Kommunale Aktionsgemeinschaft zur Bekämpfung der Schnakenplage e.V.

 

 

 

 

 

 

              Biologische Stechmückenbekämpfung am Oberrhein

 
  Service
Wir über uns Bekämpfung Umweltverträglichkeit Biologie Forschung Sonderthemen
 
 
» Bekämpfung » Methode » B.t.i.
Aktualisiert: 05.05.2016   

B.t.i.

Angespornt durch das Bestreben, die jeweils umweltverträglichste und effektivste Bekämpfungsmethode im Oberrheingebiet zum Einsatz zu bringen, war es vor vierzig Jahren ein glückliches Zusammentreffen, dass im Gründungsjahr der KABS der mückenspezifische Bacillus thuringiensis israelensis (BTI) in der Negev Wüste in Israel entdeckt wurde. Gefunden wurde BTI 1976 von Professor Dr. Yoel Margalit (Ben Gurion Universität), der das Bakterium aus toten Mückenlarven isolierte, die er in einem Mückenbrutplatz in der Negev-Wüste gefunden hatte.
Schon bald wurde erkannt, dass dieses sporenbildende Bakterium während seiner Entwicklung Eiweißkristalle, δ-Endotoxin) bildet, die als Fraßstoff hochselektiv Dipterenlarven weniger Familien aus der Unterordnung Nematocera (Mücken im weiteren Sinne), insbesondere Stech- und Kriebelmückenlarven (Culicinae bzw. Simuliidae) abtöten. Nur bei vielfacher Überdosierung werden die Larven weniger weiterer Mückenfamilien getroffen, während alle anderen Organismen und natürlich auch Menschen nicht geschädigt werden. Daraufhin begannen bereits 1978 die Wissenschaftler der Universität Heidelberg in Zusammenarbeit mit der KABS mit Bacillus thuringiensis subsp. israelensis (Serotyp H-14) zu experimentieren. Ihre Entdeckung brachten den Durchbruch bei der biologischen Bekämpfung der Stechmücken.

 

BTI

 

 

Spezifität und Wirkmechanismus von BTI

 

Die gezielte Wirksamkeit von BTI beruht auf der im Zuge der Sporulation gebildeten Eiweißkristallen, die das Protoxin (δ-Endotoxin) enthalten. Während intensiver Forschungsarbeiten an vielen Fachinstituten in den USA, England, Frankreich, Israel und der Bundesrepublik Deutschland (Universität Heidelberg) konnte nachgewiesen werden, dass dieses Protoxin im alkalischen Darmmilieu der Mücken unter der Einwirkung von Darmfermenten in kleinere Eiweißkomponenten (Toxine) abgebaut wird, welche erst den tödlichen Wirkstoff für Mückenlarven darstellen. An der Oberfläche der Mitteldarmepithel-Zellen von manchen Mückenlarven befinden sich spezielle Glykoproteine, die als Rezeptoren für die Toxinmoleküle dienen. An diese lagern sich ganz gezielt nach dem "Schlüssel-Schloss-Prinzip" die einzelnen Eiweißkomponenten an. Daraufhin öffnen sich in der Darmwand an den "besetzten Rezeptor-stellen" Poren, durch die Ionen aus dem Darmlumen in die Darmzellen einströmen.
Durch die Verschiebung der Ionenkonzentration dringt durch Osmose verstärkt Wasser in die Darmzellen ein, sie schwellen an und platzen. Der Darminhalt kann daraufhin durch die im Darm entstandenen Löcher in die Körperhöhle der Mückenlarven eindringen und sich mit der Körperflüssigkeit vermischen, woran die Mückenlarven, je nach Menge des aufgenommenen Protoxins, nach wenigen Minuten bis Stunden sterben. Entomopathogene Bakterien, wie BTI, haben sich durch die Produktion von insektenabtötenden Toxinen einen wichtigen ökologischen Vorteil verschafft indem ihre Sporen geschützt in den Insektenkadavern auskeimen können. Sie schaffen sich gleichsam ihren natürlichen "Fermenter", in dem sie sich vermehren können.

 

Nur wenn im Darm der Zielorganismen spezifische Bedingungen vorliegen, kann der Eiweißkristall seine gezielte Wirkung entfalten. Diese sind:

 

1. Alkalisches Darmmilieu;

2. Spezifische Darmproteasen (Verdauungsfermente), die den Eiweißkristall (Protoxin) zu den eigentlichen Toxinen (einzelne Eiweißkomponenten) abbauen;

3. Spezielle Rezeptorstellen an der Oberfläche der Mitteldarm-Epithelzellen, an die sich die Eiweißkomponenten anlagern und die Regulationsprozesse an der Zellmembran außer Kraft setzen, was letztendlich zum Platzen der Darmzellen führt.

 

Umfangreiche Untersuchungen haben ergeben, dass diese Bedingungen insbesondere im Darm von Stech- und Kriebelmückenlarven, auftreten. Daher wird BTI im Wesentlichen nur zur Bekämpfung dieser beiden Insektengruppen herangezogen. Nur bei vielfach überhöhter Konzentration des Protoxins können wenige andere Mückenarten getroffen werden. Außer Mückenlarven werden keine anderen Organismen geschädigt, da sie keine Rezeptoren für die BTI-Toxine besitzen. Die unterschiedliche Sensibilität verschiedener Mückenarten liegt an der unterschiedlichen Anzahl von Rezeptoren an den Mitteldarmzellen.

 

 

Familie

Dosis [ppm]

Sterberate [%]

Sensibilität

Culicidae

0,2

100

1x

Simuliidae

0,4

100

2x

Psychodidae

1,0

100

5x

Chironomidae

1,8

90

>10x

Dixidae

2,0

100

10x

Chaoboridae

180,0

kein Effekt

 

Sciaridae

3,0

90

15x

Tipulidae

30,0

50

>100

Ceratopogonidae

180,0

kein Effekt

 



Mit dieser Entdeckung eröffnete sich den Biologen die Möglichkeit einer gezielten Bekämpfung der Mücken, die häufig nicht nur Lästlinge, sondern in tropischen und subtropischen Ländern auch Überträger gefährlicher Krankheiten sind. Die KABS bzw. deren Tochter die „Gesellschaft zur Förderung der Stechmückenbekämpfung - GFS“ sowie das dazugehörige „Institut für Dipterologie“ (IfD) unterstützen weltweit Bekämpfungsmaßnahmen gegen Malaria- und Dengue-Überträger in integrierten Bekämpfungsaktionen mit BTI.
Der Wirkungsweise von BTI liegt also ein komplizierter biologischer Mechanismus zugrunde, auf dem die selektive Wirkung gegen Mückenlarven beruht.
Zur Anwendung in der Routinebekämpfung kommen nicht die Bakterien selbst, sondern lediglich die Eiweißkörper, die von ihnen produziert werden. Weitergehende Untersuchungen haben bewiesen, dass sich nicht nur ein Eiweißmolekül an den Rezeptorstellen anlagert, sondern mehrere Eiweißkomponenten synergistisch zusammenwirken, d.h. sie verstärken sich gegenseitig in ihrer Wirkung. Der komplizierte Wirkmechanismus ist wahrscheinlich ein von BTI im Laufe der Evolution erworbener Regelmechanismus, um Resistenzphänomenen gegen die Toxinwirkung entgegenzuwirken. Je komplexer ein Wirkmechanismus ist, desto schwieriger ist es für einen Zielorganismus, Resistenz zu entwickeln. Es besteht daher auch die berechtigte Hoffnung, dass bei diesen biologischen Bekämpfungsstoffen aufgrund der Komplexität des Wirkmechanismus‘ in naher Zukunft keine Resistenzerscheinungen auftreten werden, wie sie für herkömmliche chemische Bekämpfungsstoffe typisch sind.

 

 

Technische Produktion von BTI

 

Bti

Die Bakterien lassen sich relativ einfach, jedoch unter ständiger Kontrolle auf Qualität und Reinheit der Kultur, zunächst in kleinen und später in großvolumigen Gärtanks (Fermentern) mit geeignetem Nährmedium (z. B. Nährbouillon mit Fischmehl) bis zur Eiweißkristallbildung züchten. Am Ende des Fermentationsprozesses werden die Eiweißkristalle, das Sporen- und Bakterienmaterial durch Zentrifugation oder Filtration von dem verbrauchten Kulturmedium getrennt.

 

Das Rohprodukt wird zu speziellen Formulierungen, z. B. zu Puder- oder Flüssigkonzentraten weiterverarbeitet. Die biologische Aktivität der formulierten Produkte hängt von dem jeweiligen Gehalt an Protoxin ab. Am Ende des Produktionsprozesses werden die Präparate mittels geeigneter Biotests und Referenzstandards auf ihre biologische Wirksamkeit kontrolliert und standardisiert. Die biologische Aktivität wird in "International Toxic Units" (ITU) pro mg Produkt ausgedrückt. Seit einigen Jahren gibt es Firmen, die BTI-Präparate hoher Qualität im Tonnenmaßstab produzieren und anbieten.


 

Folgende BTI-Formulierungen werden von der KABS eingesetzt:

 

Für die Zu Fuß-Bekämpfung

• Eine Suspension aus BTI-Puder (VectoBac WG; Aktivität: 2.700 ITU/mg) und Tümpelwasser, mit einer Konzentration von durchschnittlich 250 bis 500 g BTI-Puder in 10 l Wasser, die per Rückenspritze auf jeweils einem Hektar Wasserfläche ausgebracht wird.

• Eine wässrige Suspension ausgehend von einem BTI-Flüssigkonzentrat (VectoBac 12AS; 1.200 ITU/mg); Aufwandmengen: 0,5 bis 2 Liter Konzentrat werden mit ca. 9 Liter Wasser angerührt und mit einer Rückenspritze auf einem Hektar Wasserfläche ausgebracht.

• BTI-Sand-Granulat auf der Basis von mineralischen Trägern (Quarzsand): 25 kg Quarzsand (Körnung ca. 2mm) werden mit ca. 700 ml Pflanzenöl als Bindemittel und 600 g BTI-Puder in einer Betonmischmaschine gemischt. Es werden bei dichter Vegetation 25 kg BTI-Sand-Granulat/ha durch Handwurf ausgebracht.

• CULINEX-BTI-Tabletten. Für die Bekämpfung der Hausmücken, z. B. in Regenfässern, wurde eine spezielle Formulierung, die sogenannte "CULINEX-BTI-Tablette" entwickelt, die eine einfache und ökonomische Bekämpfung der Hausmückenlarven aber auch der Tigermücken- und Buschmückenlarven ermöglicht.

 

Für die Bekämpfung aus der Luft

Die am häufigsten eingesetzte Formulierung stellt das sogenannte „BTI-Eis-Granulat“ dar, welches für die Hubschrauberapplikation verwendet wird. Bei größeren Hochwässern werden etwa 80% der Bekämpfungsflächen mit dem Hubschrauber bekämpft.
Bei der Herstellung des Eisgranulats werden 1.000 Liter Wasser mit 40 kg BTI-Puder (VectoBac WG) gemischt und in ein zirkulierendes Stickstoffbad in einer speziellen Eismaschine geträufelt. Die Tropfen werden bei -190°C Schock gefroren. Die Eiskügelchen (ICYPEARLS) werden abgeerntet und in Containern mit 50 kg Inhalt in Kühlhäusern bis zum Einsatz eingelagert. Pro Hektar Brutareal werden 10-15 kg des Eisgranulats (bei späten Viert-larven bis zu 20 kg) zielgenau mit GPS-ausgestatteten Hubschraubern ausgebracht. Das Eisgranulat hat den Vorteil, dass es zielgenau ausgebracht werden kann, da es aufgrund seines Gewichtes kaum Wind empfindlich ist (es findet kein Verdriften statt) und das Blätterdach, ähnlich wie Hagelkörner, durchdringt. Zudem kann es sehr kostengünstig hergestellt werden.

Hygienische Unbedenklichkeit

 

Obwohl bei sachgemäßem Umgang von lebensfähigen BTI-Zellen oder Sporen keine Gefahr für Mensch und Natur ausgeht und BTI-Präparate ohne Sterilisation weltweit in großem Maßstab Verwendung finden, werden die von der KABS verwendeten BTI-Präparate vor ihrer Anwendung mittels einer Gamma-Bestrahlung mit 28 kGray, wie sie üblicherweise im Hygienebereich eingesetzt wird, sterilisiert. Damit soll einer künstlichen Anreicherung von Bazillussporen im Freiland entgegengewirkt werden. Bei der Routinebekämpfung werden somit ausschließlich Produkte eingesetzt, die aus nicht lebensfähigen Eiweißkristallen bestehen. Es muss aber auch erwähnt werden, dass BTI-Sporen ganz natürlich im Erdreich vorkommen. BTI ist ein fast ubiquitäres Bodenbakterium und somit ein Bestandteil der natürlichen Bodenmikroflora. Inzwischen sind weltweit viele tausend BTI-Isolate nachgewiesen worden. Durch die Verwendung von bazillen- bzw. sporenfreien BTI-Präparaten werden von der KABS Bedenken im Hinblick auf hygienische Belange restlos entkräftet.







SV Logo
 
 

KABS e.V.  -  Biologische Stechmückenbekämpfung am Oberrhein