Sterile Insektentechnik: Schädlinge gezielt bekämpfen

Übersicht

• Was ist die Sterile-Insekten-Technik?
• Erfolgsberichte
• Warum brauchen wir Alternativen zu Chlorpyrifos?
• Fallstudie: Sterile-Insekten-Technik gegen die Zwiebelfliege
• Schritte zur Umsetzung
• Kosten
• Vorteile und Herausforderungen
• Schlussfolgerung

Was ist die Sterile-Insekten-Technik?

Die Sterile Insect Technique (SIT), auf Deutsch Sterile-Insekten-Technik, ist eine Form der biologischen Insektenbekämpfung, bei der große Mengen des Zielinsekts gezüchtet und durch Bestrahlung (Gammastrahlen oder Röntgenstrahlen) sterilisiert werden. Diese Insekten werden dann in die freie Wildbahn entlassen. Wenn sich die sterilisierten Männchen mit wilden fruchtbaren Weibchen paaren, entsteht kein lebensfähiger Nachwuchs, wodurch die Population der nächsten Insektengeneration reduziert wird. In der Landwirtschaft kann dies zum Rückgang der Zielschädlingspopulation führen, was einen zukünftigen Befall der Nutzpflanzen verhindert. Durch den Einsatz dieser Technik kann die Menge an chemischen Insektiziden reduziert werden, die sonst gegen den Zielschädling eingesetzt werden müsste, um ähnliche Ergebnisse zu erzielen.

Erfolgsgeschichten zur Sterile-Insekten-Technik

Die Sterile-Insekten-Technik wurde weltweit erfolgreich zur Bekämpfung verschiedener Schädlingsprobleme eingesetzt. Sie hat Schadinsekten unterdrückt, die Obst, Gemüse, Vieh und Faserpflanzen bedrohen und als Überträger menschlicher Krankheiten fungieren. Sie wurde in den 1950er Jahren zur Bekämpfung des Schraubenwurms in Venezuela und den USA eingesetzt und wird seitdem gegen Schadinsekten wie die Melonenfliege in Okinawa, Japan, und die Tsetsefliege in Afrika eingesetzt. Im Jahr 2023 wurden sterile Mücken in Tahiti freigesetzt, um das Denguefieber einzudämmen. SIT wurde auch erfolgreich zur Bekämpfung des Apfelwicklers in Apfel- und Birnenplantagen im kanadischen Okanagan Valley und der Zwiebelfliege in Quebec eingesetzt, wodurch der Einsatz des chemischen Mittels Chlorpyrifos um 90 % reduziert wurde¹. 

Warum brauchen wir Alternativen zu Chlorpyrifos?

Die 1965 eingeführte Chemikalie Chlorpyrifos ist aufgrund ihres breiten Wirkungsspektrums der Wirkstoff in einigen der weltweit meistverkauften Pestizide. Chlorpyrifos beeinträchtigt bei Insekten die Fähigkeit, Nervenimpulse zu übertragen. Es scheint auch bei Menschen neurologische Schäden zu verursachen. Studien belegen, dass es zwischen pränataler Exposition gegenüber Chlorpyrifos und neurologischen Entwicklungsstörungen während der Kindheit Zusammenhänge gibt². Chlorpyrifos ist nicht nur ein Gesundheitsrisiko, sondern auch ein wichtiger Schadstoff in Gewässern. Eine Wasserprobenentnahmekampagne des Umweltministeriums von Quebec zwischen 2005 und 2007 ergab, dass in allen Proben des Gibeault-Delisle-Bachs Chlorpyrifos nachgewiesen wurde, das weit über den Sicherheitsgrenzwerten lag³. Im Jahr 2018 hat das Umweltministerium von Québec Chlorpyrifos in die Liste der fünf risikoreichsten Pestizide aufgenommen. Als diese Informationen ans Licht kamen, verzichteten die meisten Landwirte auf dieses Pestizid, und im Jahr 2022 wurde seine Verwendung in Kanada vollständig verboten.  

Fallstudie: Sterile-Insekten-Technik gegen die Zwiebelfliege

Die Zwiebelfliege (Delia antiqua) ist ein bedeutender Schadorganismus für Pflanzen der Gattung Allium (Zwiebeln, Schalotten, Knoblauch und Lauch). Erwachsene Fliegen legen ihre Eier in der Erde in der Nähe der Wirtspflanzen ab, und wenn die Larven schlüpfen, bohren sie sich in nahegelegene Allium-Wurzeln und töten die Pflanze in einem jungen Stadium. Die Zwiebelfliege kann aufgrund ihrer unterirdischen Lebensweise schwer zu bekämpfen sein, da dies einen einfachen Kontakt mit sprühbaren Insektiziden verhindert. In Regionen, in denen große Flächen Zwiebeln angebaut werden, wurde auch eine Resistenz der Zwiebelfliege gegen Chlorpyrifos festgestellt. SIT hat sich als vielversprechender Schutz gegen diesen Schadorganismus erwiesen⁴.

SIT wird in den Niederlanden seit 1981 erfolgreich von der Firma De Groene Vlig (Die Grüne Fliege) zur Bekämpfung der Zwiebelfliege angewendet. Die Technik wurde 2004 von der Phytodata Research Company aus den Niederlanden nach Quebec importiert, wo anstelle der typischen grünen Färbung von De Groene Vlig eine rosa Färbung eingeführt wurde. Phytodata begann 2011 mit der Freisetzung im großen Maßstab und hat seitdem eine optimierte Methode zur Erzeugung steriler Insekten und deren Freisetzung auf landwirtschaftlichen Betrieben entwickelt.

Puppen werden zunächst in Quarantäneeinrichtungen in großer Zahl gezüchtet. Wenn der Freilassungszeitraum näher rückt, werden die Puppen bestrahlt, um sie steril zu machen. Die geschlüpften sterilen Fliegen werden dann vor der Freilassung mit einem harmlosen rosa Pulver bedeckt, daher der Produktname „La Mouche Rose” oder „Die rosa Fliege“. Fliegen werden dann in einer vorher festgelegten Rate (Anzahl steriler Fliegen/Hektar) in Intervallen während der gesamten Saison freigelassen und mithilfe von Klebefallen überwacht. Phytodata Research Company Inc. ist der einzige kommerzielle Produzent steriler Zwiebelfliegen in Nordamerika und verkauft derzeit direkt an Erzeuger in Quebec und Ontario. SIT funktioniert am besten, wenn es mit Fruchtfolgen kombiniert wird, die einige Kilometer voneinander entfernt sind, und wenn die SIT-Technik unter Landwirten in dichten Zwiebelanbaugebieten weit verbreitet ist⁵.  

Der Vorteil von rosa Fliegen besteht darin, dass wir sie umso weniger brauchen, je mehr wir sie verwenden, was sie zu einer wirtschaftlich rentablen Option für Landwirte macht. Eine Studie von Phytodata und dem Ministerium für Landwirtschaft, Ernährung und ländliche Angelegenheiten von Ontario (OMAFRA) von 2018 bis 2021 ergab eine 50-prozentige Reduzierung der fruchtbaren Fliegen der zweiten Generation in behandelten Gebieten im Vergleich zu Kontrollgebieten¹. In einem Interview der Zeitschrift Coopérateur im Jahr 2021 sagte Anne-Marie Fortier, heute wissenschaftliche Leiterin bei Phytodata, „Die durchschnittliche Phase-in-Rate (Anzahl steriler Fliegen/ha) sank in den ersten fünf Jahren der Nutzung um fast 90 %. Im Jahr 2011 lag sie bei etwa 160,000 Fliegen/ha für Zwiebeln, heute sind es etwa 20,000.“ Heute betragen die Kosten für 20,000 sterile Fliegen pro Hektar in Montérégie, der Zwiebelanbauregion in Quebec, etwa 300 Dollar. Laut den Erzeugern ist dieser Betrag vergleichbar mit den Kosten für den Kauf von Pestiziden. Zusammen mit der MAPAQ-Subvention in Quebec, die 70-85 % der Kosten für diejenigen deckt, die SIT auf ihren Betrieben umsetzen, sind die Anreize für die Landwirte vielfältig.

SIT hat den Erzeugern nicht nur enorme Vorteile gebracht, sondern auch Fortschritte bei der Umweltsanierung erzielt. Nach der Umsetzung des Pink-Fly-Projekts untersuchte das Ministerium von Quebec den Gibeault-Delisle-Bach 2013 und 2014 erneut und stellte fest, dass die durchschnittlichen Chlorpyrifos-Konzentrationen um 93 % gesunken waren.⁶. 

Schritte zur Implementierung der Sterilen-Insekten-Technik auf Ihrem Betrieb

1. Beurteilung: Ein Agronom besucht Ihren Betrieb, um die Schädlingsart zu bestimmen. 

2. Planung: Es wird die Anzahl steriler Insekten pro Hektar und die Freisetzungshäufigkeit bestimmt. 

3. Ausführung: Wöchentliche Freilassungen steriler Fliegen erfolgen entsprechend der natürlichen Populationsentwicklung. 

4. Monitoring: Mithilfe von Fallen werden sowohl sterile als auch wilde Fliegenpopulationen überwacht und bei Bedarf Anpassungen vorgenommen. 

Kosten

SIT ist in Quebec und Ontario für folgende Allium-Kulturen verfügbar: Knoblauch, Zwiebeln, Frühlingszwiebeln und Lauch. Rosa Fliegen und begleitende agronomische Dienstleistungen werden angeboten von Prisme-Consortium, ein Unternehmen, das aus PRISME, Phytodata und DataSol besteht. Jede rosa Fliege kostet zwischen 1.6 und 1.75 Cent, je nach ihrem Etwicklungsstadium (Puppe oder erwachsene Fliege) zum Zeitpunkt des Versands. Die Gesamtsumme kosten Die Kosten für SIT liegen zwischen 160 und 1200 US-Dollar pro Hektar und sind damit vergleichbar mit der früheren chemischen Schädlingsbekämpfung mit Chlorpyrifos (550 – 1155 US-Dollar pro Hektar).  

Die Anzahl der benötigten Fliegen kann zurückgehen, während die gleiche Wirksamkeit wie bei Chlorpyrifos erhalten bleibt. In Quebec MAPAQ-Subvention (gültig bis 2026) bietet Erzeugern, die SIT verwenden, finanzielle Unterstützung für 70–85 % der Kosten bis zu 40,000 $ pro Betrieb. SIT wird derzeit auf fast 40 % des Zwiebelanbaugebietes in Quebec verwendet. 

Vorteile und Herausforderungen der sterilen Insektentechnik

Vorteile:

• Kein Risiko von Resistenz oder Phytotoxizität

• Kein Schaden für natürliche Feinde oder Bestäuber

• Keine negativen Auswirkungen auf Böden und Gewässer

• Bekämpft Schadorganismen bevor Ernteschäden entstehen  

Herausforderungen:

• Erfordert sorgfältigere Planung und Koordination   

• Die Bedingungen für die Massenaufzucht können für bestimmte Arten komplex sein  

• Die Wirksamkeit kann verringert werden, wenn benachbarte Betriebe nicht teilnehmen  

• Optimale Ergebnisse bei einem Abstand der Fruchtfolgen von mehreren Kilometern, was möglicherweise nicht ideal ist

Schlussfolgerung

Die Sterile-Insekten-Technik (SIT) stellt eine effektive, nachhaltige Alternative zu chemischen Insektiziden zur Schädlingsbekämpfung dar. Ihr nachgewiesener Erfolg in verschiedenen weltweiten Anwendungen und ihre signifikante Wirkung in Quebec und Ontario gegen die Zwiebelfliege unterstreichen ihr Potenzial für eine breitere landwirtschaftliche Nutzung. Trotz der Notwendigkeit einer sorgfältigen Planung machen die langfristigen wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile der SIT sie zu einem wertvollen Instrument im integrierten Schädlingsmanagement. 

Quellen

1. AAFC. (2022, 27. Mai). Government of Canada. Sterile Insect Technology: A different way to manage onion maggot. Zugang hier.  

2. Burke, RD et al. (2017, August). Developmental neurotoxicity of the organophosphorus insecticide chlorpyrifos: From clinical findings to preclinical models and potential mechanisms. Journal of neurochemistry. Zugang hier. 

3. GIROUX, Isabelle und J. FORTIN, 2010. Pesticides dans l’eau de surface d’une zone maraîchère – Ruisseau Gibeault-Delisle dans les « terres noires » du bassin versant de la rivière Châteauguay de 2005 à 2007, ministère du Développement durable, de l’Environnement et des Parcs, Direction du suivi de l’état de l’environnement et Université Laval, Département des sols et de génie agroalimentaire, 978-2-550- 59088-0 (PDF), 28 Seiten. Zugang hier. 

4. Anne-Marie Fortier (2018). Final Report: Utilisation et maintien de l’emploi de mouches stériles en remplacement du chlorpyrifos, chez les producteurs d’oignons de la montérégie. [PDF Datei]. Zugang hier. 

5. Cranmer, T., & Cranmer, T. (2024. April 12). How sterile flies replaced Lorsban for two onion growers. ONvegetables. Zugang hier. 

6. GIROUX, I. 2017. Présence de pesticides dans l’eau de surface au Québec – Zones de vergers et de cultures maraîchères, 2013 à 2016. Québec, ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques, Direction de l’information sur les milieux aquatiques, 47 p. + 3 annexes. Zugang hier.