur der Regionalisierung des N-Status der Wälder mit einem stochastischen Modell, welches in Zusammenarbeit mit der TUM erarbeitet wurde. Das oberste Ziel ist es, mit der hieraus resultierende Karte Risikogebiete zu identifizieren. Die bayernweite Übersicht stützt sich auf die Nitratkonzentration im Boden in Verbindung mit flächenhaft vorliegenden Daten zu N-Deposition, Klima, Standort und Bestand. Die Basis für die Regionalisierung bilden die an 399 Inventurpunkten gewonnenen Ergebnisse (Bayern ohne Alpenraum). Zentraler Parameter und Zielgröße für die statistische Modellierung ist die Nitratkonzentration in der Bodenlösung unterhalb des Hauptwurzelraumes, die in den Jahren 2000/2001 im Rahmen der „Nitratinventur Bayern“ erhoben wurde. Die Ergebnisse der Nitratinventur und der Regionalisierung stellen die derzeit beste Grundlage für die großräumige Beurteilung der Boden- und Wasserschutzfunktion des Waldes in Deutschland dar und geben Hinweise für eine zielgerichtete Bewirtschaftung der Wälder.
Eine zielgerichtete Bewirtschaftung der Wälder im Hinblick auf die fortschreitende N-Sättigung fordert entsprechende Geoinformationen. Auf der Basis der Ergebnisse der Nitratinventur Bayern (Gensior et al 2003b, Mellert et al. 2005a) wurde eine Karte des Risikos erhöhter Nitratkonzentrationen für das Land Bayern erstellt (Mellert 2005c). Die Bayernkarte liefert Informationen über die durchschnittliche Situation in den forstlichen Wuchsgebieten und dient der Identifizierung von Problemregionen. Als Übersichtskarte kann sie jedoch die Bedürfnisse auf regionaler Ebene, z.B. für ein Wuchsgebiet, kaum befriedigen. Hierzu ist eine räumliche Präzisierung der Geodaten in einem detaillierten Maßstab erforderlich. Die bayernweite Regionalisierung basiert auf der in den Jahren 2001/2002 durchgeführten Nitratinventur im 8 x 8 km Raster (Level-I/BZE) an 399 Punkten im Flachland. Die Anzahl von Inventurpunkten in den einzelnen Wuchsgebieten ist daher sehr begrenzt. Zur Informationsverdichtung der kleinmaßstäbigen Bayernkarte auf den größeren Maßstab der Karte für den Großraum München wurden detaillierte Informationen aus einer 1998 durchgeführten Sickerwasserstudie (Rothe & Mellert 2004) herangezogen. Im vorliegenden Beitrag wird die Möglichkeit eines Downscalings durch ein genestets Verfahren vorgestellt. Die auf einem logistischem Regressionsmodell basierende Regionalisierung auf bayerischer Ebene (Meller et al. 2005c) wird hierbei mit den regionalen Daten durch ein multiples Regressionsverfahren verknüpft. Dank einer ins Projekt integrierten Pilotstudie zur Fernerkundung von Waldtypen konnte eine geeignete Waldkarte für den Raum München durch Klassifikation von Landsat-Daten bereit gestellt werden.
Die Definition der N-Sättigung von Wäldern wurde bisher überwiegend an N-Haushaltsgrößen geknüpft (ÅGREN & BOSATTA 1988, ABER et al. 1989, KÖLLING 1991, BML 2000). Aber auch mit vegetationskundlichen Methoden ist es möglich, Veränderungen des N-Status zu erkennen (ROST-SIEBERT & JAHN 1988, DIEKMANN & DUPRE 1997, BRUNET et al. 1998, DIEKMANN et al. 1999, FISCHER 1999, LAMEIRE et al. 2000, HOFMEISTER et al. 2002, BERNHARDT 2005). Dies geschieht oftmals mit Hilfe der Stickstoff- und Reaktions-Zeigerwerte nach Ellenberg (ELLENBERG et al. 2001). Sie können damit zur Indikation des Standortzustands von Wäldern und seiner Änderungen herangezogen werden. Im vorliegenden Aufsatz wurde untersucht, welchen Beitrag die Zeigerwerte der Bodenvegetation zur Vorhersage erhöhter Nitratkonzentration unter Wäldern leisten können. Die Nitratinventur Bayern (MELLERT et al. 2005a, 2005b), bei der auch die Bodenvegetation aufgenommen wurde, bot die Möglichkeit, das Indikatorpotential der Bodenvegetation als Zeiger für Nitratausträge zu prüfen. Die Analyse bietet überdies Ansatzpunkte, zwischen einem durch das Standortpotential bedingten Risiko und dem durch N-Depositionen als anthropogene Ursache für Nitratausträge zu unterscheiden. Zudem wurde geprüft, ob das zur Regionalisierung eingesetzte logistische Regressionsmodell (MELLERT et al. 2005c) durch die Hinzunahme der N-Zeigerwerte verbessert werden kann. Wegen der zu erwartenden Korrelation der Zeigerwerte mit den im Modell verwendeten Standortsindikatoren erhob sich insbesondere die Frage, ob der Zeigerwert die im Modell benutzten Prädiktoren lediglich (z.T.) ersetzt oder ob er die Prognosemöglichkeiten verbessert. Eine wirkliche Verbesserung der Vorhersage ist dann gegeben, wenn der N-Zeigerwert als zusätzlicher Prädiktor ins Modell aufgenommen werden kann und sich die unerklärte Varianz hierdurch signifikant verringert. Von praktischer Bedeutung könnten auch Korrelationen innerhalb der durch die Haupteffekte (Faktoren Wald- und Substrattyp) festgelegten Straten sein.
Ein Schwerpunktthema der AFSV-Tagung 2005 in Kaschubien war der „Methodenvergleich der Forst-lichen Standorts- und Vegetationskartierung“, den die „Arbeitsgruppe Waldtypologie“ der IUFRO im Jahr 1959 beschlossen hatte und der in den Jahren 1960 und 1961 durchgeführt wurde (BąKOWSKI 1971). Aktueller Anlass ist der derzeitige Versuch einer „Rahmenklassifikation der Waldstandorte Deutschlands“, wie er von KOPP (2004) in Heft 1 von Waldökologie online angeregt wurde. Auf der AFSV-Tagung wurden die drei im Waldgebiet von Kartuzy / Pommersche Seenplatte, damals ange-wandten Verfahren und ihre Fortentwicklung vorgestellt und diskutiert: 1. Phytosoziologische Methode (Kartierung der potenziellen natürlichen Vegetation; MATUSZKIEWICZ 1971), 2. Kombinierte Methode (Kartierung von Stamm- und Zustandseigenschaften; LANGGUTH et al. 1965, KOPP 1971), 3. Waldtypologische Methode (Standortskartierung nach der Methode des Forstlichen Forschungsin-stitutes in Warszawa, TRAMPLER et al. 1971). Aus den Diskussionen vor Ort ergab sich, dass ein Informationsdefizit über den heutigen Stand der letztgenannten Methode besteht. Die nachfolgenden Ausführungen sollen dieses Defizit beheben. Das polnische Verfahren war zum Zeitpunkt des IUFRO-Vergleiches 1960 sehr einfach gehalten. Die an-gewandte Methodik war in „Typy siedliskowe lasu“ (Standortstypen des Waldes), einer Arbeit von L. MROCZKIEWICZ und T. TRAMPLER (Prace IBL nr 250, PWRiL 1964) erläutert. In den letzten 40 Jahren wurde das Verfahren jedoch wesentlich weiter entwickelt und der kombinierten Methode deutlich an-geglichen. Heute wird die forstliche Standortkartierung in Polen durch die Anweisung für Forsteinrich-tungsarbeiten (Instrukcja urzadzania lasu, Teil 2) von 2003 sowie Standörtliche Grundlagen des Waldbaus (Siedliskowe podstawy hodowli lasu) von 2004 geregelt. Um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten, ist die Methodik in ihren Grundzügen beibehalten worden.
In the year 2004 the ASFV celebrated its 50th anniversary holding a conference in Sulczyno, Kartuzy. This event offered the possibility to give an actual overview of forest resources and forest functions in Poland. The excursions of the meeting focused on the fascinating, diversified forest landscape formed by the Pomeranian phase of the Baltic glaciation. The Kartuzy Forest District is situated in the heart of the Kashubian Lakeland and the moraine hills. The landscape is not only characterized by the natural occurrence of Baltic beech forests but also by high diversity of soils and meso- and microclimatic de-viations providing habitats for rare plant species, including some plants typical of mountain regions. The tree species combination of the District is formed by pine, spruce, and beech. The oldest parts of the forests are legally protected as nature reserves.
Das Verhältnis von Standort und Vegetation Wie sollte man das Verhältnis von Standort und Vegetation beschreiben? Viele Autoren bezeichnen den Standort als die „Gesamtheit der an einem bestimmten Ort auf die Vegetation wirkenden Einflüsse“ (u. a. GLAVAC 1996). Mit anderen Worten ist der Standort die Gesamtheit der Einwirkungen auf die Vegetation. Kann man sich das ähnlich wie in einem Billardspiel vorstellen? ...
Heteropteran communities in the canopies of Silver fir (Abies alba) and spruce (Picea abies) were studied at three lowland and three mountainous sites throughout Bavaria using flight-interception traps. At one lowland site sampling was extended to oak (Quercus petraea). A significantly higher number of species and specimens occurred on fir when compared to spruce. Including all sampled species, numbers on fir were even higher than on oak. Excluding tourists, oak was most species rich. Results demonstrate that fir, spruce, and oak harbour distinct communities. While specific communities including several rare species (e.g. Actinonotus pulcher, Psallus punctulatus) were found on fir, mainly generalists were found on spruce. Pinalitus atomarius, Cremnocephalus alpestris, Phoenicocoris dissimilis and Orius minutus significantly preferred fir. Therefore, with an increased cultivation of fir in lieu of spruce, an increase in Heteropteran diversity can be expected.
Urwald relict species – Saproxylic beetles indicating structural qualities and habitat tradition
(2005)
On the basis of the list of saproxylic beetles of Germany, the authors present a definition and list of “Urwald relict species”, comprising 115 beetles that are considered to be associated with primeval forest (“Urwald”) structures and features. We use the term “habitat tradition” to describe a continuity in supply of old growth dead wood and forest structures. The selection of species is made on behalf of the following criteria: relict records in Central Europe; attachment to continuity of deadwood resources and habitat tradition; continuity of old growth stand features like tree and deadwood maturity and di-versity; absence from cultivated Central European forest.
Die Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie der Europäischen Union von 1992 dient dem Ziel der Erhaltung und Förderung der biologischen Vielfalt. Sie bildet zusammen mit der Vogelschutz-Richtlinie die Grundlage für das Schutzsystem "Natura-2000", das die EU-Staaten dazu verpflichtet, einen länderübergreifenden Biotopverbund zu etablieren. In den Anhängen der Richtlinien wurde festgelegt, welche Arten und Lebensräume in Europa unter Schutz zu stellen sind ("Nature and Biodiversity" Homepage der EU). Bayern trägt aufgrund seiner geografischen Lage in Mitteleuropa vor allem für Waldlebensräume eine hohe Verantwortung. Wald ist daher auch mit etwa 450.000 ha (56%) deutlich überproportional an den gemeldeten FFH- und SPA-Gebieten beteiligt ("Natura-2000 im Wald"), zwei Drittel davon in den Alpen (Abb. 1). In den bayerischen Waldgebieten spielen Informationen über den Standort als Entscheidungsgrundlage für die Ausscheidung von FFH-Lebensraumtypen eine entscheidende Rolle.
Als natürliche Gegenspieler der Roßkastanienminiermotte Cameraria ohridella (Lepidoptera, Gracillariidae) haben vor allem Parasitoide Bedeutung. In Berlin wurden bisher im Rahmen eines vom Umweltentlastungsprogramm der Europäischen Gemeinschaft geförderten Forschungsprojektes 16 verschiedene Arten festgestellt. Dabei handelt es sich hauptsächlich um Erzwespen aus der Familie der Eulophidae, die an Larven und Puppen von C. ohridella parasitieren. Es sind polyphage Parasitoide, die auch von anderen Motten, Fliegen und Käfern mit ähnlicher Lebensweise bekannt sind und die unter natürlichen Umständen einen bedeutenden Beitrag zur Kontrolle dieser Minierer leisten. Sowohl die Parasitierungsrate als auch das Artenspektrum einzelner Parasitoidenkomplexe variierte in den Untersuchungsflächen innerhalb Berlins beträchtlich. Der Zeitpunkt der Erfassung der Parasitierung wie auch die unterschiedlichen Standortbedingungen haben dabei großen Einfluss auf das Ergebnis. Im Rahmen der Untersuchungen soll festgestellt werden, ob bestimmte heimische Parasitoidenarten für einen Einsatz oder zur Förderung im Sinne des biologischen Pflanzenschutzes in urbanen Gebieten geeignet sind.
Strategien zur Bekämpfung der Roßkastanienminiermotte (Cameraria ohridella) im urbanen Bereich
(2006)
Von einzelnen Ausnahmen abgesehen befällt die Rosskastanienminiermotte, Cameraria ohridella Deschka & Dimic 1986, die weißblühende Rosskastanie Aesculus hippocastanum L. Die Blütenpracht der Bäume im Frühjahr, die großen schattenspendenden Blätter im Sommer und die als Spielzeug begehrten Früchte im Herbst verhalfen der Rosskastanie zu großer Beliebtheit. Mittlerweile spielen die Bäume in Parks und entlang von Straßen eine ebenso bedeutende Rolle wie in privaten Gärten und sind aus vielen Städten in ganz Europa nicht mehr wegzudenken. Der kontinuierliche Massenbefall der Bäume durch die Kastanienminiermotte und die daraus resultierenden Folgekosten stellen deshalb vor allem im städtischen Siedlungsbereich nicht nur ein ästhetisches, sondern auch ein beträchtliches ökonomisches Problem dar, außerdem verlieren die Bäume bei starken Befall ihre wichtige stadtklimatische Funktion (BALDER, 2002). Im Projekt „BerlinCam“ werden Bekämpfungsmethoden gesucht, die den speziellen Bedürfnissen des Pflanzenschutzes im urbanen Grün gerecht werden sollen. Auf ihre Unbedenklichkeit gegenüber der Bevölkerung wird dabei genauso geachtet wie auf ihre Anwendbarkeit an stark frequentierten oder verkehrsbelasteten öffentlichen Flächen. Nicht zuletzt müssen die Bekämpfungsmaßnahmen auch modernen, hohen Umweltstandards genügen und trotz allem ökonomisch vertretbar sein. Im folgenden wird ein Beispiel aus dem Projekt vorgestellt, das zum jetzigen Zeitpunkt Ansatzpunkte für eine erfolgreiche Bekämpfung von C. ohridella im urbanen Bereich zeigen könnte. Dabei handelt es sich um die Anwendung von systemischen Pflanzenschutzmitteln als Depotverfahren. Diese Methode und die applizierten Produkte sind derzeit noch nicht in Deutschland zur Bekämpfung der Kastanienminiermotte zugelassen.
Informationen zu historischen Fraßschäden durch Forstinsekten konnten in der Vergangenheit allein über die Anlage von Langzeituntersuchungsflächen erhoben oder mit Hilfe von Jahrringanalysen abgeschätzt werden. Ein Langzeitmonitoring, wie es auch seit 1984 auf Level II - Flächen in Bundesforsten durchgeführt wird, ist allerdings mit hohem zeitlichen und finanziellem Aufwand verbunden und deckt zudem nur einen kurzen Zeitraum ab. Mittels Jahrringanalysen erhält man zwar weiter zurückreichende Informationen, diese sind jedoch mit einer gewissen Unsicherheit behaftet, da nur über ein Ausschlußverfahren klimatische bzw. abiotische Ursachen für Zuwachsstörungen ausgeschlossen werden. Eine Methode, mit der man direkt dort ansetzen kann, wo der Schaden passiert – an der Belaubung eines Baumes – war in der Vergangenheit nicht gegeben. Seit Anfang der 1990er Jahre ist dies jedoch mit dem sog. Nadelspurverfahren (KURKELA & JALKANEN 1990) möglich. Mit Hilfe dieser Technik kann die Benadelung von Koniferen retrospektiv entlang von Hauptachsen (Stamm, Äste) über das gesamte Lebensalter eines Baumes aufgedeckt werden, wobei die erhobenen Benadelungsparameter eine direkte Auskunft über Auffälligkeiten im enadelungsmuster geben (JALKANEN 1995, SANDER 1997) können.
The map of “Regional natural forest composition by main tree species” (WALENTOWSKI et al. 2001) depicts Bavaria as a region largely predominated by the European beech (Fagus sylvatica). Analyses of climatope, hygrotope and trophotope of fir-dominated regional natural units make evident that the reasons for the preponderance of the European silver fir (Abies alba) are edaphic. In terms of regeneration vigour, growth and yield the fir particularly dominates in habitats with a combination of humus cover, acid-oligotrophic topsoils and clayey or waterlogged subsoils, where the beech usually exhibits stunted and malformed growth forms. This ecological preference has the effect that Bavarian Abies alba-forests are restricted to small patches within a matrix of potential natural vegetation formed by mixed deciduous-coniferous mountain forests. Within European Natura 2000 areas Abies- forests should be recorded carefully as special habitats. Their transitional character between temperate beech forests (habitat type 9130) and boreal spruce forests (habitat type 9410), the ecological preference of Abies alba as an endangered tree species and their sensitivity against environmental stressors, including changes in forest structure, air quality, and climate, make them important objects for nature conservation.
Background The EGF receptor has been shown to internalize via clathrin-independent endocytosis (CIE) in a ligand concentration dependent manner. From a modeling point of view, this resembles an ultrasensitive response, which is the ability of signaling networks to suppress a response for low input values and to increase to a pre-defined level for inputs exceeding a certain threshold. Several mechanisms to generate this behaviour have been described theoretically, the underlying assumptions of which, however, have not been experimentally demonstrated for the EGF receptor internalization network. Results Here, we present a mathematical model of receptor sorting into alternative pathways that explains the EGF-concentration dependent response of CIE. The described mechanism involves a saturation effect of the dominant clathrin-dependent endocytosis pathway and implies distinct steady-states into which the system is forced for low vs high EGF stimulations. The model is minimal since no experimentally unjustified reactions or parameter assumptions are imposed. We demonstrate the robustness of the sorting effect for large parameter variations and give an analytic derivation for alternative steady-states that are reached. Further, we describe extensibility of the model to more than two pathways which might play a role in contexts other than receptor internalization. Conclusions Our main result is that a scenario where different endocytosis routes consume the same form of receptor corroborates the observation of a clear-cut, stimulus dependent sorting. This is especially important since a receptor modification discriminating between the pathways has not been found. The model is not restricted to EGF receptor internalization and might account for ultrasensitivity in other cellular contexts.
Die Naturraumerkundung nach KOPP, JÄGER & SUCCOW (1982) ist ein umfassendes landschaftsökologisches Methodenkonzept, auf welchem die forstliche Standortserkundung in Ostdeutschland basiert (siehe KOPP & SCHWANECKE 1994, SCHULZE & KOPP 1995) und auch bereits bei der Moorforschung breite Anwendung gefunden hat (siehe SUCCOW 1988, SUCCOW & JOOSTEN 2001). Mit der Naturraumerkundung lassen sich die Zusammenhänge zwischen Standort, Vegetation und Nutzung sehr gut erfassen, und bezüglich ökologischer Funktionen und Nutzbarkeit interpretieren. Deshalb wird die Methode auch bei anwendungsorientierten landschaftsökologischen Untersuchungen im Tienschan eingesetzt (GOTTSCHLING 2003). Im Folgenden werden Erfahrungen mit der in Mitteleuropa entwickelten Naturraumerkundung unter den Bedingungen des Tienschan-Gebirges in Mittelasien dargestellt.
Zur Biodiversität von Spinnen (Araneae) und Laufkäfern (Carabidae) auf sächsischen Ackerflächen
(2006)
Im Rahmen eines Forschungsprojektes der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft erfolgten zönologische Studien in vier praxisrelevanten Bewirtschaftungsvarianten. Das primäre Untersuchungsziel bestand in der Einschätzung des Förderprogramms „Umweltgerechte Landwirtschaft (UL)“ hinsichtlich seiner Effekte auf die Biodiversität typischer Ackerstandorte im Freistaat Sachsen. Unter anderem wurden dazu Laufkäfer (Coleoptera: Carabidae) und Webspinnen (Araneae) als Indikatoren genutzt. Über die ökologische Bewertung der verschiedenen Bewirtschaftungsvarianten hinaus wird die Nutzung der Biodiversität von Ackerflächen und deren Indikation anhand von Raubarthropoden und anderen Organismengruppen diskutiert.
Chemo-communication is an important mode of interaction within ecosystem. The living organism in the ecosystem can deliver signals to conspecifics, to co-organisms, and unintentionally to their enemies, by emitting the volatile organic compounds (VOCs) to the atmosphere. There are some insect-fungi-associations displaying interesting relationships. For example, some bark beetle species (PAINE et al. 1997) introduce fungi into the conifers during the attack process. Fungi take advantage by associating with the insect in transport to new trees and passage through the bark. Insects may get advantage by feeding on fungi and overcoming the tree defence. Questions arise how fungus vectoring insects can recognize the weakness of defense mechanism in the case to introduce the fungus to the host tree and successfully overcome the remaining defence mechanisms. The interspecific communication among insects, fungi and host trees are not completely clarified, but there was the evidence that a number of forest scolytids including species in the genera Scolytus, Dendroctonus, Hylurgops, Trypodendron and Tomicus can be attracted to the host volatile compounds (BYERS 1995).
Die Gefährdung der Eiche durch biotische Schaderreger ist in der einschlägigen Fachliteratur umfänglich beschrieben (u.a. PATOKA 1980, HARTMANN 1995, ALTENKIRCH et al. 2000). Im Jahr 2004 rückte die Fraßgesellschaft der Eiche im Zusammenhang mit den beobachteten „Austriebsdepressionen“ in den besonderen Fokus der Waldschutzüberwachung in Brandenburg. Im Mai 2004 gab es aus allen Ämtern für Forstwirtschaft Brandenburgs Meldungen über massive Austriebsstörungen, d.h. die Terminalknospen waren nur schwach entwickelt oder bereits abgestorben, nicht selten war die gesamte Triebspitze kaum noch lebensfähig. Die Untersuchung des Materials zeigte, dass keine primären pilzlichen Schaderreger und die Eichenfraßgesellschaft in unterschiedlichem Maß, zumeist aber mit sehr geringen Populationsdichten, an den Blattmasseverlusten beteiligt waren. Ursächlich schien die Austriebsstörung zu sein. Die überregionale Verbreitung der Schäden und die Symptomausprägung deuten auf eine abiotische Beeinträchtigung der Eichen hin. Die Annahme einer witterungsbedingten Schädigung ist nahe liegend, da im Rekordsommer“ 2003 mit über dem Durchschnitt liegenden Temperaturen, erheblichen Niederschlagsdefiziten und überdurchschnittlich hoher Sonnenscheindauer extreme Witterungsverhältnisse herrschten. Im Oktober 2003 kam es zu einem plötzlichen, gravierenden Temperatursturz. Überhöhte Temperaturen im Februar führten zu einer erneuten Belastung des Stoffwechsels der Eichen (HEYDECK & MÖLLER 2004).
Anfang Mai 2004 wurden die ersten Anzeichen für die Einschleppung einer invasiven gebietsfremden Art, des baumschädigenden Bockkäfers Anoplophora glabripennis, nach Bayern festgestellt. Ein Ahornbaum am Rande des Parkplatzes vom Friedhof in Neukirchen am Inn (Gemeinde Neuburg am Inn, Landkreis Passau) wies verdächtige Symptome wie Fehlstellen in der Belaubung und kraterförmige Vertiefungen (Eiablagegruben?) in seiner Rinde auf. In unmittelbarer Nachbarschaft zum Friedhof liegt zudem eine Spedition, bei der Granitsteine und andere Granitwaren, teilweise aus dem asiatischen Raum, umgeschlagen bzw. auf Holzpaletten auf dem Betriebsgelände längere Zeit gelagert werden. Von diesem Ahorn wurden verdächtige Aststücke entnommen und im Labor an der Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) in Freising vorsichtig aufgespalten. Es fanden sich Bohrgänge und Bockkäferlarven, die jedoch eine unterschiedliche Größe aufwiesen. Die dorsale Chitinplatte der Vorderbrust hatte aber die typische burgzinnenartige Form, die als morphologisches Bestimmungskriterium von A. glabripennis in der Literatur angegeben wird (HOYER et al. 2003). Zur eindeutigen Absicherung wurden die Larven an das Bundesamt und Forschungszentrum für Wald (BFW) in Wien geschickt. Die Kolleginnen und Kollegen aus Österreich hatten aufgrund des aufsehenerregenden Fundes von A. glabripennis in Braunau am Inn (Erstfund für Europa, 2001) inzwischen die größte Erfahrung in der sicheren Diagnose des Asiatischen Laubholzbockkäfers. Da bereits damals eine erhöhte Gefahr des „unerlaubten Grenzübertrittes“ ins 300 m entfernte bayerische Simbach am Inn bestand, waren schon Kontakte geknüpft und es wurde auch kollegiale Hilfe angeboten. Die schnelle und unbürokratische Hilfe führte beim Verdachtsfall in Neukirchen am Inn zu einer raschen Aufklärung. Über eine DNA-Analyse mittels PCR konnte in Wien innerhalb kürzester Zeit bestätigt werden, dass es sich bei den Larven um A. glabripennis handelte. Mit hoher Wahrscheinlichkeit stand auch fest, dass der Einschleppungsweg über die asiatischen Holzpaletten der Spedition abgelaufen sein musste. Wenn man eine einjährige Generationsdauer des Käfers in Mitteleuropa voraussetzt, dann war das Einschleppungsjahr 2003. Da aber bei den meisten Wirtsbäumen inzwischen sogar ein zweijähriger Zyklus angedacht wird, war die Einschleppung vermutlich schon 2002.
Für die Ernährung der Waldbiozönose spielt der Honigtau, das Exkret phloemsaugender Homopteren, eine wesentliche ernährungsphysiologische Rolle (ZÖBELEIN 1954a, b, WELLENSTEIN 1952). Insbesonders stehen Ameisen mit zahlreichen Spezies von Aphiden und Cocciden in mehr oder weniger enger trophobiotischer Beziehung, denn sie decken ihren Kohlenhydratbedarf fast ausschließlich durch den Honigtau ab (WELLENSTEIN 1952, BUCKLEY 1987; HÖLLDOBLER & WILSON 1990). Die Sesshaftigkeit und der Aufbau großer volkstarker Kolonien bei den forstlich bedeutsamen Waldameisen (Formica s.str.) in den gemäßigten Breiten ist wesentlich auf die trophobiotische Nutzung quantitativ besonders starker Honigtauerzeuger, wie etwa die Lachniden und Lecanien, zurückzuführen (GÖßWALD 1990). An der Fichte (Picea abies) leben 5 Lachnidenarten (Cinara spec.) und 2 Lecanienarten (Physokermes spec.), deren Beziehung zu Ameisen unterschiedlich stark ist (KLOFT et al. 1985). Die vorliegende Freilandstudie befasst sich mit der saisonalen Entwicklung von 2 koexistierenden Fichtenlachnidenarten – der obligatorisch myrmekophilen Cinara piceicola (CHOLODKOVSKY) und der fakultativ myrmekophilen Cinara pruinosa (HARTIG) – in Abhängigkeit des Besuches der Kleinen Roten Waldameise Formica polyctena FÖRSTER. Inwieweit eine interspezifische Konkurrenz der beiden Cinara-Arten um den Mutualisten F. polyctena vorherrscht, ist ebenso Gegenstand der Untersuchung.
Im Bereich der Baumkronen ist eine auffallend hohe biologische Vielfalt von Arthropoden zu finden. Nicht nur in naturnahen Räumen, sondern auch im unmittelbaren Siedlungsbereich kann diese Diversität nachgewiesen werden. Als Basis für den Naturschutz und die Biodiversitätsforschung sind kontinuierliche Beobachtungen notwendig. Parasitoide Hymenopteren spielen eine wichtige Rolle als Regulatoren im Naturhaushalt. Sie begrenzen das Auftreten wirtschaftlich bedeutender Schädlinge und sind somit ein Baustein im integrierten Pflanzenschutz. Die Reduktion von Pflanzenschutzmitteln trägt zur Schonung und Förderung von nützlichen Arthropoden, den räuberischen Insekten und parasitoiden Hymenopteren bei. Übersichten zur Biodiversität in Deutschland zeigen, dass im Bereich der sogenannten ´Schlupfwespen´ viele Gruppen für Deutschland nur wenig bearbeitet sind (DATHE et al. 2001), obwohl es sich bei den parasitoiden Hymenopteren neben den Coleopteren um die größte Insektengruppe überhaupt handelt. Die Chalcidoidea und die Ichneumonoidea stellen hier die größten Überfamilien der parasitoiden Hymenopteren. Weltweit liegt der Anteil der Chalcidoidea nach Arten bei 25%, in Deutschland bei 15%. In dieser Überfamilie finden sich die wichtigsten der in der biologischen Schädlingsbekämpfung genutzten Arthropoden: z.B. Encarsia formosa, die Gegenspielerin der ´Weißen Fliege´ im Gewächshaus oder Trichogramma-Arten als natürliche Feinde von Schadmotten. Insgesamt sind für Deutschland etwa 1.800 Chalcidoidea bekannt. Sie werden in 18 Familien unterteilt, wobei die Pteromaliden die größte Familie darstellen.
Two botanical pesticides, Neem Azal-T/S (NA) and Quassia amara, one biopesticide, Bacillus thuringiensis subsp. aizawai (Bta) and one combination of Bta + NA were tested against 2nd and 4th instar larvae of the noctuids Helicoverpa armigera (Hübner) and Spodoptera exigua (Hübner) on field beans under both laboratory and greenhouse conditions. The maximum mortality of 58 and 27 % was obtained in Bta + NA treatments in case of 2nd and 4th instar larvae of H. armigera under laboratory conditions followed by Bta (50 and 14 %) and NA (34 and 7 %) alone treatments. Under greenhouse conditions a mortality of 69 and 26 % was observed in case of Bta + NA treatments in 2nd and 4th instar larvae of H. armigera followed by Bta (67 and 20 %) and NA (56 and 10 %) alone. The mortality of H. armigera larvae was higher under greenhouse conditions. There was a significant difference in the mortality between 2nd and 4th instar larvae both under laboratory and greenhouse conditions. The mortality of H. armigera was higher in 2nd instar than in the 4th instar larvae in all treatments. Similar results were obtained in case of S. exigua both under laboratory and greenhouse conditions. The results indicate that Bta and NA have the potential to the control of H. armigera and S. exigua either independently or in combination, when used at the right stage of the field populations. The uassia-extracts tested did not show a high efficacy against larvae of H. armigera and S. exigua.
Die Nonne gehört zu den Kieferngroßschädlingen des norddeutschen Tieflandes. Bei Gradationen werden bisher zur Verhinderung bestandesbedrohender Fraßschäden großflächig Insektizide eingesetzt. Nach bisherigen Beobachtungen dauern Gradationen dieser Art in mitteleuropäischen Kiefernbestockungen meist nur 2 Vegetationsperioden. Als Ursachen für den Zusammenbruch einer Gradation werden Nahrungsmangel sowie der Ausbruch von Krankheiten genannt (WELLENSTEIN &. SCHWENKE 1978). Für das Überleben der Kiefern und damit den Erhalt der Bestände ist entscheidend, dass die jeweiligen Maitriebnadeln und Knospenanlagen vom Fraß der Larven verschont bleiben. Somit ist der Zeitpunkt des Zusammenbruchs der Gradation vor, während oder nach der Konsumption der neuen Nadeln im 2. Gradationsjahr für das Überleben der Wirtspflanze entscheidend. Das Ziel dieser Untersuchung war die Beschreibung möglicher Wechselwirkungen zwischen der Entnadelung der Kiefer im 1. und 2. Jahr des Fraßes und der Larvalentwicklung der Nonnen-Population.
Stechmücken der Art Stegomyia aegypti (ehemals Aedes aegypti, REINERT et al. 2004) sind die wichtigsten Überträger von Gelbfieber- und Dengueviren. Diverse Arten der Gattung Anopheles verbreiten die Erreger der Malaria. Bei Versuchen, Malaria, Gelbfieber und Dengue einzudämmen, wurden in den letzten Jahrzehnten wiederholt Kampagnen gegen Stechmücken geführt. Dabei wurden Insektizide vielfach flächendeckend ausgebracht. Dies führte kurzfristig zu geringeren Mückendichten, allerdings entwickelten sich auch vielerorts gegen diese Gifte resistente Mückenpopulationen. Anstelle des flächendeckenden Gifteinsatzes wird heute versucht, die Insektizide örtlich und zeitlich effektiv einzusetzen, um so die Gefahr weiterer Resistenzbildung zu minimieren und sowohl die Kosten als auch die Belastung für Umwelt und Bevölkerung möglichst gering zu halten. Um Insektizide zur richtigen Zeit gezielt ausbringen zu können, ist ein Monitoring der Mücken erforderlich. Mückenfallen, die durch optische Effekte und Duftstoffe gezielt anthropophile Stechmückenarten anlocken, sind für ein derartiges Bestandsmonitoring besonders geeignet. Auf der Suche nach attraktiven Duftstoffen, welche die Effektivität solcher Fallen erhöhen, wurde unter anderem auch 2-Undecanon getestet. In Verhaltensversuchen mit den anthropophilen Mückenarten Stegomyia aegypti und Anopheles stephensi konnte die Attraktivität dieser Substanz sowohl als Einzelreiz als auch in Kombination mit anderen Attraktanzien gezeigt und quantifiziert werden.
Mittelasien (Kasachstan, Kirgistan, Tadschikistan, Turkmenistan, Usbekistan) ist neben dem Mediterranraum das bedeutendste paläarkische Bienen-Diversitätszentrum (MICHENER 1979). POPOV (1957) schätzt für den Raum 1.200 Arten aus 70 Gattungen, die Gesamtzahl dürfte jedoch bei über 2.000 Arten liegen. Über die innere biogeographische Gliederung der Region und die Lage von Endemiezentren ist bei den Bienen jedoch kaum etwas bekannt (POPOV 1958, MARIKOVSKAYA 1999). Am Beispiel der Seidenbienengattung Colletes, die hier aufgrund ihres Artenreichtums sowie des breiten Spektrums besiedelter Lebensraumtypen und Klimagebiete repräsentativ für andere Bienengruppen behandelt wird, werden Verbreitungsbilder analysiert und Endemiezentren identifiziert. Faunistisches und biogeographisches Arbeiten in Mittelasien ist bis heute ein aufwändiges Unternehmen. Die Größe des Raumes – mit 4 Mio. km² fast halb so groß wie Europa –, die in vielen Regionen unterentwickelte Infrastruktur sowie die in vergangenen und gegenwärtigen bürokratischen Hemmnissen begründete schwierige Zugänglichkeit vieler Gebiete ist ursächlich für den unzureichenden Bearbeitungsstand vieler Taxa. Durch uneinheitliche Transliteration, Schreibfehler bei der Etikettierung und Umbenennung von Orten ist die Identifikation von Fundorten häufig schwierig und in einigen Fällen selbst unter Zuhilfenahme historischen Kartenmaterials unmöglich. Die begrenzte Verfügbarkeit lokalfaunistischer Literatur in deutschen Bibliotheken und die Sprachbarriere bei der Nutzung kyrillisch geschriebener Arbeiten sind ein weiteres Hindernis. Aufgrund dieser Schwierigkeiten und dem daraus resultierenden niedrigen Erfassungsgrad in weiten Teilen Mittelasien haben die hier vorgelegten Ergebnisse vorläufigen Charakter.
Anfang der 80er Jahre wurde zum ersten Mal von SIMOVA-TOSIC & FILEV (1985) in der Nähe des Ohrid Sees (Balkan) eine unbekannte Miniermotte bei einem Massenauftretten an Aesculus hippocastanum L. festgestellt. Die neue Art wurde von DESCHKA & DIMIC (1986) Cameraria ohridella genannt. Seit dieser Erstentdeckung der Motte am Balkan lässt sich eine rasche Ausbreitung des Schädlings in Europa beobachten. Aufgrund der inzwischen erfolgten zahlreichen Veröffentlichungen ist davon auszugehen, dass bis jetzt nahezu ganz Europa, ausgenommen Skandinavien, von der Motte besiedelt wurde. In Griechenland wurde die Motte 1996 von SKUHRAVY (1999) bei Florina (Nord Griechenland) erstmals festgestellt. Ziel der vorliegenden Arbeit war, Erkenntnisse über die Biologie der Motte in Griechenland zu gewinnen. Die durchgeführten Untersuchungen beziehen sich auf die Jahre 2001 bis 2004 und wurden im Rahmen des E.U. Programms CONTROCAM durchgeführt.
Seit 2001 wird in Belgien, Luxemburg und Rheinland-Pfalz der Befall augenscheinlich vitaler Buchen durch den Laubnutzholzborkenkäfer Trypodendron domesticum L. beobachtet (EISENBARTH et al. 2001). Die befallenen Bäume sind voll belaubt und weisen keine erkennbaren äußeren Verletzungen auf. Allerdings muss, entsprechend den bisherigen Erkenntnissen zur Brutraumfindung der Art (KERCK 1971, RAMISCH 1984), von einer individuellen Disposition der betroffenen Buchen ausgegangen werden. Die einzelbaum- bis gruppenweise Verteilung der befallenen Bäume innerhalb der Bestände stützt diese Vermutung. Die Bäume zeigen nicht die typischen Symptome der Buchenrindennekrose, deren erneutes Auftreten seit 1999 in der Region beobachtet wird. Das zeitlich und räumlich parallele Auftreten beider Krankheitsbilder macht einen Zusammenhang allerdings wahrscheinlich. Die Buchen werden vornehmlich an den nordexponierten Stammseiten im unteren Stammdrittel befallen. Der Befall ist in der Regel auf kleinflächige Stammpartien (< 1 m² Mantelfläche) beschränkt. Dieser Stehendbefall, durch die als Lagerholzschädling bekannte Art, ist ein grundlegend neues Schadbild, das bisher noch nicht beobachtet wurde. Die erfolgreiche Besiedlung vitaler Buchen durch pilzzüchtende Borkenkäfer wäre eine ernstzunehmende Gefahr für die mitteleuropäische Buchenwirtschaft und die Buchenwaldökosysteme.
Am Zoologischen Institut der Uni Heidelberg wurde bereits seit einigen Jahren an der Entwicklung einer biologischen Bekämpfungsstrategie gegen Maikäfer gearbeitet. Neben einem Bacillus thuringiensis-Stamm, der bei einigen Maikäfer-Verwandten wirksam ist (WAGNER & SCHNETTER 2001), wurde vor allem mit entomopathogenen Nematoden der Gattungen Steinernema und Heterorhabditis geforscht (BERNER & SCHNETTER 2001). Die Anfälligkeit der Larven sowohl des Feld- als auch des Waldmaikäfers gegenüber diesen Nematoden ist jedoch im Vergleich zu anderen Scarabaeiden, wie dem Gartenlaubkäfer (Phylloperta horticola), relativ gering (SULISTYANTO & EHLERS 1996), so dass auch die bisher durchgeführten Freilandversuche wenig Erfolg brachten (BERNER & SCHNETTER 2002). Neben der Suche nach möglichst infektiösen Nematodenarten und -stämmen ist für den Erfolg einer Nematodenapplikation im Freiland eine vorausgehende Systemanalyse des Standortes von entscheidender Bedeutung. Hierbei sind neben abiotischen Faktoren wie der Witterung und den Bodenverhältnissen auch biotische Faktoren wie dem Vorkommen von Pathogenen in der Engerling-Population zu erfassen. Insbesondere eine Vorinfektion der Engerling-Population kann einen falschen Wirkungsgrad der Nematoden vortäuschen, da unter diesen Bedingungen antagonistische oder synergistische Wechselwirkungen zwischen den latenten Pathogenen und den applizierten Nematoden zu erwarten sind. Ausgangspunkt der hier vorgestellten Arbeit war eine Engerling-Population des Waldmaikäfers (Melolontha hippocastani), die 1999 in der Nähe von Lorsch gefunden wurde und einen hohen Prozentsatz an Engerlingen aufwies, der mit Rickettsien (Rickettsiella popilliae) infiziert war. Aufgrund der hohen Dichte und der ausgeprägten Symptome der als „Lorscher Seuche“ bei Engerlingen bekannten Rickettsien-Infektion konnte die Krankheit bereits im Feld diagnostiziert werden (vgl. NIKLAS 1960).
Natürlicherweise war die Tanne (Abies alba) in den bayerischen Wäldern mit Anteilen von bis zu 20% vertreten (nach ROTHE & BORCHERT 2003). Seit 150 Jahren aber gehen die Tannenbestände in drastischem Ausmaß zurück, was nicht nur auf die wachsende Schadstoffbelastung der Luft, sondern auch auf hohe Wildbestände und die einseitige Waldbewirtschaftung zugunsten der Fichte (Picea abies) zurückzuführen ist. In jüngster Zeit wird seitens der Staatsforstverwaltung angestrebt, der Tanne ihren angestammten Platz in unseren Wäldern wieder einzuräumen (BAYERISCHES STAATSMINISTERIUM FÜR LANDWIRTSCHAFT UND FORSTEN 1993). Es stellt sich die Frage, welchen Beitrag die Tanne zur Biodiversität in Wäldern und speziell in Mischwäldern leistet. Frühere Untersuchungen beschrieben die Tannenfauna als artenarm im Vergleich mit anderen Baumarten (BÖHME 2001, BUCKING 1998), allerdings wurde die Kronenfauna dabei stets vernachlässigt. Da aber 90% eines Hochwaldes über der Reichhöhe eines Menschen liegt (BUßLER et al. 2004), sind Untersuchungen im Kronenraum höheren Straten für eine umfassende Aussage über die Fauna auf Bäumen von großer Bedeutung. Bis jetzt gibt es trotz des generell wachsenden Interesses an der Kronenfauna keine umfassenden Untersuchungen an Tanne (MÜLLER & GOSSNER 2004). Mit dem hier vorgestellten Projekt sollte begonnen werden, die Wissenslücke um die Insektenfauna in Tannenkronen zu schließen. Den xylobionten Käfern galt besondere Aufmerksamkeit, da sie als eine baumartengebundene Insektengruppe für vergleichendeUntersuchungen sehr gut geeignet und sowohl taxonomisch als auch ökologisch gut untersucht sind. Daneben wurden Heteroptera, Neuropterida und Hymenoptera bearbeitet .
Background Over the past years a variety of host restriction genes have been identified in human and mammals that modulate retrovirus infectivity, replication, assembly, and/or cross-species transmission. Among these host-encoded restriction factors, the APOBEC3 (A3; apolipoprotein B mRNA-editing catalytic polypeptide 3) proteins are potent inhibitors of retroviruses and retrotransposons. While primates encode seven of these genes (A3A to A3H), rodents carry only a single A3 gene. Results Here we identified and characterized several A3 genes in the genome of domestic cat (Felis catus) by analyzing the genomic A3 locus. The cat genome presents one A3H gene and three very similar A3C genes (a-c), probably generated after two consecutive gene duplications. In addition to these four one-domain A3 proteins, a fifth A3, designated A3CH, is expressed by read-through alternative splicing. Specific feline A3 proteins selectively inactivated only defined genera of feline retroviruses: Bet-deficient feline foamy virus was mainly inactivated by feA3Ca, feA3Cb, and feA3Cc, while feA3H and feA3CH were only weakly active. The infectivity of Vif-deficient feline immunodeficiency virus and feline leukemia virus was reduced only by feA3H and feA3CH, but not by any of the feA3Cs. Within Felidae, A3C sequences show significant adaptive selection, but unexpectedly, the A3H sequences present more sites that are under purifying selection. Conclusion Our data support a complex evolutionary history of expansion, divergence, selection and individual extinction of antiviral A3 genes that parallels the early evolution of Placentalia, becoming more intricate in taxa in which the arms race between host and retroviruses is harsher.
Manche mögen’s salzig : Anpassungsstrategien und Biotechnologie Salz liebender Mikroorganismen
(2008)
Sie lieben extreme Bedingungen: Einige leben in tiefen Gesteinsschichten oder ohne Licht und Sauerstoff an kochend heißen Quellen der Tiefsee, andere bevorzugen die eisigen Temperaturen der Polargebiete, und wieder andere fühlen sich erst richtig wohl in kochender Schwefelsäure. Doch wie passen sich Mikroorganismen an diese extremen Bedingungen an? Die Forschung hat darauf bereits Antworten gefunden, die sich auch biotechnologisch nutzen lassen.
Ohne das Eingreifen des Menschen wäre Mitteleuropa fast ein reines Waldgebiet. Noch heute beheimaten die Wälder eine große Vielfalt an Pflanzen und Tieren, die für diese Region spezifisch sind. Regionale Besonderheiten gehen aber verloren, je mehr Menschen in die Ökosysteme eingreifen: So unterscheiden sich die Pflanzenarten auf der North Charles Street in Baltimore nur wenig von denjenigen der Mainzer Landstraße in Frankfurt. Gleichzeitig verdrängen zugewanderte und eingeschleppte Arten heimische Tiere und Pflanzen. Allerdings gibt es auch im Frankfurter Stadtgebiet echte Horte der Biodiversität.
From sea to land and beyond : new insights into the evolution of euthyneuran Gastropoda (Mollusca)
(2008)
Background The Euthyneura are considered to be the most successful and diverse group of Gastropoda. Phylogenetically, they are riven with controversy. Previous morphology-based phylogenetic studies have been greatly hampered by rampant parallelism in morphological characters or by incomplete taxon sampling. Based on sequences of nuclear 18S rRNA and 28S rRNA as well as mitochondrial 16S rRNA and COI DNA from 56 taxa, we reconstructed the phylogeny of Euthyneura utilising Maximum Likelihood and Bayesian inference methods. The evolution of colonization of freshwater and terrestrial habitats by pulmonate Euthyneura, considered crucial in the evolution of this group of Gastropoda, is reconstructed with Bayesian approaches. Results We found several well supported clades within Euthyneura, however, we could not confirm the traditional classification, since Pulmonata are paraphyletic and Opistobranchia are either polyphyletic or paraphyletic with several clades clearly distinguishable. Sacoglossa appear separately from the rest of the Opisthobranchia as sister taxon to basal Pulmonata. Within Pulmonata, Basommatophora are paraphyletic and Hygrophila and Eupulmonata form monophyletic clades. Pyramidelloidea are placed within Euthyneura rendering the Euthyneura paraphyletic. Conclusion Based on the current phylogeny, it can be proposed for the first time that invasion of freshwater by Pulmonata is a unique evolutionary event and has taken place directly from the marine environment via an aquatic pathway. The origin of colonisation of terrestrial habitats is seeded in marginal zones and has probably occurred via estuaries or semi-terrestrial habitats such as mangroves.
Poster presentation In pharmaceutical research and drug development, machine learning methods play an important role in virtual screening and ADME/Tox prediction. For the application of such methods, a formal measure of similarity between molecules is essential. Such a measure, in turn, depends on the underlying molecular representation. Input samples have traditionally been modeled as vectors. Consequently, molecules are represented to machine learning algorithms in a vectorized form using molecular descriptors. While this approach is straightforward, it has its shortcomings. Amongst others, the interpretation of the learned model can be difficult, e.g. when using fingerprints or hashing. Structured representations of the input constitute an alternative to vector based representations, a trend in machine learning over the last years. For molecules, there is a rich choice of such representations. Popular examples include the molecular graph, molecular shape and the electrostatic field. We have developed a molecular similarity measure defined directly on the (annotated) molecular graph, a long-standing established topological model for molecules. It is based on the concepts of optimal atom assignments and iterative graph similarity. In the latter, two atoms are considered similar if their neighbors are similar. This recursive definition leads to a non-linear system of equations. We show how to iteratively solve these equations and give bounds on the computational complexity of the procedure. Advantages of our similarity measure include interpretability (atoms of two molecules are assigned to each other, each pair with a score expressing local similarity; this can be visualized to show similar regions of two molecules and the degree of their similarity) and the possibility to introduce knowledge about the target where available. We retrospectively tested our similarity measure using support vector machines for virtual screening on several pharmaceutical and toxicological datasets, with encouraging results. Prospective studies are under way.
Background Differential expression of genes can be regulated on many different levels. Most global studies of gene regulation concentrate on transcript level regulation, and very few global analyses of differential translational efficiencies exist. The studies have revealed that in Saccharomyces cerevisiae, Arabidopsis thaliana, and human cell lines translational regulation plays a significant role. Additional species have not been investigated yet. Particularly, until now no global study of translational control with any prokaryotic species was available. Results A global analysis of translational control was performed with two haloarchaeal model species, Halobacterium salinarum and Haloferax volcanii. To identify differentially regulated genes, exponentially growing and stationary phase cells were compared. More than 20% of H. salinarum transcripts are translated with non-average efficiencies. By far the largest group is comprised of genes that are translated with above-average efficiency specifically in exponential phase, including genes for many ribosomal proteins, RNA polymerase subunits, enzymes, and chemotaxis proteins. Translation of 1% of all genes is specifically repressed in either of the two growth phases. For comparison, DNA microarrays were also used to identify differential transcriptional regulation in H. salinarum, and 17% of all genes were found to have non-average transcript levels in exponential versus stationary phase. In H. volcanii, 12% of all genes are translated with non-average efficiencies. The overlap with H. salinarum is negligible. In contrast to H. salinarum, 4.6% of genes have non-average translational efficiency in both growth phases, and thus they might be regulated by other stimuli than growth phase. Conclusions For the first time in any prokaryotic species it was shown that a significant fraction of genes is under differential translational control. Groups of genes with different regulatory patterns were discovered. However, neither the fractions nor the identity of regulated genes are conserved between H. salinarum and H. volcanii, indicating that prokaryotes as well as eukaryotes use differential translational control for the regulation of gene expression, but that the identity of regulated genes is not conserved For 70 H. salinarum genes potentiation of regulation was observed, but for the majority of regulated genes either transcriptional or translational regulation is employed.
Background The phylogenetic tree of Galliformes (gamebirds, including megapodes, currassows, guinea fowl, New and Old World quails, chicken, pheasants, grouse, and turkeys) has been considerably remodeled over the last decades as new data and analytical methods became available. Analyzing presence/absence patterns of retroposed elements avoids the problems of homoplastic characters inherent in other methodologies. In gamebirds, chicken repeats 1 (CR1) are the most prevalent retroposed elements, but little is known about the activity of their various subtypes over time. Ascertaining the fixation patterns of CR1 elements would help unravel the phylogeny of gamebirds and other poorly resolved avian clades. Results We analyzed 1,978 nested CR1 elements and developed a multidimensional approach taking advantage of their transposition in transposition character (TinT) to characterize the fixation patterns of all 22 known chicken CR1 subtypes. The presence/absence patterns of those elements that were active at different periods of gamebird evolution provided evidence for a clade (Cracidae + (Numididae + (Odontophoridae + Phasianidae))) not including Megapodiidae; and for Rollulus as the sister taxon of the other analyzed Phasianidae. Genomic trace sequences of the turkey genome further demonstrated that the endangered African Congo Peafowl (Afropavo congensis) is the sister taxon of the Asian Peafowl (Pavo), rejecting other predominantly morphology-based groupings, and that phasianids are monophyletic, including the sister taxa Tetraoninae and Meleagridinae. Conclusions The TinT information concerning relative fixation times of CR1 subtypes enabled us to efficiently investigate gamebird phylogeny and to reconstruct an unambiguous tree topology. This method should provide a useful tool for investigations in other taxonomic groups as well.
Background Today it is widely accepted that plastids are of cyanobacterial origin. During their evolutionary integration into the metabolic and regulatory networks of the host cell the engulfed cyanobacteria lost their independency. This process was paralleled by a massive gene transfer from symbiont to the host nucleus challenging the development of a retrograde protein translocation system to ensure plastid functionality. Such a system includes specific targeting signals of the proteins needed for the function of the plastid and membrane-bound machineries performing the transfer of these proteins across the envelope membranes. At present, most informations on protein translocation are obtained by the analysis of land plants. However, the analysis of protein import into the primitive plastids of glaucocystophyte algae, revealed distinct features placing this system as a tool to understand the evolutionary development of translocation systems. Here, bacterial outer membrane proteins of the Omp85 family have recently been discussed as evolutionary seeds for the development of translocation systems. Results To further explore the initial mode of protein translocation, the observed phenylalanine dependence for protein translocation into glaucophyte plastids was pursued in detail. We document that indeed the phenylalanine has an impact on both, lipid binding and binding to proteoliposomes hosting an Omp85 homologue. Comparison to established import experiments, however, unveiled a major importance of the phenylalanine for recognition by Omp85. This finding is placed into the context of the evolutionary development of the plastid translocon. Conclusion The phenylalanine in the N-terminal domain signs as a prerequisite for protein translocation across the outer membrane assisted by a primitive translocon. This amino acid appears to be optimized for specifically targeting the Omp85 protein without enforcing aggregation on the membrane surface. The phenylalanine has subsequently been lost in the transit sequence, but can be found at the C-terminal position of the translocating pore. Thereby, the current hypothesis of Omp85 being the prokaryotic contribution to the ancestral Toc translocon can be supported.
Rezensionen zu: Thomas Junker : Die Evolution des Menschen. Verlag C. H. Beck, München 2006 ISBN 978-3-406-53609-0, 127 Seiten, 7,90 Euro. Guillaume Lecointre, Hervé Le Guyader : Biosystematik. Verlag Springer, Heidelberg 2006. ISBN 978-3-540-24037-2. 696 Seiten, 39,95 Euro. Ulrich Kutschera : Evolutionsbiologie. 2. Auflage, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart 2006. ISBN 978-3-8252-8318-6 303 Seiten, 39,90 Euro. Volker Knoop, Kai Müller : Gene und Stammbäume. Verlag Elsevier/Spektrum, München 2006 ISBN 978-3-8274-1642-1. 310 Seiten, 29,50 Euro.
Die Paläoanthropologie beschäftigt sich mit der Erforschung der Ursprünge und der Evolution des Menschen. Die Vermittlung dieser Forschungsergebnisse in deutschen Schulen stellt eine wichtige Aufgabe dar und ist curricularer Bestandteil der Sekundarstufe I und II. Ein zentrales Anliegen des »Hominids for Schools«-Projekts ist es, die Vermittlung dieses Wissens nicht nur in Deutschland zu fördern, sondern auch dort, wo die Menschheitsgeschichte begann – in Afrika, der Wiege der Menschheit. Doch ein Schädelabguss allein bereichert noch nicht den Biologie- oder Evolutionsunterricht. Gefragt sind fachdidaktische Konzepte, die Schülern die neuesten Forschungsergebnisse inhaltlich näher bringen und buchstäblich begreifbar machen. An dieser Stelle ist die Kooperation zwischen Fachwissenschaft und Fachdidaktik unverzichtbar. Der vom Forschungsinstitut Senckenberg und dem Institut für Didaktik der Biowissenschaften gemeinsam entwickelte Lernkoffer ist ein Beispiel für fruchtbare Entwicklungsforschung, die zu den grundlegenden Aufgaben einer inhaltsorientierten Fachdidaktik gehört. Ausgangspunkt für das »Hominids for Schools«-Projekt war die Idee des Paläoanthropologen Prof. Dr. Friedemann Schrenk vom Forschungsinstitut Senckenberg, die Bildung in Afrika zu fördern und einen interkulturellen Dialog zwischen deutschen und afrikanischen Partnerschulen anzuregen. Als Basis dienen Fossilien von Hominiden, die zu den ältesten Vorfahren des heutigen Menschen gezählt werden, und zwar Nachbildungen eines Schädels und eines Unterkiefers. Der Schädel gehört zu dem in Kenia gefundenen Turkana Boy, einem Homo erectus. Der Unterkiefer ist einem Homo rudolfensis zuzuordnen. Er stammt aus Malawi und stellt mit einem Alter von 2,5 Millionen Jahren das älteste Fundstück der Gattung Homo dar: UR 501 – so die Katalognummer des fossilen Urahns [siehe auch Stefanie Müller »Wissenschaftsvermittlung in der Wiede der Menschheit«, Forschung Frankfurt 2 – 3/2006]. Friedemann Schrenk, der seit über 20 Jahren auf dem afrikanischen Kontinent nach den Überresten unserer Vorfahren gräbt, fand mit seinem Team 1992 den Unterkiefer in Malawi. Der von Schrenk gegründete Verein »Uraha Foundation Germany « setzt sich für die Förderung von Wissenschaft und Forschung in und über Afrika ein. Im Rahmen des »Hominids for Schools«-Programms können deutsche Schulen über den Erwerb von Abgüssen zusätzliche Kopien für afrikanische Partnerschulen mitfinanzieren. In dem Beitrag von 150 Euro für einen Abguss des Unterkiefers von UR 501 sowie 350 Euro für den Abguss des Schädels des Turkana Boy ist die kostenlose Lieferung weiterer Abgüsse an zwei afrikanische Partnerschulen enthalten. Diese verfügen aufgrund eingeschränkter finanzieller Mittel nicht über die Möglichkeit, das Material selbst zu erwerben. Gerade die Lehr- und Lernmaterialausstattung ist an vielen afrikanischen Schulen, besonders in ländlichen Gebieten, mehr schlecht als recht. ...
Die vorliegende Untersuchung wurde im Rahmen des Verbundprojekts „BIOTA West Afrika“ durchgeführt und befasst sich mit der raum/zeitlichen Analyse der Landbedeckung und der räumlichen Modellierung von Mustern der Pflanzenvielfalt in drei Untersuchungsgebieten in Burkina Faso und Benin. Der erste Teil der Untersuchung beinhaltet die Dokumentation und Analyse der Landbedeckung und Landnutzung und ihrer raum/zeitlichen Veränderungen entlang eines Klimagradienten vom ariden Norden Burkina Fasos bis in den semiariden Norden Benins. Auf der Basis von multitemporalen LANDSAT - Satellitendaten und umfangreichen Geländedaten werden im sahelischen und den sudanischen Untersuchungsgebieten Karten der Landbedeckung mit hoher räumlicher und thematischer Auflösung erstellt. Je nach Untersuchungsgebiet können zwischen zehn und fünfzehn Landbedeckungsklassen differenziert werden. Die Gesamtklassifikationsgüte erreicht Werte zwischen 74% und 87%. In den sudanischen Untersuchungsgebieten werden Landnutzungsveränderungen mit Hilfe von LANDSAT - Satellitendaten, Luftbildern und Geländedaten über einen Zeitraum von ca. 15 Jahren (1986 – 2001) dokumentiert. Für beide Untersuchungsgebiete werden gravierende Landnutzungsveränderungen festgestellt. Der Anteil der ackerbaulich genutzten Fläche steigt für das nordsudanische Untersuchungsgebiet von 17% auf 41% und für das südsudanische Untersuchungsgebiet von 10% auf 14%. Im Mittelpunkt des zweiten Teils dieser Untersuchung steht die Frage nach den räumlichen Mustern der Pflanzenvielfalt und ihrer zeitlichen Veränderungen in den Untersuchungsgebieten der Sahel-, der Nord- und Südsudanzone. Zur Bearbeitung dieser Aufgabenstellungen kommt ein breites Methodenspektrum zur Anwendung. Kernstück der Untersuchung ist die Entwicklung eines verbesserten methodischen Ansatzes der Biodiversitätsmodellierung. Dazu werden bereits existierende räumliche Modellierungsansätze durch die Einbindung von Satellitendaten weiterentwickelt. Auf der Basis von georeferenzierten botanischen Daten (aktuell über 4500 pflanzensoziologische Aufnahmen mit insgesamt 104000 Datensätzen) werden für das sahelische, nord- und südsudanische Untersuchungsgebiet modellierte Verbreitungskarten von 138, 123 und 165 Pflanzenarten erstellt. Die Güte der Karten wird auf der Basis von unabhängigen Geländedaten überprüft. Die einzelnen Verbreitungskarten werden gebietsweise zusammengefasst, so dass im Ergebnis für jedes Untersuchungsgebiet eine hochauflösende Karte der Pflanzenvielfalt vorliegt. Im Rahmen einer Fallstudie werden die zeitlichen Veränderungen der Verbreitungsgebiete von Nutzbaumarten über einen Zeitraum von 13 Jahren untersucht. Es werden aktuelle und historische Verbreitungsgebiete der Nutzbaumarten auf der Basis von hochauflösenden Satellitendaten modelliert und die Veränderungen der Verbreitungsgebiete vor dem Hintergrund des Landnutzungswandels im Untersuchungsgebiet analysiert. Für 17 der 18 untersuchten Baumarten werden rückgängige Verbreitungsgebiete beobachtet.
In den hoch entwickelten Industriestaaten wird seit längerem eine dramatische Veränderung der Bevölkerungsstruktur beobachtet. Bei einer Erhöhung der Lebenserwartung und einer gleichzeitigen Abnahme der Geburtenrate verschiebt sich das Verhältnis von jungen zu alten Individuen immer mehr hin zu den Älteren. Längst wird von einem »Ergrauen« oder gar einer »Vergreisung« Europas gesprochen. Hieraus ergeben sich bereits heute schwerwiegende Probleme für die bestehenden Sozial- und Gesundheitssysteme. Diese drohen sich in der Zukunft dramatisch zu verschärfen. Eine Entlastung wird sicher nur dann erreicht werden können, wenn es gelingt, das Auftreten gesundheitlicher Beeinträchtigungen und Erkrankungen nachhaltig zu verhindern oder zumindest zu verzögern und damit eine Verbesserung der Lebensqualität in fortgeschrittenen Lebensabschnitten zu gewährleisten. Entscheidende Voraussetzung zum Erreichen dieser Ziele ist ein grundlegendes Verständnis der Mechanismen biologischen Alterns.
Ob das Alter ein Segen oder ein Fluch ist, darüber gehen seit der Antike die Meinungen auseinander, und es hat nicht an Versuchen gefehlt, für die doch unleugbaren Gebrechen und Gebresten die Gegenrechnung aufzumachen. Auf der einen Seite also Verfall des Körpers, Krankheit, Nachlassen oder Absterben der Sinnesvermögen und des fleischlichen Begehrens, auf der anderen Seite dafür aber Weisheit, Gelassenheit, Gemütsruhe, Abgeklärtheit, Milde, vielleicht Heiterkeit, da nichts mehr erreicht werden will. Prudentia – Klugheit – und Sophrosyne – Beherrschung der Begierden durch Vernunft und Besonnenheit – heißen die altersgemäßen Stichwörter, die vielleicht sogar Handlungsspielräume eröffnen, die den früheren Lebensaltern fehlten. ...
The experience of pain is mediated by a specialized sensory system, the nociceptive system. There is considerable evidence that the cGMP/cGMP kinase I (cGKI) signaling pathway modulates the nociceptive processing within the spinal cord. However, downstream targets of cGKI in this context have not been identified to date. In this study we investigated whether cysteine-rich protein 2 (CRP2) is a downstream effector of cGKI in the spinal cord and is involved in nociceptive processing. Immunohistochemistry of the mouse spinal cord revealed that CRP2 is expressed in superficial laminae of the dorsal horn. CRP2 is colocalized with cGKI and with markers of primary afferent C fibers. Importantly, the majority of CRP2 mRNA-positive dorsal root ganglion (DRG) neurons express cGKI and CRP2 is phosphorylated in a cGMP-dependent manner. To elucidate the functional role of CRP2 in nociception, we investigated the nociceptive behavior of CRP2-deficient (CRP2-/-) mice. Touch perception and acute thermal nociception were unaltered in CRP2-/- mice. However, CRP2-/- mice showed an increased nociceptive behavior in models of persistent pain as compared to wild type mice. Intrathecal administration of cGKI activating cGMP analogs increased the nociceptive behavior in wild type but not in CRP2-/- mice, indicating that the presence of CRP2 was essential for cGMP/cGKI-mediated nociception. These data indicate that CRP2 is a new downstream effector of cGKI-mediated spinal nociceptive processing and point to an inhibitory role of CRP2 in the generation of inflammatory pain.
cGMP- and cAMP-dependent protein kinases (cGK and cAK) mediate the inhibitory effects of endothelium-derived messenger molecules nitric oxide and prostacyclin on platelets. To understand the mechanisms involved in platelet inhibition we searched for new substrates of cGK and cAK. We identified Rap1GAP2, the only GTPase-activating protein of Rap1 in platelets. Rap1 is a guanine-nucleotide binding protein that controls integrin activity, platelet adhesion and aggregation. Rap1GAP2 is required to turn over Rap1-GTP to Rap1-GDP resulting in the inactivation of integrins and reduced cellular adhesion. Using phospho-specific antibodies we demonstrate phosphorylation of endogenous Rap1GAP2 on serine 7 by cGK and cAK in intact platelets. Yeast-two-hybrid screening revealed an interaction of the phosphoserine/-threonine binding adapter protein 14-3-3 with Rap1GAP2, and we mapped the 14-3-3 binding site to the N-terminus of Rap1GAP2 close to the cGK/cAK phosphorylation site. We could show that 14-3-3 binding to Rap1GAP2 requires phosphorylation of serine 9. Platelet activation by ADP and thrombin treatment induces Rap1GAP2 serine 9 phosphorylation and enhances the attachment of 14-3-3 to Rap1GAP2. In contrast, phosphorylation of serine 7 by cGK/cAK leads to the detachment of 14-3-3. Furthermore, Rap1GAP2 serine 7 phosphorylation correlates with the inhibition of Rap1-GTP formation by cGMP and cAMP in platelets. Cell adhesion experiments provide additional evidence that Rap1GAP2 is activated by the detachment of 14-3-3. Point mutants of Rap1GAP2 deficient in 14-3-3 binding inhibit Rap1-mediated cell adhesion significantly stronger than a Rap1GAP2 mutant that binds 14-3-3 constitutively. Our findings define a novel regulatory mechanism that might contribute to both platelet activation and endothelial inhibition of platelet adhesion and aggregation.
Oxidative stress attenuates the NO-cGMP pathway, e.g. in the vascular system, through scavenging of free NO radicals by superoxide O2•-, by inactivation of soluble guanylyl cyclase (sGC) via oxidation of its central Fe2+ ion, and by down-regulation of sGC protein levels. While the former pathways are well established, the molecular mechanisms underlying the latter are still obscure. Using oxidative sGC inhibitor ODQ we demonstrate rapid down-regulation of sGC protein in mammalian cells. Co-incubation with proteasomal inhibitor MG132 results in accumulation of ubiquitinated sGC whereas sGC activator BAY 58–2667 prevents ubiquitination. ODQ-induced down-regulation of sGC is mediated through selective ubiquitination of its b subunit, and BAY 58–2667 abrogates this effect. Ubiquitination of sGC-b is dramatically enhanced by E3 ligase CHIP. Our data indicate that oxidative stress promotes ubiquitination of sGC b subunit through E3 ligase CHIP, and that sGC activator 58–2667 reverts this effect, most likely through stabilization of the heme-free b subunit. Thus the deleterious effects of oxidative stress can be counter-balanced by an activator of a key enzyme of vascular homeostasis.
Bypassing of DNA lesions by damage-tolerant DNA polymerases depends on the interaction of these enzymes with the monoubiquitylated form of the replicative clamp protein, PCNA. We have analyzed the contributions of ubiquitin and PCNA binding to damage bypass and damage-induced mutagenesis in Polymerase {eta} (encoded by RAD30) from the budding yeast Saccharomyces cerevisiae. We report here that a ubiquitin-binding domain provides enhanced affinity for the ubiquitylated form of PCNA and is essential for in vivo function of the polymerase, but only in conjunction with a basal affinity for the unmodified clamp, mediated by a conserved PCNA interaction motif. We show that enhancement of the interaction and function in damage tolerance does not depend on the ubiquitin attachment site within PCNA. Like its mammalian homolog, budding yeast Polymerase {eta} itself is ubiquitylated in a manner dependent on its ubiquitin-binding domain.
To facilitate the measurement of intramolecular distances in solvated RNA systems, a combination of spin-labeling, electron paramagnetic resonance (EPR), and molecular dynamics (MD) simulation is presented. The fairly rigid spin label 2,2,5,5-tetramethyl-pyrrolin-1-yloxyl-3-acetylene (TPA) was base and site specifically introduced into RNA through a Sonogashira palladium catalyzed crosscoupling on column. For this purpose 5-iodouridine, 5-iodo-cytidine and 2-iodo-adenosine phosphoramidites were synthesized and incorporated into RNA-sequences. Application of the recently developed ACE (R) chemistry presented the main advantage to limit the reduction of the nitroxide to an amine during the oligonucleotide automated synthesis and thus to increase substantially the reliability of the synthesis and the yield of labeled oligonucleotides. 4-Pulse Electron Double Resonance (PELDOR) was then successfully used to measure the intramolecular spin–spin distances in six doubly labeled RNA-duplexes. Comparison of these results with our previous work on DNA showed that A- and B-Form can be differentiated. Using an all-atom force field with explicit solvent, MD simulations gave results in good agreement with the measured distances and indicated that the RNA A-Form was conserved despite a local destabilization effect of the nitroxide label. The applicability of the method to more complex biological systems is discussed.
Riboswitches are highly structured elements in the 50-untranslated regions (50-UTRs) of messenger RNA that control gene expression by specifically binding to small metabolite molecules. They consist of an aptamer domain responsible for ligand binding and an expression platform. Ligand binding in the aptamer domain leads to conformational changes in the expression platform that result in transcription termination or abolish ribosome binding. The guanine riboswitch binds with high-specificity to guanine and hypoxanthine and is among the smallest riboswitches described so far. The X-ray-structure of its aptamer domain in complex with guanine/ hypoxanthine reveals an intricate RNA-fold consisting of a three-helix junction stabilized by longrange base pairing interactions. We analyzed the conformational transitions of the aptamer domain induced by binding of hypoxanthine using highresolution NMR-spectroscopy in solution. We found that the long-range base pairing interactions are already present in the free RNA and preorganize its global fold. The ligand binding core region is lacking hydrogen bonding interactions and therefore likely to be unstructured in the absence of ligand. Mg2+-ions are not essential for ligand binding and do not change the structure of the RNA-ligand complex but stabilize the structure at elevated temperatures. We identified a mutant RNA where the long-range base pairing interactions are disrupted in the free form of the RNA but form upon ligand binding in an Mg2+-dependent fashion. The tertiary interaction motif is stable outside the riboswitch context.
Background Cryptic species are two or more distinct but morphologically similar species that were classified as a single species. During the past two decades we observed an exponential growth of publications on cryptic species. Recently published reviews have demonstrated cryptic species have profound consequences on many biological disciplines. It has been proposed that their distribution is non-random across taxa and biomes. Results We analysed a literature database for the taxonomic and biogeographical distribution of cryptic animal species reports. Results from regression analysis indicate that cryptic species are almost evenly distributed among major metazoan taxa and biogeographical regions when corrected for species richness and study intensity. Conclusion This indicates that morphological stasis represents an evolutionary constant and that cryptic metazoan diversity does predictably affect estimates of earth´s animal diversity. Our findings have direct theoretical and practical consequences for a number of prevailing biological questions with regard to global biodiversity estimates, conservation efforts and global taxonomic initiatives.
Infektionen mit Herpesviren sind bereits seit der Antike bekannt. So beschrieb zum Beispiel schon Hippokrates in seinem »Corpus Hippocraticum« die sich auf der Haut ausbreitenden Herpes Simplex Läsionen und gab der Krankheit ihren bis heute gültigen Namen. Verbürgt ist auch, dass der römische Kaiser Tiberius vor etwa 2000 Jahren während einer auftretenden Herpes labialis-Epidemie das Küssen bei öffentlichen Zeremonien per Dekret verbat. Shakespeare war ebenfalls bestens vertraut mit den periodisch auftretenden Herpes-Bläschen; in seinem Werk »Romeo & Julia« spricht Mercutio zu Romeo: »O’er ladies lips, who straight on kisses dream, which oft the angry Mab with blisters plagues, ….« Doch erst in den 1960er Jahren erkannte man die virale Herkunft der Erkrankung.
Ahnenforschung unter sozialen Amöben : die morphologische Taxonomie muss umgeschrieben werden
(2007)
Seit fast 150 Jahren forschen Wissenschaftler aus aller Welt über den faszinierenden Wechsel zwischen Einzelligkeit und Vielzelligkeit im Lebenszyklus der »zellulären Schleimpilze«. Diese Forschung war bisher so erfolgreich, dass einem Vertreter der zellulären Schleimpilze, Dictyostelium discoideum, vom US-amerikanischen Gesundheitsministerium National Institutes of Health (NIH) ganz offiziell der Status eines Modellorganismus für biomedizinische Forschung verliehen wurde. Obwohl wir inzwischen glauben, viel über die »sozialen Amöben«, die sich bei Nahrungsmangel von Einzellern zu einem vielzelligen Verband zusammenlagern, gelernt zu haben, basiert unser Wissen doch fast ausschließlich auf Arbeiten mit der einen Art D. discoideum. Man kennt allerdings heute mehr als 100 Arten sozialer Amöben. Alle bilden multizelluläre Fruchtkörper aus, die aus Stielen und Sporenpaketen bestehen. Bisher ging man davon aus, dass die Spezies mit azellulären Stielen in ihren Fruchtkörpern phylogenetische Vorläufer der Vertreter mit zellulären Stielen sind, und dass die Vertreter mit verzweigten Fruchtkörpern näher mit sich selbst als mit den anderen sozialen Amöben verwandt sind. Diese Hypothesen wurden nun durch aktuelle molekulargenetische Analysen widerlegt.
Expeditionen ins Pilzreich Panamas : Pionierarbeit in einer der artenreichsten Regionen unserer Erde
(2007)
Als Bindeglied zwischen Nord- und Südamerika ist Panama ein »Biodiversitäts-Hotspot« – es beherbergt eine außerordentlich hohe Artenvielfalt an Pflanzen, Tieren und Pilzen. Pilze übernehmen in tropischen Ökosystemen wichtige Aufgaben: Sie zersetzen totes organisches Material, helfen den Pflanzen bei der Aufnahme von Wasser und Mineralstoffen aus dem Boden, und sie leisten sogar als Parasiten einen Beitrag zum Erhalt einer großen Artenvielfalt. Aufgrund einzelner Stichproben wissen wir, dass die Anzahl der Pilzarten in den Tropen diejenige der Pflanzen um ein Vielfaches übertrifft. Doch während für Panama zirka 9500 verschiedene Arten von Gefäßpflanzen bekannt sind, zählt eine im Rahmen unserer Arbeit erstellte Checkliste der Pilze nur zirka 1800 Arten. Das zeigt, dass für die Erforschung der Pilze noch umfangreiche Pionierarbeit geleistet werden muss. Zwischen 2003 und 2006 geschah dies im Rahmen einer Universitätspartnerschaft der Universität Frankfurt mit der Universidad Autónoma de Chiriquí, die durch den Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) gefördert wurde. Im Zentrum eines Projekts der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) steht die Erforschung der Vielfalt und Ökologie pflanzenparasitischer Pilze. Des Weiteren untersucht unsere Arbeitsgruppe Pilze an Insekten sowie an menschlichen Haut- und Nagelläsionen.
Background Synchronous neuronal firing has been discussed as a potential neuronal code. For testing first, if synchronous firing exists, second if it is modulated by the behaviour, and third if it is not by chance, a large set of tools has been developed. However, to test whether synchronous neuronal firing is really involved in information processing one needs a direct comparison of the amount of synchronous firing for different factors like experimental or behavioural conditions. To this end we present an extended version of a previously published method NeuroXidence [1], which tests, based on a bi- and multivariate test design, whether the amount of synchronous firing above the chance level is different for different factors.
Background The synchrony hypothesis postulates that precise temporal synchronization of different pools of neurons conveys information that is not contained in their firing rates. The synchrony hypothesis had been supported by experimental findings demonstrating that millisecond precise synchrony of neuronal oscillations across well separated brain regions plays an essential role in visual perception and other higher cognitive tasks [1]. Albeit, more evidence is being accumulated in favour of its role as a binding mechanism of distributed neural responses, the physical and anatomical substrate for such a dynamic and precise synchrony, especially zero-lag even in the presence of non-negligible delays, remains unclear. Here we propose a simple network motif that naturally accounts for zero-lag synchronization for a wide range of temporal delays [3]. We demonstrate that zero-lag synchronization between two distant neurons or neural populations can be achieved by relaying the dynamics via a third mediating single neuron or population. Methods We simulated the dynamics of two Hodgkin-Huxley neurons that interact with each other via an intermediate third neuron. The synaptic coupling was mediated through alpha-functions. Individual temporal delays of the arrival of pre-synaptic potentials were modelled by a gamma distribution. The strength of the synchronization and the phase-difference between each individual pairs were derived by cross-correlation of the membrane potentials. Results In the regular spiking regime the two outer neurons consistently synchronize with zero phase lag irrespective of the initial conditions. This robust zero-lag synchronization naturally arises as a consequence of the relay and redistribution of the dynamics performed by the central neuron. This result is independent on whether the coupling is excitatory or inhibitory and can be maintained for arbitrarily long time delays (see Fig. 1). Conclusion We have presented a simple and extremely robust network motif able to account for the isochronous synchronization of distant neural elements in a natural way. As opposed to other possible mechanisms of neural synchronization, neither inhibitory coupling, gap junctions nor precise tuning of morphological parameters are required to obtain zero-lag synchronized neuronal oscillation.
Background The cell cycle of all organisms includes mass increase by a factor of two, replication of the genetic material, segregation of the genome to different parts of the cell, and cell division into two daughter cells. It is tightly regulated and typically includes cell cycle-specific oscillations of the levels of transcripts, proteins, protein modifications, and signaling molecules. Until now cell cycle-specific transcriptome changes have been described for four eukaryotic species ranging from yeast to human, but only for two prokaryotic species. Similarly, oscillations of small signaling molecules have been identified in very few eukaryotic species, but not in any prokaryote. Results A synchronization procedure for the archaeon Halobacterium salinarum was optimized, so that nearly 100% of all cells divide in a time interval that is 1/4th of the generation time of exponentially growing cells. The method was used to characterize cell cycle-dependent transcriptome changes using a genome-wide DNA microarray. The transcript levels of 87 genes were found to be cell cycle-regulated, corresponding to 3% of all genes. They could be clustered into seven groups with different transcript level profiles. Cluster-specific sequence motifs were detected around the start of the genes that are predicted to be involved in cell cycle-specific transcriptional regulation. Notably, many cell cycle genes that have oscillating transcript levels in eukaryotes are not regulated on the transcriptional level in H. salinarum. Synchronized cultures were also used to identify putative small signaling molecules. H. salinarum was found to contain a basal cAMP concentration of 200 uM, considerably higher than that of yeast. The cAMP concentration is shortly induced directly prior to and after cell division, and thus cAMP probably is an important signal for cell cycle progression. Conclusions The analysis of cell cycle-specific transcriptome changes of H. salinarum allowed to identify a strategy of transcript level regulation that is different from all previously characterized species. The transcript levels of only 3% of all genes are regulated, a fraction that is considerably lower than has been reported for four eukaryotic species (6% - 28%) and for the bacterium C. crescentus (19%). It was shown that cAMP is present in significant concentrations in an archaeon, and the phylogenetic profile of the adenylate cyclase indicates that this signaling molecule is widely distributed in archaea. The occurrence of cell cycle-dependent oscillations of the cAMP concentration in an archaeon and in several eukaryotic species indicates that cAMP level changes might be a phylogenetically old signal for cell cycle progression.
Effects of BPA in snails
(2006)
It is an ethical requirement that new findings be presented in light of and in conjunction with a balanced evaluation of the current knowledge and published literature. We believe that Oehlmann et al. (2006) violated this general principle in several ways. For example, the authors inferred that prosobranch snails have a functional estrogen receptor and therefore a much higher sensitivity to estrogens and endocrine-disrupting compounds (EDCs) than other species previously reported in the literature. We found several other problems in their article...