Der Maikäfer – mal da, mal weg

In diesem Beitrag möchte ich meine Untersuchungsobjekte – die Maikäfer – näher vorstellen. Die zur Familie der Blatthornkäfer (Scarabaeidae) gehörenden Maikäfer sind in Europa mit drei Arten vertreten, wobei aber nur zwei in Mittel- und Nordeuropa weit verbreitet und damit für meine Forschung relevant sind: der Feldmaikäfer (Melolontha melolontha) und der Waldmaikäfer (Melolontha hippocastani).

Maikäfer sind aufgrund ihrer Größe (2 – 3 cm) und ihres auffälligen Erscheinungsbildes auch von Laien leicht zu identifizieren und haben in Deutschland Kultstatus erreicht. Sie gelten als Frühlingsbote und Glücksbringer. Man kann Maikäfer in Schokoform oder als Plüschtier kaufen. 1993 wurde der Maikäfer von der Deutschen Bundespost sogar auf einer Briefmarke verewigt und wer kennt nicht Herrn Sumsemann aus Peterchens Mondfahrt oder die Maikäfer aus Max und Moritz. Aber haben Sie schon mal einen echten Maikäfer in der freien Natur gesehen?

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Dieses 5 Monate alte Foto eines Waldmaikäfer-Kerlchens (oder –Weibchens, ich weiß es nicht) hat eine ganz besondere Bedeutung für mich. Es ist nämlich der allererste echte ausgewachsene Maikäfer, den ich in meinem Leben gesehen habe. Wie ist das möglich, wo ich mich sogar hauptberuflich mit diesen Tieren beschäftige? Dafür müssen wir uns den Lebenszyklus dieses Käfers und seine Geschichte in Deutschland etwas genauer ansehen.

Maikäfer fliegen zwischen Mai und Juni für etwa sechs Wochen. Alle drei bis vier Jahre kann es zu sogenannten Hauptflugjahren mit Massenschwärmen kommen, die massiven Kahlfraß an Bäumen hinterlassen. Lange Zeit waren Maikäfer in Deutschland weit verbreitet und bis in die 1950er Jahre war es gängige Praxis, die Käfer von den Bäumen zu schütteln und eimerweise einzusammeln. Diese wurden an zentralen Sammelstellen vernichtet, zu Düngemittel verarbeitet, an Haustiere verfüttert oder als Maikäfersuppe serviert. Dieser Kahlfraß ist jedoch nicht der Hauptgrund, aus dem Maikäfer als Schädlinge bekämpft wurden und werden (davon können sich Bäume wieder erholen), sondern es geht hauptsächlich um das, was sie anstellen, wenn man sie nicht mehr sieht.

Der Maikäferflug im Frühjahr dient der Paarung und der anschließenden Eiablage in den Boden durch die Weibchen. Wie die Artnamen schon andeuten, legt der Waldmaikäfer seine Eier im Wald ab (bevorzugt Laubwald- und Mischwälder) und der Feldmaikäfer im Grünland und in Sonderkulturen (Gemüse- und Obstanbau, Weinberge, Baumschulen). Während die ausgewachsenen Käfer nach dem Flug sterben, schlüpfen aus den Eiern weiße Larven, die sogenannten Engerlinge. Diese leben im Allgemeinen für drei (Feldmaikäfer) bis vier Jahre (Waldmaikäfer) im Boden, bevor sie sich verpuppen und als ausgewachsene Käfer wieder aus dem Boden zum Flug kommen. Maikäfer-Engerlinge können um die 5 cm lang und mehr als 2 g schwer werden, wie dieses Exemplar eines Feldmaikäfer-Engerlings zeigt.

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Engerlinge ernähren sich von Pflanzenwurzeln und sind dabei nicht sehr wählerisch. Ein bis drei Engerlinge pro Quadratmeter reichen schon aus, um schlimme Wurzelschäden zu verursachen und z.B. junge Weinstöcke oder Gemüse vollständig zu vernichten. Bäume können soweit geschwächt werden, dass sie anfällig für andere Insekten und Krankheiten werden oder sogar ganz absterben. In stark befallenen Wäldern können bei Grabungen mehr als 50 Engerlinge pro Quadratmeter gefunden werden.

Das Sammeln der Maikäfer zur Verhinderung der Eiablage hatte nie einen wirklich großen Einfluss auf die Maikäferpopulationen. Allerdings schien mit der Entwicklung von DDT und Lindan als Insektengifte und deren massiver Einsatz in Deutschland in den 1950er und 1960er Jahren das Maikäferproblem endlich gelöst zu sein. In den 1970er Jahren galten die Maikäfer sogar so gut wie ausgestorben, wie Reinhard Mey 1974 in seinem Lied „Es gibt keine Maikäfer mehr“ besang. Daher kennen viele Maikäfer nur aus den Geschichten ihrer Eltern oder Großeltern.

Es konnte allerdings nie wissenschaftlich bewiesen werden, dass wirklich nur der massive Insektengifteinsatz nach dem zweiten Weltkrieg zu  einer Dezimierung der Maikäferpopulationen geführt hat, oder ob auch natürliche Populationsschwankungen zu diesem Einbruch geführt haben. Der drei- bis vierjährige Entwicklungszyklus vom Ei zum Käfer wird nämlich noch von einem anderen Zyklus überlagert, bei dem es alle 20 – 50 Jahre zu extremen Massenentwicklungen von flugfähigen Käfern kommt, wonach die Population erstmal zusammenbricht. Seit etwa 1985 – 1990 vermehren sich die Maikäfer wieder sehr stark in vielen Teilen Deutschlands und Mitteleuropas. In Deutschland kommen sie vor allem im Süden (Baden-Württemberg, Südhessen), in Thüringen und in Mecklenburg-Vorpommern vor.

Die Bekämpfung der versteckt im Boden lebenden Engerlinge stellt insbesondere auf großen Flächen ein Problem dar. In Österreich und der Schweiz wird ein natürlicher Feind des Maikäfers, der Pilz Beauveria brongniartii, gegen Engerlinge eingesetzt. Allerdings ist das in Deutschland nur bei besonders hohem Schädlingsdruck erlaubt und dann auch nur mit einer begrenzt gültigen Notfallzulassung. Aufgrund der fehlenden Zulassung für den Pilz und auch für selektive Bodeninsektizide sind heutzutage Bodenbearbeitungsmaßnahmen zur mechanischen Bekämpfung des Engerlings am sinnvollsten. Wo standörtlich möglich können im Grünland die Engerlinge im Boden auch durch einen hohen Grundwasserspiegel und ein Überschwemmen der Flächen während des Sommers reduziert werden. Am erfolgversprechendsten scheint es aber immer noch zu sein, die Käferweibchen an der Eiablage zu hindern. Auf kleineren Flächen kann dies durch das Auslegen von Bodennetzen während der Hauptflugjahre erreicht werden. Mechanische Maikäferbekämpfung ist aber auf großen Flächen nicht mehr praktikabel und daher ist in besonders starken Käferjahren in manchen Regionen der Einsatz von Pestiziden, die großflächig mit Hubschraubern versprüht werden, erlaubt. Diese Maßnahme führt immer mal wieder zu Kritik von Natur- und Umweltschutzverbänden, da je nach eingesetztem Pestizid nicht nur der Maikäfer geschädigt werden könnte.

Falls Sie mehr über den Maikäfer wissen möchten, finden Sie in der folgenden Linkliste Anregungen zum weiteren Lesen:

Happy Birthday EU!

On 25th March 1957, 60 years ago, the Treaty of Rome was signed. That marked the beginning of what we know today as the European Union. Since then, the EU has funded many research projects, both in basic and applied research, e.g. through the Marie Sklodowska-Curie actions which fund my current project CH4ScarabDetect.

There is one thing that the EU does not want researchers to be – the infamous people in the ivory tower. The EU expects us to be mobile within Europe, to cooperate with research institutions in other countries, to connect to businesses and NGOs where applicable, and to communicate our research to the public and public stakeholders. How we accomplish this task is our own responsibility as researchers.

Today, I am in Salamanca at a conference of the Marie Curie Alumni Association. The goal of the Marie Curie Alumni Association is “promoting an active community of researchers benefiting from the European Commission’s Marie Curie programme”. Todays topics cover ‘Protecting Freedom in Science’, ‘Science and Business’, ‘International Mobility and and Mobility of Scientists’, and ‘How can MCAA help display researchers’. This conference is open for everyone and you are welcome to tune and listen to the keynote speeches in this livestream.

Workshop CH4ScarabDetect

Wo immer es möglich ist, versuche ich in meinen Forschungsprojekten Grundlagenforschung und angewandte Forschung zu verbinden. CH4ScarabDetect ist da keine Ausnahme. Daher organisiere ich im März an der Hochschule Geisenheim einen Workshop für Personen, die beruflich in der Maikäferforschung und/oder dem Maikäfermonitoring tätig sind. Ziel des Workshops ist es, das Projekt CH4ScarabDetect detailliert vorzustellen und Kooperationsmöglichkeiten mit anderen Projekten sowie staatlichen Ämtern auszuloten. Falls Sie Interesse an diesem Workshop haben, können Sie mich gerne kontaktieren.

Programm Workshop CH4ScarabDetect (09. März 2017, Hochschule Geisenheim)

Tunnelgräber

Einige von Ihnen haben bestimmt schon mal Maikäfer fliegen gesehen. Aber haben Sie schon mal eine Maikäferlarve beim Eingraben beobachtet? Wahrscheinlich nicht. Darum hier mal ein kleines Video. Um Ihnen einen Eindruck von der Größe dieser Larven zu geben, im Video sind am linken oberen Bildrand erntereife Möhren zu sehen.

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Catch me if you can!

It’s been a while since my last blog post. In the meantime, I was very busy trying to find some suitable Common Cockchafer larvae for a field experiment. This search turned out to be much harder than expected. Larvae of the Common Cockchafer live in the soil for three years before they appear as full-grown beetles on the soil surface. During this time, they go through three different larval stages and one pupal stage.

Currently the only method to find cockchafer larvae is to take a spade and go digging. But of course, I cannot go around digging just anywhere. First of all, I had to find a field where a) Common cockchafer larvae were very abundant, and b) larvae had not entered the pupal stage yet. In addition, there was a bit of a time pressure because cockchafer larvae rest during winter and for this purpose they dig themselves deeper into the soil to escape freezing temperatures. “Deeper” can be as far as one meter or even more. After finding a suitable field site – and after obtaining the permission of the site owner to dig some holes – it was time for a late autumn field trip. The field site turned out to be a strawberry field. Common Cockchafer larvae love to feed on roots of strawberry plants, which of course, does not amuse the farmer because strawberry plants die when their roots are severely damaged. So it came as no surprise to hear from the site owner “You can dig out as many larvae as you like, as long as you never bring them back again.” And that was exactly what we did.

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Without the help of my colleagues who kept digging despite the rain, cold, and mud, I would have never collected enough Common Cockchafer larvae for my field experiment. On the first day, we were two people digging holes for two hours and then I continued digging for four more hours by myself. That resulted in twelve larvae. A few days later, we returned with five people to the strawberry field. During five hours of digging we found 17 additional larvae. Quite elusive these little animals…

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Found one!

Wo sind sie bloß?

Mein letzter Blogeintrag liegt schon etwas zurück. In der Zwischenzeit war ich sehr damit beschäftigt Feldmaikäferengerlinge für meinen Feldversuch zu besorgen, was sich als viel schwieriger herausstellte als erwartet. Feldmaikäfer leben drei Jahre im Boden, bevor sie als Käfer an die Erdoberfläche kommen. Während dieser Zeit durchlaufen sie drei verschiedene Larvenstadien und ein Puppenstadium, um sich zum ausgewachsenen Käfer zu entwickeln.

Die derzeit einzige Methode, um Feldmaikäferengerlinge zu finden, ist einen Spaten in die Hand zu nehmen und zu graben. Aber natürlich kann man nicht einfach irgendwo graben. Zuerst musste ich eine Fläche ausfindig machen, die ausreichend stark vom Feldmaikäfer befallen ist, so dass sich das Graben auch lohnt, und wo die Engerlinge sich auch noch nicht verpuppt hatten. Das geschah alles unter einem gewissen Zeitdruck, da Engerlinge eine Winterruhe haben und sich im Herbst bei absinkenden Bodentemperaturen in tiefere Erdschichten zurückziehen. „Tiefer“ kann da durchaus auch mal einen Meter bedeuten. Nachdem endlich eine passende Fläche gefunden war und wir auch die Genehmigung des Besitzers zum Graben hatten, ging es letzte Woche ins Feld. Genauer gesagt in ein Erdbeerfeld. Feldmaikäfer lieben die Wurzeln von Erdbeerpflanzen, was den Landwirt natürlich gar nicht freut, weil seine Erdbeerpflanzen durch den Wurzelfraß absterben. Sein Kommentar war dementsprechend auch: „Sie dürfen so viele Engerlinge ausgraben wie Sie wollen, solange Sie sie nicht wieder zurückbringen.“ Und das haben wir dann getan.

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Ohne die Hilfe meiner Kollegen, die sich auch durch Regen, Kälte, und Matsch nicht vom Graben abhalten ließen, hätte ich nie rechtzeitig genügend Engerlinge für meinen Versuch zusammenbekommen. Letzten Montag habe ich zusammen mit der Kontaktperson gegraben, die mir die Grabungserlaubnis besorgt hat. Zwei Stunden zu zweit und vier weitere Stunden alleine ergaben zwölf Engerlinge. Am Freitag ging es dann nochmal mit fünf Personen ins Erdbeerfeld und in fünf Stunden konnten wir 17 weitere Engerlinge ausgraben. Eine durchaus mühsame Angelegenheit…

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Bodenkühe

Wenn ich Menschen erzähle, dass ich Treibhausgasemissionen aus landwirtschaftlichen Böden messe, ist die häufigste Antwort “Oh, Sie arbeiten mit Kühen.” Beinahe jeder scheint zu wissen, dass Kühe das Treibhausgas Methan (CH4) ausstoßen (was ich sehr gut finde). Allerdings wissen viel weniger Menschen, dass auch Böden eine sehr wichtige Rolle in Bezug auf CH4 spielen. Die folgende Grafik gibt einen kleinen Überblick über CH4 in Böden.

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In Böden wird CH4 von bestimmten Mikroorganismen produziert, den sogenannten Methanogenen. Die Produktion von Methan ist der letzte Schritt beim Abbau von organischem Material unter anoxischen (= sauerstofffreien) Bedingungen. Methanogene wandeln entweder kleine organische Moleküle oder Kohlenstoffdioxid (CO2) zu CH4 um, und sie können dies nur unter anoxischen Bedingungen, da sie sehr empfindlich gegenüber Sauerstoff (O2) sind. Böden können permanent anoxisch unterhalb des Grundwasserspiegels sein, oder temporär anoxische Zonen oberhalb des Grundwasserspiegels ausbilden, z.B. nach starkem Regen. Der größte Teil des CH4 im Boden wird unterhalb des Grundwasserspiegels im permanent wassergesättigtem Bereich produziert. Daher sind Feuchtgebiete und Reisfelder starke CH4-Quellen auf regionaler sowie globaler Ebene.

Gase diffundieren immer von einem Bereich mit hoher Konzentration zu einem Bereich mit niedriger Konzentration. Im Fall von CH4 bedeutet das, dass es aus der anoxischen Bodenzone in die gut belüftete (= oxische) Bodenzone diffundiert. Die oxische Bodenzone beherbergt eine andere Gruppe von Mikroorganismen, die sogenannten Methanotrophen. Methanotrophe ernähren sich von CH4 und O2 und wandeln diese in CO2 um. Nur CH4, das nicht verzehrt wird, kann den ganzen Weg bis zur Bodenoberfläche und schließlich in die Atmosphäre diffundieren. Eine gut belüftete Bodenschicht von 20 cm Mächtigkeit ist ausreichend, um die CH4-Emissionen aus wassergesättigten Böden komplett zu unterbinden. Methanotrophe können auch CH4 aufnehmen, das aus der Atmosphäre in den Boden diffundiert. Daher können gut belüftete Böden auch bedeutende Senken für atmosphärisches CH4 sein. Wer mehr über den globalen CH4-Kreislauf und CH4 in Böden wissen möchte, dem empfehle ich die nachfolgenden Links: Warum verschwindet Methan im Waldboden?, 5. Bericht des IPCC (auf Englisch)5. Bericht des IPCC (auf Englisch).

Und jetzt komme ich und sage, dass ich CH4-Produktion in gut belüfteten Böden messen werde. Warum sollte das von Bedeutung sein? Da kommen wir wieder auf die Kühe zurück: Methanogene leben sehr gerne im Verdauungstrakt von Kühen, weil es dort anoxisch ist und es mehr als genug organisches Material als Futter gibt. In Böden bedienen sich einige Methanogene des gleichen Tricks, indem sie im Darm von Blatthornkäferlarven leben, wo es völlig irrelevant für sie ist, wie gut belüftet der umgebende Boden ist. Darum nenne ich diese Käferlarven „Bodenkühe“!

Es gibt über 30000 Blatthornkäferarten und die Anzahl von Larven in Böden kann sehr hoch sein. Daher könnten Blatthornkäferlarven eine sehr wichtige CH4-Quelle sein. Ich sage „könnte“, denn bisher hat es noch keiner im Feld gemessen. Ich beschäftige mich jetzt schon seit fast 10 Jahren mit CH4 in Böden und ich habe erst letztes Jahr gelernt, dass Blatthornkäferlarven kleine „Bodenkühe“ sind.

In meinem Projekt “CH4ScarabDetect” habe ich mir den Feldmaikäfer und den Waldmaikäfer als Untersuchungsobjekte ausgewählt, um erste Eindrücke über die Bedeutung von Blatthornkäferlarven als potenzielle CH4-Quelle im Boden zu gewinnen. Warum ich gerade diese beiden Arten ausgewählt habe, wird Thema meines nächsten Blogeintrags sein. Als kleine Einstimmung hier schon mal ein Foto einer Waldmaikäferlarve.

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