Lockruf der Pilze
Borkenkäfer erkennen verbündete Pilze an speziellen Duftstoffen
Ein Buchdrucker (Ips typographus): Der frisch geschlüpfte Jungkäfer befindet sich noch in der sogenannten Puppenwiege in einem Fichtenstamm. Er ist umgeben von Sporen eines Symbiose-Pilzes. (Bildquelle: © Dineshkumar Kandasamy und Veit Grabe / MPI für che
Mit spezialisierten Geruchssinnzellen erkennt der Borkenkäfer Signale symbiontischer Pilze in Fichten. Den Duftstoff produzieren die Mikroorganismen aus den Terpenen des Fichtenharzes. So erhalten die Käfer Informationen über den Verteidigungsstatus der Bäume und die Anwesenheit „befreundeter“ Pilze.
Die Waldschäden durch Dürre, Hitze und Schädlingsbefall explodierten in den letzten Jahren. Allein 2022 mussten Forstbetriebe 40 Millionen Kubikmeter Holz einschlagen, weil Schädlinge die geschwächten Bäumen befallen hatten.
Blick auf den Brocken im Harz im Mai 2022: Es sind massive Waldschäden sichtbar.
Bildquelle: © Angela Overmeyer / MPI für chemische Ökologie
Besonders der Buchdrucker Ips typographus ist für enorme Schäden in den deutschen Fichtenbeständen verantwortlich. Besonders betroffen sind der Thüringer Wald und der Harz mit ihren großflächigen Fichten-Monokulturen. Erst kommen Dürre und Trockenheit und schwächen die Bäume - dann sind es die Schädlinge, die dem Wald endgültig den Garaus machen.
Gezielte Kommunikation für gezielten Befall
Der rasante Schädlings-Befall hat einen Grund: chemische Kommunikation zwischen Schädlingen und Pilzen. Das hat eine internationale Studie unter Leitung des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie genauer untersucht. Die Signalgeber sind symbiontische Pilze des Borkenkäfers, die einen geschwächten Baum schon befallen haben. Dazu zählt der Pilz Grosmannia penicillata. Er baut die Terpene im Baumharz in flüchtige Verbindungen (sauerstoffhaltige Monoterpene) um. Sie sind ein unwiderstehlicher Duft für Borkenkäfer, die solche Bäume gezielt anfliegen. Denn wenn diese Pilze bereits im Baum sind, wird die „Arbeit“ für den Borkenkäfer einfacher: Die Mikroorganismen tragen dazu bei, die Abwehrkräfte des Baums zu überwinden und die Käfer mit Nährstoffen zu versorgen. Und sie schützen die Insekten vor Krankheitserregern.
Erstautor der Studie Dineshkumar Kandasamy (MPI) betrachtet mit einer Kollegin einen Versuch mit tunnelbauenden Borkenkäfern in einem Pilz-Medium.
Bildquelle: © Anna Schroll / MPI
Bei ihren Versuchen erkannte das Forscherteam auch, dass für den Borkenkäfer schädliche Pilze ebenfalls Fichtenharzverbindungen verstoffwechseln. Allerdings waren die dabei entstehenden Verbindungen nicht attraktiv für die Käfer. Borkenkäfer können also mit ihrem Geruchssinn erkennen, ob die anwesenden Pilze für sie gut oder schlecht sind.
Antennen mit Terpenempfängern
Der scharfe Geruchssinn ist in den Antennen der Insekten verborgen. Dort konnte das Forscherteam mit elektrophysiologischen Untersuchungen spezialisierte Geruchssinneshaare nachweisen, die auf die sauerstoffhaltigen Monoterpene reagieren.
Die Ergebnisse dieser Studie könnten nun auch zu neuen Strategien führen, Borkenkäferausbrüche zu verhindern oder zumindest auszubremsen. Eine der häufigsten Strategien im Kampf gegen diese Schädlinge sind Pheromonfallen. Bei den jüngsten Ausbrüchen hat sich diese Methode jedoch als zunehmend unwirksam erwiesen. Daher wollen die Forscher:innen nun testen, ob sich die Duftfallen durch Zugabe von sauerstoffhaltige Monoterpene optimieren lassen.
Quelle:
Kandasamy, D. et al. (2023): „Conifer-killing bark beetles locate fungal symbionts by detecting volatile fungal metabolites of host tree resin monoterpenes“. In: PLOS Biology (21. Februar 2023). doi: 10.1371/journal.pbio.3001887
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Titelbild: Ein Buchdrucker (Ips typographus): Der frisch geschlüpfte Jungkäfer befindet sich noch in der sogenannten Puppenwiege in einem Fichtenstamm. Er ist umgeben von Sporen eines Symbiose-Pilzes. (Bildquelle: © Dineshkumar Kandasamy und Veit Grabe / MPI für chemische Ökologie)
