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Dokumentenidentifikation DE68923969T2 09.05.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0428521
Titel Methode zur Abwehr von Borkenkäfern.
Anmelder Löfquist, Jan, Lund, SE;
Byers, John, Lakewood, Col., US;
Lanne, Boel, Mölndal, SE;
Schlyter, Fredrik, Lund, SE
Erfinder Löfquist, Jan, Lund, SE;
Byers, John, Lakewood, Col., US;
Lanne, Boel, Mölndal, SE;
Schlyter, Fredrik, Lund, SE
Vertreter Dr. Weber, Dipl.-Phys. Seiffert, Dr. Lieke, 65189 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 68923969
Vertragsstaaten BE, CH, DE, FR, GB, IT, LI, LU, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 02.05.1989
EP-Aktenzeichen 899058051
WO-Anmeldetag 02.05.1989
PCT-Aktenzeichen SE8900248
WO-Veröffentlichungsnummer 8910692
WO-Veröffentlichungsdatum 16.11.1989
EP-Offenlegungsdatum 29.05.1991
EP date of grant 23.08.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.05.1996
IPC-Hauptklasse A01N 31/06

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abwehr des größeren bzw. kleineren Borkenkäfers, Tomicus piniperda bzw. Tomicus minor, und auch auf eine Zusammensetzung hierfür.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, um die Ansammlung auf bzw. Besiedlung von Nadelbäumen bzw. Kiefern durch den größeren und kleineren Borkenkäfer zu verhindern.

Eine weitere Aufgabe liegt darin, eine Zusammensetzung dafür zu schaffen.

Hintergrund der Erfindung

Das Interesse an biologischen Verfahren zur Bekämpfung bzw. Abwehr von schädlichen Insekten hat während der letzten 10 Jahre ständig zugenommen. Dies liegt insbesondere an Pheromonen, den artenspezifischen Botenstoffen, mit welchen einige Tiere, und darunter insbesondere Insekten, untereinander kommunizieren, um vor der Paarung einen Partner zu finden. Abwehrmethoden gegen Schadinsekten auf der Basis von Pheromonen sind dadurch gekennzeichnet, daß 1) sie in hohem Maße artspezifisch sind, 2) die verwendeten chemischen Verbindungen relativ einfach und in sehr geringen Mengen für den Zielorganismus biologisch wirksam sind, oftmals in Nanogrammengen, und 3) es für die Insekten sehr schwierig ist, gegen diese natürlichen Botenstoffe eine Widerstandsfähigkeit zu entwickeln.

Die hohe Artenspezifität der Pheromone bedeutet, daß Bekämpfungsmittel auf der Basis von Pheromonen fast ausschließlich gegen die Individuen einer einzigen Spezies gerichtet sind. Manchmal auch weiterhin gegen eng verwandte Arten. Die chemische Zusammensetzung der Pheromone ist im Regelfall derart, daß sie nach einer Anwendung relativ leicht durch UV-Licht und Microorganismen zersetzt werden. Sie werden dann zu Verbindungen zersetzt, die für andere Organismen vollständig harmlos sind. Dies liegt in ihrer Natur, da die Pheromone als Verhaltenssignale eine kurze Lebensdauer haben sollen. Sie sammeln sich daher nicht in höheren Organismen in einer Nahrungskette an. Die Entwicklung einer Widerstandsfähigkeit in den Insekten gegen die artenspezifischen Pheromone ist außerordenlich unwahrscheinlich.

Trotz einer beträchtlichen Verwendung von Pheromonen bei der Bekämpfung von beispielsweise der Baumwollfliege in Kalifornien während einer ganzen Dekade hat sich keine Resistenz entwickelt. Es hat sich keinerlei Veränderung in der Zusammensetzung der Pheromone gezeigt.

Aus dem vorstehenden Grund sind Abwehrmethoden gegen Schadinsekten auf der Basis von Pheromonen besonders harmlos für die Umwelt. Weiterhin haben sie sich als außerordentlich wirksam herausgestellt.

Die Abwehr von Waldschadinsekten ist ein Gebiet, auf welchem die Abwehrmethoden auf der Basis von Pheromonen schon von großer Bedeutung sind, da hierbei große ökonomische Werte auf dem Spiel stehen. Dies gilt insbesondere für die Borkenkäfer, die jedes Jahr große Verluste sowohl in Form von abgetöten Bäumen, Wachstumsverlusten und zahlreichen Schäden von beispielsweise Blaufäule bzw. -schimmel verursachen.

Die kleineren und größeren Borkenkäfer, Tomicus piniperda und Tomicus minor, attackieren Nadelbäume, insbesondere die Kiefer. Wie die meisten Bohrkäfer vermehren sich die großen Borkenkäfer in dem nährstoffreichen Phloem zwischen der äußeren Rinde und dem Holz, während der kleinere Borkenkäfer auf Blauschimmel bzw. Blaufäule lebt. Die weiblichen Tiere beginnen mit einem Angriff und ihnen folgen sehr schnell die männlichen Tiere. Byers et al (1985) haben gezeigt, daß T. piniperda sehr stark von einer Mischung von Monoterpenen angezogen wird, die aus den beiden Enantiomeren von a-Pinen und dem (+)-3-Caren und Terpinolen bestehen, welche charakteristische Bestandteile des Kieferharzes sind. Vom Wind umgestürzte bzw. abgebrochene, an der Spitze abgebrochene oder auf andere Weise beschädigte Bäume werden durch die Borkenkäfer besiedelt. Gesunde Bäume werden jedoch selten angegriffen. Die Borkenkäfer orientieren sich offensichtlich anhand der Harzverbindungen, die von der Bruchfläche abgebrochener Zweige, Wurzeln, Spitzen oder anderen Rindenschäden bzw. Verletzungen abgegeben werden und die dadurch einen geschwächten Baum anzeigen. Zu Beginn des Frühjahres, wenn die Temperatur über 12ºC ansteigt, sammeln sich die Borkenkäfer in großer Zahl auf beschädigten Kiefern, insbesondere auf vom Wind umgestützten Bäumen und während des Winters gefällten Baumvorräten. Dies hat zu einem Gesetz bzw. Regeln für das Herausholen von gefällten Bäumen aus Wäldern geführt, was, soweit Nadelhölzer bzw. Kiefern betroffen sind, vor dem 1. Juli abgeschlossen sein soll. Dies bringt ein Transportproblem mit sich, was in bestimmten Jahren besonders schwierig sein kann.

Die Borkenkäfer graben Pfade in das Phloem unter der äußeren Rinde und legen darin ihre Eier ab. Die Larven leben von dem nährstoffreichen Phloem (T. piniperda) oder von der Hyphe (Pilzgewebe) des Blauschimmels bzw. der Blaufäule (T. minor) und nach dem Verpuppungszustand schlüpft die neue Generation von Borkenkäfern im Juli. Sie verlassen den Stamm und fliegen hinauf zu den gesunden Kronen der Nadelhölzer bzw. Kiefern, wo sie die neuen Sprößlinge annagen und während des Sommers von dem Mark derselben leben. Während des Herbstes siedeln sie wieder um nach unten in die Schicht aus Waldabfällen (T. minor) oder bohren sich in die dicke äußere Rinde am Grund der Kiefern (T. piniperda) ein, wo sie überwintern. Die Triebe bzw. Sprößlinge, in welchen die Borkenkäfer während des Spätsommers gelebt haben, fallen während des Herbstes und Winters ab, was bei schweren Angriffen beträchtliche Wachstumsversluste der Kiefern bewirken kann. Die Blaufäule verursacht einen technischen Schaden an dem Holz durch Fehlfärbung, was zu einem niedrigeren Preis führt.

Selbst wenn Borkenkäfer sich üblicherweise in geschwächten Bäumen vermehren, so reagieren diese auf das Einbohren mit einem starken Harzfluß, welcher die zuerst kommenden ersticken kann. Die Borkenkäufer verwenden daher üblicherweise ein Sammlungspheromon, mit Hilfe dessen die zuerst angekommenen Borkenkäfer eine große Anzahl von Tieren anziehen. Dann wird bei einem solch massiven Angriff der Kunstharzfluß für jeden von ihnen erträglich.

Bei einem Versuch, das Ansammlungspheromon des größeren Borkenkäfers zu isolieren, kombinierten Byers et al (1985) die chemische Fraktionierung, die durch präparative Gaschromatogrphie gemacht wird mit einem Verhaltenstest, bei welchem die Anziehung der Borkenkäfer beobachtet wurde. Es konnte kein Anzeichen für ein solches Pheromon entdeckt werden, und zwar weder in diesen Tests noch in Feldversuchen mit befallenem Holz. Der größere Borkenkäfer verwendet also als Signalsubstanz bzw. Botenstoff für die Anziehung nur Monoterpene aus dem Harz der Kiefer, insbesondere die oben erwähnten.

In J. Chem. Ecol. (1976), Band 2, Nr. 2, Seiten 195-199 wird offenbart, daß Verbenon und 3-Methyl-2-cyclohexen-1-on die Anziehungseigenschaften verschiedener Substanzen bestimmter baumbesiedelnder Arten vernichtet. Weiterhin wird offenbart, daß Verbenon als eine wichtige Substanz in der Rivalität zwischen den Männchen von Dendoctronus frontalis ist.

In Semiochemicals, Their Role in Pest Control, (1981), Seiten 186, 199-200 wird offenbart, daß Verbenon von D. frontalis vor der Anziehung abgegeben wird und daß es dann, wenn es in größeren Mengen ausgeschieden wird, eine Ansammlung derselben verhindert.

In Scand. J. For. Res. 2, (1987), S. 179-185 wird offenbart, daß Verbenon und Ipsenol die Ansammlung von Ips typographus auf Fichtenholz vermindert. I. typographus hört zu einer anderen Art als T. minor und T. piniperda und sie greifen nicht einmal die selben Baumarten an.

Beschreibung der vorliegenden Erfindung

Überraschenderweise ist es jetzt als möglich gezeigt worden, daß man in der Lage ist, einen Angriff auf geschnittene bzw. gefällte Kiefern zu verhindern, indem eine verhinderungswirksame Menge von Verbenon auf solches Holz aufgebracht wird, vorzugsweise in Kombination mit einem inerten Träger bzw. einer interten Trägersubstanz.

Ebenso wichtig wie es ist, daß die Borkenkäfer ihren Flug anfangs zu einem bestimmten Baum orientieren können, so wichtig ist es selbstverständlich auch, daß sie aufhören, sich an diesem Baum anzusammeln, wenn dieser voll wird. Anderenfalls würden viele Larven aus Mangel an Nährstoffen absterben. Es hat sich nun herausgestellt, daß (-)-Verbenon, welches zusammen mit einigen anderen Verbindungen hergestellt wird, wenn Borkenkäfer beider Geschlechter die Pfade unter der Rinde nagen (Lanne et al, 1987), die Reaktion von Borkenkäfern beider Geschlechter auf ein Anziehungsmittel verhindert, welches aus den obenerwähnten drei Monoterpenen besteht (Fig. 1). Der Verhaltenstest als solcher ist schon von Byers et al (1985) und von Lanne et al (1987) genauer beschrieben worden. Sowohl die (+)- als auch die (-)-Enantiomere von Verbenon vermindern die Anziehungskraft von Ködern, die aus den drei Monoterpenen bestehen, auf Borkenkäfer (Tabelle 1). Auch die natürlich abgegebene Menge an Verbenon, die während der Zeitdauer einer Woche von in einen Stamm eingebohrten Borkenkäfern abgegeben worden ist, ist bestimmt worden (Figur 2) und es hat sich herausgestellt, daß die Mengen denjenigen entsprechen, die in einem Labor- (Figur 1) und Feldtest (Tabelle 1) zu einer Abwehr führen. Verbenon ist also schon in diesen kleinen Mengen ein sehr effektives Abwehrmittel, welches verhindert, daß Borkenkäfer von Ködern angezogen werden, die die Anziehungskraft beschädigter Kiefern simulieren.

Tabelle 1
Anziehungskraft auf Tomicus piniperda von Rohrfallen, die mit anziehenden, synthetischen Monoterpenen und Abwehrmengen von Enantiomeren von Verbenon (V) beladen bzw. bestückt sind. Die Fallen wurden in einem Kiefernwald angeordnet. Gesamtfangergebnis der RohrfallenFreigesetzte Chemikaliena männliche Tiere weibliche Tiere 14. bis 20. Mai Kontrolle monoterpeneb,c Monoterpene + (+)-Vc Monoterpene + (-)-V a Die Verbindungen wurden in einer konstanten Menge freigesetzt (Alfa-pinen 14 mg/Tag, 3-Caren 6 mg/Tag, Terpinolen 2,5 mg/Tag, jeweils aus Glasrohren, die an einem Ende zusammengeschmolzen waren (2 x 0,07 cm) und 0,05 ml der Verbindung in reiner Form enthielten. b (+) und (-) alfa-Pinen, (+)-3-Caren und Terpinolen c Die Freisetzung von Verbenon betrugt in allen Versuchen 0,25 mg/Tag (etwa 1 74 ng/min). d Nach dem Wilcoxontest fangen die mit Monoterpenen bestückten Fallen beträchtlich mehr Borkenkäfer als die Kontrollfallen oder ähnliche Fallen, die alle Verbenon freigaben (p< 0,05).

Die Wirkung von Verbenon, Schnittholz (gesägtes Holz) bzw. gefälltes Holz gegen den Angriff bzw. Befall von Borkenkäfern zu schützen, wurde in einem Feldversuch untersucht, in welchem optisch inaktives (racemisches) Verbenon in reiner Form angewendet wurde, indem es direkt auf 1,5 m lange Kieferstämme in einer Dosis von 15 ml/Stamm gesprüht wurde. Das Ergebnis wird aus Tabelle 2 ersichtlich.

Tabelle 2 Direkte Anwendung von Verbenon, 8 Versuchsanordnungen (Gruppen von Stämmen) mit jeweils zwei Stämmen in jeder Gruppe (einer behandelt und einer unbehandelt).
Behandlung Angriffe/StammMittelwert Gesamtzahl der Abgriffe Verhinderungswirkung Verbenon Kontrolle

Damit ist gezeigt worden, daß entweder eines oder zusammen beide Enantiomere von Verbenon verwendet werden können, um beide Geschlechter von T. piniperda und T. minor an der Besiedlung gefällter Kiefernstämme zu hindern. Da die Borkenkäfer lebende Bäume, die sich selbst mit starkem Harzfluß schützen, nur schwer besiedeln können, erschöpfen sie sich in fruchtlosen Versuchen, einen geeigneten Brutplatz zu finden oder sie sterben im Harz, wenn sie versuchen, eine gesunde Kiefer zu attackieren.

Beim Gebrauch von Verbenon zu diesem Zweck wird Verbenon in einem Absorptionsmittel angewendet, wie z. B. in Kieselsäure, Zeolithen oder porösen Polymeren, wie solche aus Polyethylen, Polycarbamid oder Dextrosederivaten, oder es wird in einer Emulsion eines Zellulosederivates verteilt, wie z. B. CMC, Hydroxymethylzellulose, anderen Stärkeleim oder Gummi bildenden Polysacchariden, so daß die Verbindung über eine lange Zeit hinweg mit einer gleichmäßigen Menge freigesetzt wird. Das Absorptionsmittel wird auf den Holzvorrat im Wald aufgesprüht. Da das Holz nicht befallen wird, kann der Transport aus dem Wald heraus über einen längeren Zeitraum hinweg verteilt werden und kann auch während des Herbstes erfolgen. Auf dieselbe Weise kann auch das Fällen im Sommer stattfinden, was in der Forstwirtschaft eine rationellere Vorgehensweise ist.

Figur 1 zeigt die Bedeutung zunehmender Mengen von (-)-Verbenon für die Reaktion auf die Anziehungskraft in einem Verhaltenstest, welcher als ein Labortest unter Verwendung von Männchen und Weibchen von T. piniperda ausgeführt wurde, und zwar auf eine 1:1:1:1-Mischung der Harzmonoterpene (-)-a-Pinen, (+)-a-Pinen, (+)-3-Caren und Terpinolen, die jeweils in einer Menge von 2,2 x 10-6 g/min. freigesetzt wurden. Die Punkte (N=30), die mit demselben Buchstaben bezeichnet sind, sind nicht signifikant voneinander verschieden (a = 0,05 X²). Die vertikalen Linien bezeichnen das obere und das untere 95 % Konfidenzintervall.

Figur 2 Die Freisetzung von Verbenon aus Kiefernstämmen mit 1) 50 Weibchen (ausgefüllte Kreise), 2) 50 Weibchen und 50 Männchen (offene Kreise) von T. piniperda und 3) nur 50 künstlich gebohrten (Dreiecke). Die Quantifizierung wurde unter Verwendung von Gaschromatographie/Massenspektrometrie durchgeführt, wobei Z7-Tridecanylacetat (500 ng) als interner Standard verwendet wurde.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Abwehr der größeren und/oder kleineren Borkenkäfer, Tomicus piniperda bzw. Tomicus minor, durch Verhinderung einer Ansammlung auf und/oder Besiedlung von Nadelbäumen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine abwehraktive Menge von (+)- und/oder (-)-Verbenon auf geschnittenem Nadelholz aufbringt und dabei eine Freisetzung von wenigstens 2,5 x 10&supmin;&sup9; g Verbenon je Minute bewirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man so viel Verbenon zugibt, daß man eine Freisetzung von wenigstens 2,5 x 10&supmin;&sup8; g Verbenon je Minute erhält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Freisetzung von wenigstens 2,5 x 10&supmin;&sup7; bis 1,5 x 10&supmin;&sup6; g Verbenon je Minute erhält.

4. Zusammensetzung zur Abwehr von T. piniperda und/oder T. minor auf Nadelbäumen und/oder geschnittenem Nadelholz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus (+)- und/oder (-)-Verbenon als eine aktive Komponente zusammen mit einem Absorbens und/oder einem filmbildenden Zellulosederivat besteht.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Absorbens auf Siliciumbasis und (+ )- und/oder (-)-Verbenon besteht.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Zellulosederivat und (+)- und/oder (-)-Verbenon besteht.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem porösen Polymer und (+)- und/oder (-)-Verbenon besteht.







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