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07.09.10 Biomechaniker untersuchen Adhäsion von Pflanzenschädlingen

Pflanzenschützer schauen Käfern auf die Füße

Warum Kartoffelkäfer nicht auf Pflanzen ausrutschen

Man könnte annehmen, Kartoffelkäfer trainieren täglich im Fitnessstudio. Auf glatten Oberflächen halten sie in Kraftexperimenten das bis 70fache ihres eigenen Körpergewichtes aus. Spargelhähnchen, eine andere Blattkäferart, könnten zur Klebstoffindustrie wechseln: Der Kleber, mit dem sie ihre Eier auf die ohnehin schwer benetzbaren nadelähnlichen Spargelblätter kleben, hält mehr als das 20.000fache ihres Ei-Gewichts. Forscher des Zoologischen Instituts der Christian-Albrechts-Universität Kiel untersuchen Wechselwirkungen zwischen Pflanzenoberflächen und Insekten.

Abb. 1: REM-Aufnahme eines Kartoffelkäferfußes
Quelle: Dagmar Voigt, CAU Kiel

In Kraftmessversuchen ermitteln Biomechaniker die Haltekräfte auf definierten, unterschiedlich rauen Oberflächen, die Rückschlüsse auf deren Haftung an Pflanzenoberflächen zulassen. Was passiert zwischen Insektenfuß und Blattoberfläche, wenn ein Käfer seine Füße aufsetzt und läuft? Treffen Insekten auf ihre Wirtspflanzen wie Kartoffeln oder Weizen, finden äußerst komplizierte Wechselwirkungen statt. Dazu gehört auch das Haften von Insekten auf glatten, klebrigen, schmierigen oder rauen Pflanzenoberflächen. Mit der Fähigkeit des „Sich-Festhalten-Könnens“ überwinden sie evolutionäre Hürden, erschließen schwer zugängige Lebensräume und behaupten sich als erfolgreichste Tiergruppe der Welt.

In der Regel sind die Abläufe an diesen biologischen Oberflächen Vorbild für technische Neuerungen (Bionik). Dr. Dagmar Voigt und Professor Dr. Stanislav N. Gorb von der Christian-Albrechts-Universität Kiel (CAU) möchten jedoch das Wissen um die biomechanischen Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Insekten nutzen, um Pflanzen vor Schädlingen zu schützen. Mit neuesten mikroskopischen Methoden und Kraftmesstechniken gewinnen sie Informationen, welche Haftstrukturen von Insektenfüßen wie funktionieren und welche Blattoberflächen besser oder schlechter zum Festhalten und Fortbewegen geeignet sind. Das Gleiche gilt zum Beispiel für die Eiablage.

So legen Spargelhähnchen ihre Eier mit der schmalsten Seite mit einer Klebkraft von 270 kPa auf Spargelnadeln ab, obwohl die Nadeloberfläche mit Wachskristallen bedeckt ist, was die Blätter praktisch unbenetzbar macht. Voigt und Gorb fanden heraus, dass die Eier eine Verbindung mit den Wachskristallen der Blätter eingehen und der proteinhaltige Klebstoff dadurch eine besondere Festigkeit hat. Was ist, wenn die Oberflächenstruktur der Spargelblätter anders wäre? Würden die Eier weniger oder nicht mehr festkleben?

Die Möglichkeit, dass Insekten oder deren Eier auf Blättern schlechter haften, führt zu neuen Ansätzen im Pflanzenschutz. Davon gehen Voigt und Gorb aus. Mit dem Wissen über die genannten Wechselwirkungen könnten Sorten gezüchtet oder ausgewählt werden, deren Blattoberflächen zum Beispiel eine anti-adhäsive Wirkung haben..

Kontakt:

Dr. Dagmar Voigt
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Abteilung Funktionelle Morphologie und Biomechanik
Zoologisches Institut
Am Botanischen Garten 1-9
24098 Kiel
dvoigt [at] zoologie.uni-kiel.de

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Biomechaniker untersuchen Adhäsion von Pflanzenschädlingen
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2010/sep/kartoffelkaefer.shtm)

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