Landwirtschaftliche Intensivierung und Parasitoidennahrungsnetze

Änderungen in der Bewirtschaftung von Agrarökosystemen (z.B. Bewirtschaftungsintensität, Landschaftsdiversität) beeinflussen die natürliche Regulation von Schädlingen. Allerdings sind die Auswirkungen landwirtschaftlicher Änderungen auf solche ökosystemaren Dienstleistungen nicht einheitlich und die zugrundeliegenden Mechanismen noch nicht verstanden. Da die biologische Schädlingskontrolle ein Produkt aus Interaktionen im Netzwerk zwischen Schädlingen und ihren natürlichen Gegenspielern ist, stellen Nahrungsnetz-Analysen ein brauchbares Instrument dar, um die angesprochene Wissenslücke zu füllen. Im vorliegenden Projekt soll ein molekularer Nahrungsnetzansatz genutzt werden, um zum ersten Mal zu untersuchen, wie Veränderungen in der Pflanzendüngung und in der Landschaftskomplexität quantitative Blattlaus-Parasitoid- Hyperparasitoid Nahrungsnetze beeinflussen und wie sich Änderungen in den Nahrungsnetz-Interaktionen auf die Blattlauskontrolle auswirken. Basierend auf den Daten, die im Feld erhoben werden, sollen Käfigexperimente durchgeführt werden, um herauszufinden, wie Parasitoidendiversität und -identität die Interaktionen zwischen Parasitoiden und die natürliche Blattlausbekämpfung beeinflussen. Die in diesen Experimenten gewonnen Erkenntnisse werden helfen, die Felddaten besser interpretieren zu können. Die geplante Arbeiten werden einen wichtigen Beitrag zur Forschung der Blattlauskontrolle durch Parasitoiden leisten, da sie einen genaueren Einblick in die Effekte von Pflanzendüngung auf das gesamte Blattlaus-Parasitoiden-Nahrungsnetz in strukturarmen und strukturreichen Landschaften (Landschaftskomplexität) erlauben. Damit wird eine weitere Optimierung der natürlichen Schädlingskontrolle ermöglicht.

Die Intensivierung der Landwirtschaft hat zu vielfältigen Veränderungen in Agroökosystemen geführt. So kam es zum Beispiel nicht nur zum verstärkten Einsatz von Düngemitteln, sondern auch zur Schaffung größerer und gleichförmigerer Produktionsflächen und damit zu einer Verringerung der Landschaftskomplexität. Dabei ist noch weitgehend ungeklärt, wie diese Intensivierung das Funktionieren von Agroökosystemen und deren Selbstregulation wie z.B. die biologische Kontrolle von Blattläusen beeinflusst. Dieses Projekt untersuchte die Auswirkungen konventioneller NPK-Düngung und der Komplexität der Landschaft auf die Interaktion zwischen Getreideblattläusen und ihre biologischen Gegenspieler, die Parasitoiden. Als ersten Schritt wurden neue molekulare Methoden entwickelt, mit Hilfe derer die Interaktionen zwischen Getreideblattläusen und primären und sekundären Parasitoiden auf Artniveau untersucht werden konnten. Zudem konnten mit diesen molekularen Werkzeugen auch die sekundären bakteriellen Endosymbionten der Blattläuse bestimmt werden. Diese Endosymbionten dürften die Blattläuse bei der Verteidigung gegen Parasitoide unterstützen und somit die Blattlaus- Parasitoiden-Beziehung beeinflussen. Die in diesem Projekt entwickelten molekularen Systeme bieten eine effiziente, höchst sensible und kostengünstige Möglichkeit, die Interaktionen zwischen den genannten Organismen zu bewerten. In einem großräumig angelegten Feldexperiment, das 13 Felder beinhaltete, konnten wir nachweisen, dass Düngung negative Auswirkung auf die Dichte der Getreideblattläuse, der Parasitismus-Raten und die Spezialisierung bzw. Generalisierung der Hyperparasitoiden hat. Diese Düngeeffekte wurden allerdings durch die Komplexität der Landschaft beeinflusst, wodurch es in einigen Fällen zu gegensätzlichen Ergebnissen in gleichförmigen und komplexen Landschaften kam. Dasselbe Feldexperiment wurde für eine Untersuchung der Interaktionen zwischen der Großen Getreideblattlaus Sitobion avenae und ihren sekundären Endosymbionten Hamiltonella defensa und Regiella insecticola sowie von Parasitoidengemeinschaften unter natürlichen Verhältnissen herangezogen. Dabei fanden wir überzeugende Hinweise, dass Blattlaus-Endosymbionten-Parasitoiden-Beziehungen endosymbiontenspezifisch sind. Außerdem zeigte sich, dass die Intensivierung der Landwirtschaft das Auftreten sekundärer Endosymbionten beeinflusst. Dies geschieht aller Wahrscheinlichkeit nach durch einen indirekten Mechanismus, der die regulative Wirkung von Parasitoiden auf Getreideblattläuse entscheidend bestimmen kann. Zusammenfassend konnte unser Projekt zeigen, dass Düngung ausgeprägte bottom up- Effekte bewirkt, die sich bis auf die vierte trophische Ebene der Nahrungsnetze fortsetzen, die jedoch in ihrem Netto-Ergebnis durch die Komplexität der umgebenden Landschaft moduliert werden können.