Artenvielfalt vermindert Resistenzbildung

Artenreichtum nützt dem Landwirt

Weltweit sind 500 Schädlinge gegen 300 unterschiedliche Insektizide resistent. Im Wettlauf Wirkstoff gegen Schaderreger hat das Insekt immer die Nase vorn, denn rasend schnell passt es sich an die versprühten Wirkstoffe an. Das geht nach Einschätzung der Umweltwissenschaftler des Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung UFZ deswegen so schnell, weil das Insekt unter Anpassungsdruck lediglich eine Änderung in seinem Erbgut braucht.

In den artenreichen Feldrändern hingegen sind die Resistenzen bei den gleichen Insekten weniger stark ausgeprägt. Für die Untersuchung dieser Diskrepanz haben die Biologen Jeremias Becker und Matthias Liess die Mückenart Culex quinquefasciatus als Verwandter der Gemeinen Stechmücke, die gefährliche Krankheiten an Tiere und Menschen übertragen kann, im Labor untersucht.

Zu Beginn des Versuchs schwammen in den Becken der Forscher jeweils 400 Larven dieser Tiere. Bei drei Vierteln davon enthielt das Erbgut eine oder sogar zwei Kopien eines Pestizid-Resistenzgens namens ace-lR. Das restliche Viertel musste ohne eine solche Erbinformation auskommen und war daher nicht resistent. Die einzelnen Populationen wurden regelmäßig mit dem Insektizid Chlorpyrifos behandelt und waren zusätzlich mit unterschiedlichen Lebensbedingungen konfrontiert. Vier von ihnen mussten ihr Becken mit Wasserflöhen teilen, die ihnen Konkurrenz machten. Bei vier weiteren haben die Forscher zweimal pro Woche zehn bis zwanzig Prozent der Larven heraus gefangen, um den Einfluss von Fressfeinden zu simulieren. Die überlebenden Mücken in diesen Populationen lebten in einem Schlaraffenland, ohne sich mit anderen Organismen auseinandersetzen zu müssen. In den letzten vier Populationen durften sich die Insekten ungestört vermehren. Über sechs Mückengenerationen haben die Forscher dann jeweils beobachtet, wie sich die Häufigkeit des Resistenzgens veränderte – ein Prozess, den Biologen als „Mikro-Evolution“ bezeichnen.

Die Mücken ohne feindliche Arten wandelten sich am schnellsten. Durch die Anwesenheit des Insektizids stieg die Resistenzquote von 75 auf 95 Prozent an. Sie mussten sich nur gegen die eigene Art auseinandersetzen. Vor allem, wenn die Ressourcen knapp werden, beschleunigt sich die Evolution. Kleinste Veränderungen im Erbgut können bereits Vorteile erzielen.

In Anwesenheit von Fressfeinden hingegen breitet sich die Resistenz deutlich langsamer aus. Die Mückengruppe ohne Insektizidbehandlung verlor sogar ihre Resistenz. Denn sie hat auch Nachteile. Die Tiere müssen zusätzliche Enzyme für den Abbau des Insektizids bilden. Die dafür benötigte Energie fehlt für andere Aufgaben. Die Resistenz wird zum evolutionären Nachteil.

Die Ergebnisse scheinen von grundlegender Natur zu sein und sind möglicherweise auf andere Arten gut übertragbar. Damit würde eine Erhöhung der Biodiversität eine Resistenzbildung verringern. Wenn Schadorganismen auf Felder vorzudringen versuchen, könnte man sie daher leichter und mit geringem Pestizideinsatz in den Griff bekommen. „Ob das in der Praxis klappt, müsste allerdings erst noch untersucht werden“, betont Matthias Liess. An einem aber hat er keinen Zweifel: Artenvielfalt hat nicht nur große ökologische Vorteile. Sie erleichtert auch die Schädlingsbekämpfung.

Lesestoff:

Becker JM, Liess M. 2015; Biotic interactions govern genetic adaptation to toxicants. Proc. R. Soc. B 20150071. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2015.0071

roRo