WIRKUNG ÄTHERISCHER ÖLE AUF DAS
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WIRKUNG ÄTHERISCHER ÖLE AUF DAS
WIRKUNG ÄTHERISCHER ÖLE AUF DAS VERHALTEN VON FRANKLINIELLA OCCIDENTALIS UND THRIPS TABACI (THYSANOPTERA: THRIPIDAE) Dissertation Universität für Bodenkultur Wien Eingereicht von Maga. Julia RIEFLER Betreuer Ao.Univ.Prof. Dr. Peter SCHAUSBERGER Ass.Univ.Prof. Dr. Elisabeth KOSCHIER Institut für Pflanzenschutz Department für Angewandte Pflanzenwissenschaften und Biotechnologie Wien, Mai 2009 Abstract/Kurzfassung/ (deutsch und englisch) Die Wirkung von ausgewählten Komponenten ätherischer Öle aus den Gruppen der Monoterpene (Carvacrol, Thymol, Linalool, Terpinen-4-ol), der Phenylpropanoide (Eugenol) und der Salicylate (Methylsalicylat, Salicylaldehyd) auf das Verhalten zweier polyphager Pflanzenschädlinge, Frankliniella occidentalis Pergande und Thrips tabaci Lindeman (Thysanotera: Thripidae), wurde untersucht. Es wurde ein Katalog der relevanten Verhaltensweisen der beiden Thripsarten erstellt und ihre Verhaltensänderungen auf mit chemischen Einzelkomponenten behandelten Wirtspflanzen beschrieben. Bohne (Phaseolus vulgaris L.) und Gurke (Cucumis sativus L.) wurden in Versuchen mit F. occidentalis verwendet, Lauch (Allium porrum L.) und Gurke bei T. tabaci. Die Verhaltensänderungen wurden sowohl qualitativ als auch quantitativ über Auftreten, Dauer und Häufigkeit der einzelnen Verhaltenssequenzen analysiert. Neben der detaillierten Verhaltensanalyse auf den Wirtspflanzen wurde die Abflughäufigkeit in fünfminütigen Kurzzeitversuchen, die Aufenthaltsdauer in dreistündigen Entscheidungstests sowie die Reduktion von Eiablage und Saugschaden in 24stündigen Versuchen ohne Entscheidungsmöglichkeit bewertet. Die Chemikalien Methylsalicylat und Carvacrol erwiesen sich bei F. occidentalis sowie Linalool und Eugenol bei T. tabaci als besonders effektiv. So verkürzten sich die Aufenthaltszeiten in den Entscheidungstests während die explorative Aktivität bei gleichzeitiger Reduktion der Oviposition und des Saugschadens allgemein anstieg. Diese Verhaltensmanipulationen könnten in verschiedenen Pflanzenschutzstrategien Verwendung finden. Die Wirkung der Einzelkomponenten ist auf den Pflanzenarten allerdings unterschiedlich stark ausgeprägt. In den meisten Teilen dieser Arbeit wurde der Observer (Noldus), ein Computerprogramm zur digitalen Verarbeitung von Daten aus Verhaltensexperimenten, zur Datenaufnahme und Analyse verwendet. Ätherische Öle, Frankliniella occidentalis, Observer, Pflanzenschutz, Thrips tabaci The effect of selected single compounds from essential oils of the groups monoterpenes (carvacrol, thymol, linalool, 4-terpineol), phenylpropanoids (eugenol) and salicylates (methyl salicylate, salicylaldehyde) was tested on two polyphagous pest species, Frankliniella occidentalis Pergande and Thrips tabaci Lindeman (Thysanoptera: Thripidae). A model catalogue of behavioural patterns was developed for both thrips species and the behavioural change induced by exposure to single chemical compounds, applied onto host plants, described. Bean (Phaseolus vulgaris L.) and cucumber (Cucumis sativus L.) were used in experiments with F. occidentalis, leek (Allium porrum L.) and cucumber for T. tabaci. The behavioural changes, i.e. occurrence, duration and frequency of single behavioural sequences, were qualitatively and quantitatively analysed. Furthermore, take-off rates in fiveminute short term experiments, settling time in three hour choice tests and the reduction of oviposition and feeding damage in 24 hour no-choice experiments were evaluated. The chemicals methyl salicylate and carvacrol appeared specifically effective against F. occidentalis as well as linalool and eugenol against T. tabaci. The settling time in choice tests was shorter while exploration activity generally increased together with reduced oviposition behaviour and feeding damage. These behavioural manipulations may be included in various pest management strategies. However, the effect varies between plant species. In most parts of this work the Observer (Noldus), a program for computing behavioural data, was used for collecting and analysing data. Essential oils, Frankliniella occidentalis, Observer, plant protection, Thrips tabaci V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Verbreitung und wirtschaftliche Bedeutung von Thysanopteren 1.1.1 Nahrungsaufnahme und Schadbild 1.1.2 Bekämpfung 1.2 Ätherische Öle: Begriffsdefinition und Ökologie 1.3 Verhalten der Thripse 1.3.1 Wirtsfindungsprozess 1.3.2 Akzeptanzverhalten 1.3.2.1 Mechanismen des Akzeptanzverhaltens 1.4 Möglichkeiten des Einsatzes von Allelochemikalien im Pflanzenschutz 1.4.1 Allgemeine Strategien mit Allelochemikalien im Pflanzenschutz 1.4.2 Phytotoxizität 1.5 Gliederung der Dissertation und konkrete Fragestellungen 1.5.1 Eruierung und Dokumentation der von zwei Thripsarten gezeigten Verhaltensweisen 1.5.2 Manipulative Experimente 1.5.2.1 Abflugversuche 1.5.2.2 Entscheidungstests 1.5.2.3 Langzeitversuche 2 Material & Methode 2.1 Die Versuchstiere 2.1.1 Frankliniella occidentalis (Kalifornischer Blütenthrips, western flower thrips) 2.1.2 Thrips tabaci (Zwiebelthrips, onion thrips) 2.1.3 Entwicklungsstadien 2.1.4 Vergleich zwischen den beiden Thripsarten F. occidentalis und T. tabaci 2.1.5 Einfluss von Temperatur und Photoperiode auf Oviposition und Entwicklung 2.1.6 Zuchtbedingungen der Thripspopulationen 2.1.6.1 Stammzuchten 2.1.6.2 Versuchszuchten 2.2 Versuchspflanzen 2.3 Ausgewählte Komponenten ätherischer Öle 2.3.1 Applikation der Einzelkomponenten ätherischer Öle 2.3.2 Monoterpene 2.3.3 Phenylpropanoide (Phenylpropane) und Salicylate 2.3.4 Bisherige Untersuchungen zur deterrenten/repellenten Wirkung der ausgewählten Komponenten auf F. occidentalis und T. tabaci 2.3.4.1 Olfaktometerstudien 2.3.4.2 Biotests („bioassays“) auf Blattscheibchen 2.3.5 Wirkung der ausgewählten Komponenten auf andere Arthropoden bzw. Entwicklungsstadien von F. occidentalis und T. tabaci 2.4 Verhaltensbeobachtungen 2.4.1. Katalog aller Verhaltensweisen 2.4.2 Verhaltensbeobachtungen mit Manipulation des Verhaltens 2.4.2.1 Abflugversuche 2.4.2.2 Entscheidungstests 2.4.2.3 Langzeit-Verhaltensbeobachtungen 2.5 Der Observer 2.5.1 Beschreibung des Programms „Observer“ 2.5.1.1 Datenselektion („selection of data“) 2.5.1.2 Analysefunktion („analysis function“) 2.5.1.3 Durchführung der Analyse („run analysis“) 2.5.2 Datenerfassung mit dem Observer in den einzelnen Studienteilen 2.6 Statistik 7 7 7 8 9 10 10 11 12 13 13 15 16 16 16 16 17 17 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 25 25 25 26 28 28 28 28 30 30 30 30 32 34 36 36 36 37 38 38 39 VI 3 Ergebnisse 3.1 Verhaltenskatalog 3.1.1 Putzverhalten 3.1.2 Fransenkämmen 3.1.3 Ruheverhalten 3.1.4 Saugverhalten 3.1.5 Exkretion 3.1.6 Exploration 3.1.7 Eiablage 3.1.8 Kontaktaufnahme 3.1.9 Kopulationsverhalten 3.1.10 Agonistisches Verhalten 3.2 Abflugversuche - „short term experiments“ 3.2.1 Aufenthaltsdauer 3.2.1.1 F. occidentalis auf Bohnen- und Gurkenblattscheibchen 3.2.1.2 T. tabaci auf Lauch- und Gurkenblattscheibchen 3.2.2 Verhaltensweisen bei den Abflugversuchen 3.2.2.1 Verhalten von F. occidentalis 3.2.2.2 Verhalten von T. tabaci 3.2.2.3 Deskriptive Beobachtung: Blattscheibchen die vor Versuchsende verlassen wurden 3.2.2.4 Deskriptive Beobachtung: Zeitlicher Verlauf 3.3 Entscheidungstests - „medium term experiments“ 3.3.1 Verteilung der Aufenthaltsdauer 3.3.2 Verhaltensmuster der Exploration 3.3.3 Gesamtdauer der Verhaltensweisen 3.3.4 Abschnittsdauer einzelner Verhaltensweisen 3.4. Langzeit-Verhaltensbeobachtungen - „long term experiments“ 3.4.1 Oviposition 3.4.2 Saugverhalten 4 Diskussion 4.1. Abweisende Wirkung 4.2. Ovipositionsdeterrenz 4.3. Phagodeterrenz 4.4. Pflanzenfaktor 4.5. Aussichten 41 41 41 43 44 45 45 46 48 49 49 50 51 51 51 53 54 55 58 60 62 65 65 68 69 73 76 76 78 83 83 85 85 87 88 5 Literaturverzeichnis 89 6 Tabellenverzeichnis 99 7 Abbildungsverzeichnis 101 8 Anhang 105 9 Publikationen & Präsentation 113 10 Lebenslauf 115 Einleitung 7 1 Einleitung 1.1 Verbreitung und wirtschaftliche Bedeutung von Thysanopteren Thripse (Ordnung Thysanoptera) sind weltweit verbreitete Pflanzenschädlinge, die in tropischen und wärmeren Regionen vorherrschen. Ihr ursprüngliches Verbreitungsgebiet liegt in der Pazifikregion und West-Nordamerika. Insgesamt existieren ca. 5000 Arten wovon nur etwa 100 Arten Kulturpflanzen schädigen, ein Viertel davon in problematischem Ausmaß (Morse & Hoddle, 2006). Einige der schädlichen Arten, wie z.B. der Zwiebelthrips Thrips tabaci Lindeman, sind auch bei uns heimisch, andere, wie z.B. der Kalifornische Blütenthrips Frankliniella occidentalis Pergande, wurden eingeschleppt (Mantel & van de Vrie, 1988; zur Strassen, 1986). Der beständig wachsende Markt an Früchten, Gemüse und Zierpflanzen hat zur weltweiten Verbreitung polyphager Arten wie dem Kalifornischen Blütenthrips und dem Melonenthrips (Thrips palmi Karny) geführt (Lewis, 1999; Kirk, 2003; Cannon et al., 2007). Phytophage Thysanoptera haben sich somit zu einem bedeutenden weltweiten Problem für die Landwirtschaft entwickelt (Lewis, 1999; Morse & Hoddle 2006). Die durch Thripse verursachten Ernteausfälle können bis zu 90% betragen (Lewis, 1997). Viele Feldkulturen wie Kraut, Gurke, Paprika, Zwiebel, Bohnen, Getreide, Leguminosen, etc. sind in mehr oder weniger starkem Ausmaß betroffen, aber auch Plantagenpflanzen wie Zitrusfrüchte, Baumwolle, Tabak, Kaffee und Tee werden geschädigt. Der wirtschaftliche Schaden entsteht durch den Saugschaden und durch die Übertragung von Viren (Lewis, 1999). 1.1.1 Nahrungsaufnahme und Schadbild Thripse zeichnen sich durch stechend-saugende Mundwerkzeuge aus. Die meisten Arten sind phytophag, seltener auch räuberisch an Arthropoden wie anderen Thripsarten, Mottenschildläusen und Milben. Thripse können sich auch akzessorisch mycophag ernähren (Kirk, 1996). Adulte Tiere und Larven stechen die sub-epidermalen Zellen von Pflanzen an und saugen den Inhalt aus. Durch Zerstörung der Zelle verliert diese ihre photosynthetische Kapazität, in die leer gesogene Zelle dringt Luft ein und die geschädigten Pflanzenteile erhalten einen silbrigen Glanz (Straub & Emmett, 1992). Gleichzeitig setzen die Thripse flüssigen Kot ab, der in Form winziger dunkler Pünktchen auf den silbrigen Flächen zurückbleibt (Abb. 1.1). Neben dem optischen Schaden an Blüten, Früchten und Blättern kommt es zur Deformation und Wachstumsreduktion (Tommasini & Maine, 1995). Bei Übertragung von Pflanzenviren, wie z.B. dem Tomatenbronzefleckenvirus („tomato spotted wilt virus“, TSWV) durch F. occidentalis, können Entfärbungen und Verkräuselungen auftreten (Wijkamp et al., 1995). Abb. 1.1: Saugschaden von T. tabaci an Lauch Einleitung 8 Die stechend-saugenden Mundwerkzeuge liegen in einem hohlen Mundkegel. Die linke Mandibel ist als Stechborste (Stylet) ausgebildet, die rechte ist verkümmert (Abb. 1.2). Die beiden aneinander liegenden Maxillen bilden das Saugrohr (Hunter & Ullman, 1992). Abb. 1.2: Thysanoptera: Schematische Darstellung des Kopfes mit Mundwerkzeugen (aus Storch & Welsch, 1997) 1.1.2 Bekämpfung Die Bekämpfung von schädlichen Thripsarten ist allgemein sehr schwierig. Aufgrund ihrer (1) geringen Körpergröße, (2) kryptischen Lebensweise (v.a. in Blattscheiden und Blüten), (3) hohen Reproduktionsrate (etwa 20 - 40 Eier pro Weibchen) sowie (4) raschen Entwicklung (12 bis 14 Tage bei 25°C im Glashaus) können sie schnell große Populationen aufbauen (z.B. Lewis, 1999; van Rijn at al., 1995). Die Dichten können von Tausenden bis Milliarden Individuen pro Hektar betragen. Vermehrter Pestizideinsatz gegen Thripse hat zu einer (5) verstärkten Pestizidresistenz geführt (Robb et al., 1995; Jensen, 2000). Biologische Kontrollmaßnahmen mit antagonistischen Räubern wie Raubmilben (v.a. Amblyseius cucumeris Oudemans) und Blumenwanzen (v.a. Orius majusculus Reuter und O. laevigatus Fieber) sind in vielen Kulturen sehr erfolgreich, in manch anderen, wie z.B. Rosen oder Chrysanthemen, hingegen problematisch (z.B. Bakker & Sabelis, 1988; Brødsgaard, 1995; Bennison et al., 1998, 2002; Shipp & Ramakers, 2004, Blaeser et al., 2004). Infektionen mit entomopathogenen Nematoden (v.a. Steinernema feltiae Filipjev und Heterorhabditis bacteriophora Poinar) und Pilzen (z.B. Metarhizium anisopliae (Mechnikov) Sorokin, Verticillium lecanii (Zimmermann) Viègas, Beauveria bassiana (Balsamo-Crivelli) Vuillemin) reichen zur alleinigen Kontrolle bei Massenvermehrungen der Thripse nicht aus (z.B. Bailey & Rath, 1994; Brownbridge, 1995; Coll & Ridgeway, 1995; Bradley et al., 1998; Bennison et al., 2002; Buitenhuis & Shipp, 2005). Aufgrund der niedrigen Schadensschwelle und des schwierigen Einsatzes biologischer Kontrollmechanismen in manchen Kulturen sind mehrere Ansätze zur Bekämpfung von Thripsen erforderlich (z.B. Brødsgaard, 2004; Shipp & Ramakers, 2004). Die zusätzliche Verwendung sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe, wie z.B. ätherischer Öle, in integrierten Pflanzenschutzkonzepten ist daher von Interesse (z.B. Renault-Rogner, 1997). Die folgenden Kapitel gehen auf die Wirkmechanismen von ätherischen Ölen gegenüber Arthropoden allgemein (siehe 1.2, Ätherische Öle: Begriffsdefinition und Ökologie), ihre Bedeutung bei der Wirtspflanzensuche von Thripsen im Speziellen (siehe 1.3, Verhalten der Thripse) sowie deren Potential als zusätzliche Komponente in Pflanzenschutzstrategien (siehe 1.4, Möglichkeiten des Einsatzes von Allelochemikalien im Pflanzenschutz) ein. Einleitung 9 1.2 Ätherische Öle: Begriffsdefinition und Ökologie Ätherische Öle sind Ausscheidungsprodukte von Pflanzen und stellen eine komplexe Mischung aus flüchtigen, bei gewöhnlichen Temperaturen meist flüssigen, stark riechenden Pflanzeninhaltsstoffen dar. Diese Inhaltsstoffe werden in Geweben oder Organen und nur in bestimmten Entwicklungsstadien gebildet und sind somit Produkte des Sekundärstoffwechsels der Pflanzen. Biochemisch leiten sich die sekundären Pflanzeninhaltsstoffe von den Verbindungen des Grundstoffwechsels ab. Die Speicherung erfolgt meist in eigenen schizogenen Ölräumen oder Ölgängen, Ölzellen oder Drüsenhaaren (Abb. 1.3). Ätherische Öle sind lipophil aber nur schlecht wasserlöslich und bestehen aus mehreren Einzelkomponenten (Richter et al., 1996). In sehr vielen ätherischen Ölen findet man ausschließlich Mono- und Sesquiterpene, in den ätherischen Ölen einiger Lauraceae, Myrtaceae und Apiaceae dominieren Phenylpropane (Holm & Herbst, 2001). Ätherisches Öl Kutikula Drüsenzelle Abb. 1.3: Schematische Darstellung eines Drüsenhaars (modifiziert aus Strasburger - Lehrbuch der Botanik) Ätherische Öle können aufgrund ihrer stark volatilen Eigenschaften als olfaktorische Informationsquelle für Arthropoden fungieren. Sie stellen somit Infochemikalien zur interspezifischen Kommunikation (Allelochemikalien) dar. Die Pflanze ist hierbei der Sender und das Tier der Empfänger. Allelochemikalien werden aufgrund ihrer funktionalen Signalwirkung in Synomone, Kairomone und Allomone unterschieden (Tab. 1.1) (z.B. Whittaker & Feeny, 1971; Matthews & Matthews, 1978). Tab. 1.1: Einteilung der Allelochemikalien bezüglich ihrer interspezifischen Signalwirkung Sender Empfänger Allomone + - Kairomone - + Synomone + + Synomone haben sowohl einen positiven Effekt auf den Empfänger als auch auf den Sender (z.B. bei Pflanzen die Anlockung von natürlichen Gegenspielern herbivorer Organismen oder von Bestäubern). Kairomone haben einen positiven Effekt auf den Empfänger aber einen negativen Effekt auf den Sender (Fraßanreger, Ovipositionsstimulantien). Allomone haben Einleitung 10 einen positiven Effekt auf den Sender aber einen negativen Effekt auf den Empfänger (Repellents, Phagodeterrentien, Ovipositionsdeterrentien). Allomone sind in diesem Zusammenhang somit ein „biochemisches Verteidigungssystem“ zur Abwehr von Herbivoren. Dethier et al. (1960) definiert die Unterscheidung zwischen Repellentien und Deterrentien folgendermaßen: Repellentien: Chemikalien, die zu einer gerichteten Bewegung des Insekts weg von der Duftquelle führen Deterrentien: Chemikalien, die Fraß oder Eiablage eines Insekts verhindern, wo, in Abwesenheit dieser Chemikalien, Fraß oder Eiablage stattfinden würden Repellentien werden olfaktorisch vor dem Kontakt mit der Wirtspflanze wahrgenommen während Deterrentien eher nicht-volatile Substanzen darstellen die über Kontakchemorezeptoren auf der Wirtspflanze perzipiert werden. Die Unterscheidung zwischen Repellentien und Deterrentien gestaltet sich mitunter schwierig, da flüchtige Bestandteile der sekundären Inhaltsstoffe nach dem Kontakt auch olfaktorisch wahrgenommen werden und dies ebenso zum Verlassen der Pflanze führen kann (Renwick, 1990, 1999). 1.3 Verhalten der Thripse Thripse - so wie die meisten Insekten - zeigen verschiedenste Verhaltensweisen beim Aufsuchen einer Wirtspflanze. Erfolgreiche Interaktionen von Thripsen mit Wirtspflanzen beruhen auf einem komplexen Zusammenspiel von visuellen, taktilen und chemischen Reizen, die allesamt das Verhalten der Insekten beeinflussen. Modifikationen dieser Faktoren verändern somit die Tauglichkeit einer Pflanze als Wirtspflanze für z.B. die Futteraufnahme und/oder die Eiablage (Ananthakrishnan, 2001). Man kann die Interaktion zwischen Wirt und Thrips grob in die Auffindung des Wirts (Anlockung), den ersten Kontakt (Landung) und dem anschließenden Testen auf Futter- und Reproduktionstauglichkeit gliedern (Terry, 1997). Anlockung → Landung → Testen (Futter, Reproduktion) 1.3.1 Wirtsfindungsprozess Der Wirtsfindungsprozess (Anlockung, Landung) scheint gegenüber dem Akzeptanzverhalten (Testen auf Futter- und Reproduktionstauglichkeit) von geringer Bedeutung zu sein, da Thripse schlechte Flieger sind und meist passiv durch Windströmungen verdriftet werden (Ellington, 1980; Lewis, 1973,1997). Die gezielte Auswahl bzw. das gezielte Aufsuchen einer potentiellen Wirtspflanze ist daher oft nicht möglich. Versuche mit Klebfallen haben allerdings ergeben, dass bestimmte Farben und Gerüche attraktiv für Thripse sind. So zeigte sich, dass die Farbe „Blau“ adulte Tiere von F. occidentalis in Klebfallen lockt (Brødsgaard, 1989; Bradley & Mayer, 1994). In blauen Klebfallen in Kombination mit zusätzlichen Lockstoffen wie z.B. Anisaldehyd (4methoxybenzaldehyde) erhöhte sich die Zahl der gefangenen Kalifornischen Blütenthripse Einleitung 11 um bis auf das Dreifache gegenüber blauen Klebfallen ohne Geruchsstoffe (Baranowski & Gorski, 1993; Brødsgaard, 1990). Trotzdem lassen sich beduftete Fallen lediglich zum Monitoring von Thripspopulationen sinnvoll einsetzen, da sie als Kontrollmaßnahme bei stärkerem Befall nicht ausreichen (Roditakis et al., 2002). In Laborstudien mit einem Olfaktometer (Koschier et al., 2000) sowie in Flugkäfigen oder Windkanälen (Berry et al., 2006) konnte die attraktive Wirkung verschiedener sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe auf Thripse (Thysanoptera) ebenfalls nachgewiesen werden. Hierbei zeigte sich, dass strukturell sehr ähnliche Substanzen mitunter deutlich unterschiedliche Wirkung haben (Koschier et al., 2000) und die Wirkung meist artspezifisch ist (De Kogel & Koschier, 2003). Weiters zeigte sich, dass manche Substanzen nur bei bestimmten Konzentrationen attraktiv sind, während andere über weite Konzentrationsbereiche attraktiv bleiben (Koschier et al., 2000; Chermenskaya et al., 2001). Größe und Form einer Pflanze scheinen bei der Fernorientierung der Thripse im Vergleich zu Geruch und Farbe der Wirtspflanze nur geringe Bedeutung zu besitzen (Terry, 1997). 1.3.2 Akzeptanzverhalten Der Akzeptanz einer potentiellen Wirtspflanze durch Insekten scheinen mehrere aufeinander folgende Schritte voraus zu gehen (Chapman & Bernays, 1989). Hunter & Ullman (1994) teilen das Verhalten von Thripsen beim Testen der Wirtsqualität in eine (1) Untersuchung der Pflanzenoberfläche und eine (2) internale Untersuchung (Abb. 1.4). (1) Oberflächenuntersuchung Fortbewegung (2) Antennenbewegung Aufdrücken der Labien Internale Untersuchung Stylet Penetration Pflanzensaft im Präcibarium Saft gelangt ins Cibarium Abb. 1.4: Mögliche Verhaltenssequenz von Thysanoptera bei der Untersuchung einer Wirtspflanze (modifiziert aus Hunter & Ullman, 1994) ad (1) Bei der Untersuchung der Oberfläche läuft der Thrips nach der Landung auf der Pflanze herum wobei er seine Antennen auf und ab bewegt. Bei Stopps werden die Einleitung 12 Labien auf die Wirtspflanze gedrückt. In dieser Position sind sowohl die paraglossalen Sensillen (chemo- und mechanosensorisch) als auch die Chemosensillen der maxillaren und labialen Palpen in Kontakt mit der Pflanzenoberfläche. Diese Sensillen ermöglichen es den Thripsen physikalische und chemische Eigenschaften des Wirts wahrzunehmen. Falls diese Stimuli eine Wirtspflanze als nicht geeignet zur Ernährung und Reproduktion anzeigen, verlässt der Thrips die Pflanze (Hunter & Ullman, 1992). ad (2) Falls die Oberflächenuntersuchung einer Pflanze auf Eignung als Wirt schließen lässt, verbleibt der Thrips am potentiellen Wirt und testet die Pflanze nun durch Penetration mittels der Mundwerkzeuge. Während dem Einführen der Stechborste wird der Kopf auf die Oberfläche gedrückt, der Mundkegel wird somit gequetscht und das mandibulare Stylet (Stechborste) in die Pflanzenepidermis gedrückt (z.B. Lewis, 1973; Hunter & Ullman, 1989, 1992). Das maxillare Saugrohr wird mit ruckartigen Stößen in die darunter liegenden Zellschichten eingeführt. Dieser innere Kanal ist von mehreren Dendriten mit höchstwahrscheinlich chemosensorischer Funktion innerviert (Hunter & Ullman, 1992). Der Pflanzensaft wird nun in den vorderen Teil der Mundhöhle (Präcibarium) gepumpt, der vom hinteren Teil (Cibarium) durch ein Ventil getrennt ist. Es wird angenommen, dass die in das Präcibarium aufgenommenen Pflanzensäfte von diesem Ventil gestoppt werden, um den präcibarialen (distalen) Sensillen eine Prüfung des Pflanzensaftes zu ermöglichen. Wenn die Nahrung akzeptiert wird, öffnet sich das Ventil und der Pflanzensaft strömt in das Cibarium. Dort kommt es zu einer weiteren Untersuchung durch die cibarialen (proximalen) Sensillen (Hunter & Ullman, 1994). Falls die Pflanze als Wirt ungeeignet erscheint, wird der Saft wieder entlassen und die Untersuchung beendet. Vor dem Mitteldarm gibt es ein weiteres Ventil, welches die Nahrung stoppen kann. Dieses wird erst nach endgültiger Akzeptanz der Wirtspflanze geöffnet und der Pflanzensaft eingelassen. Die Schädigung von Pflanzenmaterial und insbesondere die Übertragung von Viren finden allerdings schon während der internalen Untersuchung statt (Hunter & Ullman, 1994). 1.3.2.1 Mechanismen des Akzeptanzverhaltens Das Akzeptanzverhalten (Testen auf Futter- und Reproduktionstauglichkeit) auf der Wirtspflanze selbst scheint neben Geruch und Geschmack auf der Pflanzenmorphologie (Trichome, Wachsschicht etc.) und dem Anteil primärer Metabolite (Aminosäuren, Kohlenhydrate und Lipide) zu beruhen (Ananthakrishnan & Gopichandran, 1993). So wurden auf Baumwollpflanzen mit hoher Trichomdichte und hohem Gehalt an sekundären Pflanzeninhaltsstoffen, aber niedrigem Gehalt an primären Inhaltsstoffen, keine Thripse gefunden (Gopichandran et al., 1992). Weiters konnte ein Zusammenhang zwischen steigendem Aminosäuren- und Stickstoff-Gehalt einer Wirtspflanze und erhöhtem Thripsbefall (Saugaktivität und Eiablage) festgestellt werden (Ananthakrishnan, 1993). Untersuchungen mit F. occidentalis auf Salat, Paradeiser-, Paprika- und Gurkenpflanzen erwiesen einen positiven Zusammenhang zwischen dem Aminosäuregehalt einer Pflanze und den durch die Thripse verursachten Schäden an Kulturpflanzen, und zwar unabhängig von der Pflanzenart (Mollema & Cole, 1996). Diverse Studien weisen andererseits darauf hin, dass das Akzeptanzverhalten bei polyphagen Arten wie F. occidentalis und T. tabaci weniger von der aktiven Auswahl anhand Einleitung 13 von Lockstoffen als einem Ausschlussprinzip auf Futter- und Reproduktionsqualität abhängen könnte. Der für die Initiation des Saugprozesses benötigte Stimulus ist unbekannt und vielleicht ist ein solcher gar nicht notwendig (Terry, 1997; Bernays & Funk, 1999) da F. occidentalis auch durch künstliche Membranen sticht (Teulon, 1992). Der Mechanismus könnte somit umgekehrt funktionieren, indem die Untersuchung sich an Repellentien bzw. Deterrentien orientiert, um ungeeignete Pflanzen zu vermeiden (Renwick, 2001). Sekundäre Inhaltsstoffe fungieren in ihrer Wirkung als Allomone somit als Teil des biochemischen Abwehrsystems von Pflanzen, da sie die Akzeptanz der Pflanze durch herbivore Arthropoden verhindern können (Harborne, 1995; Renwick, 1999). Die Manipulation des Akzeptanzverhaltens der Thripse wird v.a. durch gustatorische und olfaktorische Stimuli ermöglicht. Visuelle Reize scheinen hierbei eine untergeordnete Rolle zu spielen (Terry, 1997; Chapman & Bernays, 1989; Teulon et al., 1999). 1.4 Möglichkeiten des Einsatzes von Allelochemikalien im Pflanzenschutz (IPM – „integrated pest management“) 1.4.1 Allgemeine Strategien mit Allelochemikalien im Pflanzenschutz Die biologische Aktivität der ätherischen Öle kann aufgrund ihrer geringen Nebenwirkung auf Warmblüter und andere Nicht-Zielorganismen in umweltschonenden Pflanzenschutzstrategien genutzt werden (Deans & Waterman, 1993; Stroh et al., 1998; Isman, 2000, 2006). Durch den raschen Abbau ätherischer Öle kommt es zu keiner Anreicherung der Substanzen in der Umwelt (Rabenhorst, 1996; Misra & Pavlostathis, 1997). Die Manipulation des Verhaltens von Arthropoden mit ätherischen Ölen bzw. deren Einzelkomponenten kann somit als eine solche Methode im IPM verstanden werden. Die ökologische Funktion von ätherischen Ölen als Allelochemikalien zwischen Tier und Pflanze kann im Pflanzenschutz sowohl zur Manipulation des Verhaltens von Schädlingen an Kulturpflanzen (herbivore Arthropoden) als auch deren Gegenspielern, den Nützlingen (carnivore Arthropoden), verwendet werden. Die Anlockung von Nützlingen erfolgt durch volatile Pflanzeninhaltsstoffe deren Produktion und Freigabe durch herbivore Organismen induziert werden („herbivore induced plant volatiles“, HIPV). Sie stellen ein vom Schädling charakteristisch verändertes Duftbouquet einer Wirtspflanze dar. Zumeist ist die Duftmischung sowohl quantitativ als auch qualitativ durch de-novo gebildete Komponenten verändert und in seiner neuen Zusammensetzung extrem spezifisch für den Herbivoren. Gegenspieler des Schädlings können sich an diesem Duftbouquet orientieren und ihre Beute somit auffinden. HIPVs fungieren als Synomone (Allelochemikalien zum beiderseitigen Nutzen) zwischen Pflanze und Nützling und stellen einen Teil des indirekten Abwehrsystems von Pflanzen dar (z.B. Vet & Dicke, 1992; Paré & Tumlinson, 1999). Die Anlockung von Schädlingen wiederum erfolgt über den Duft einer für sie relevanten Wirtspflanze (z.B. Harrewijn et al., 1994, 2001; Harborne, 1995; siehe auch 3.1, Wirtsfindungsprozess). Einleitung 14 Diese Mechanismen zur Orientierung von Arthropoden können im Pflanzenschutz beispielsweise in Form von sog. Push-pull Strategien eingesetzt werden. Diese Strategien setzen sich aus zwei Komponenten zusammen: (1) Der artifiziellen Überlagerung des attraktiven Dufts von Kulturpflanzen („masking“) mit für den Schädling repellentent/deterrent wirkenden chemischen Verbindungen. Dies geschieht meist durch direktes Besprühen oder durch Zwischensaat ungeeigneter Wirtspflanzen („intercropping“) die repellent/deterrent wirkende ätherische Öle beinhalten. (2) Der Anpflanzung überdurchschnittlich attraktiver Wirtspflanzen („trap cropping“) neben den zu schützenden Kulturpflanzen. Diese geeigneten Alternativpflanzen können zusätzlich mit für herbivore Arthropoden attraktiven Lockstoffen („attractants“) besprüht werden. Es können auch ausschließlich Klebfallen, die mit einem attraktiven Duft kombiniert sind, verwendet werden (Cook et al., 2007). Der erste Teil stellt die „push“-Komponente dar, die den jeweiligen Schädling in Richtung der „pull“-Komponente, also dem eigens eingebrachten Alternativwirt, ziehen soll. Die Terminologie bezieht sich somit auf den herbivoren Schädling und nicht auf die Manipulation der natürlichen Gegenspieler (Abb. 1.5). Migration push a b pull c Abb. 1.5: Push-pull Strategie: Schematische Darstellung des generellen Mechanismus; (a) Zwischensaat, (b) Kulturpflanze, (c) Alternativwirt Sowohl für den Kalifornischen Blütenthrips (F. occidentalis) als auch für den Zwiebelthrips (T. tabaci) gibt es bereits Versuche mit klassischen push-pull-Strategien als Teil des IPM. F. occidentalis wurde im Gewächshaus durch Rosmarin (Rosmarinus officinalis L.) als „push“Komponente auf einige mit dem Lockstoff (E)-β-farnesene präparierten Chrysanthemen als „pull“–Komponente gelockt (Bennison et al., 2003). T. tabaci wurde am Feld mit Klebtafeln, die mit dem für den Zwiebelthrips repellent wirkenden Majoranöl (Origanum marjorana L.) besprüht waren, zu Tafeln mit der für ihn attraktiven Substanz ethyl-iso-nicotinate getrieben (Van Tol et al., 2007). Da in push-pull Strategien zumeist ungiftige Substanzen verwendet werden, stellt diese Strategie lediglich den Rahmen für eine Vielzahl weiterer pflanzenschützerischer Taktiken Einleitung 15 dar zu denen auch die Anlockung von Nützlingen gehört. Methylsalicylat hat z.B. auf den Kalifornischen Blütenthrips F. occidentalis in Olfaktometerversuchen repellente Wirkung (Chermenskaya et al., 2001) während seine Gegenspieler, die Blumenwanzen (Heteroptera: Anthocoridae) davon angezogen werden (James, 2003, 2005). So können herbivore Schädlinge mittels eines künstlich eingebrachten repellenten Dufts von der Kulturpflanze auf einen Alternativwirt getrieben werden während der gleiche Duft den natürlichen Gegenspieler des Schädlings auf die Kulturpflanze lockt und die verbliebene Restpopulation der herbivoren Arthropoden weiter dezimiert (z.B. Cowles, 2004; Cook et al., 2007). Bei dieser Methode ist natürlich genaue Kenntnis über das Verhalten und die ökologischen Interaktionen zwischen Schädlingen und ihren Gegenspielern von essentieller Bedeutung (Cook et al., 2007). Weiters können ätherische Öle bzw. ihre Komponenten gegenüber herbivoren Arthropoden phago-deterrente und/oder ovipositions-deterrente Eigenschaften aufweisen bzw. deren allgemeine Fitness herabsetzen (Harborne, 2001; Isman, 1999, 2002; siehe auch Tab. 1.1, Allomone). Sowohl eine reduzierte Nahrungsaufnahme bzw. Eiablage als auch verlängerte Entwicklungsphasen führen somit zu einer Verminderung des Populationswachstums. Neben den subletalen Effekten können ätherische Öle bzw. deren Einzelkomponenten letale Eigenschaften besitzen. So lassen jüngere Studien neurotoxische Wirkung von einigen ätherischen Ölen auf Insekten vermuten (Kostyukovsky et al., 2002; Priestley et al., 2003; Enan, 2005a,b). Die Toxizität ist jedoch deutlich geringer als bei konventionellen Insektiziden (Lee S et al., 1997). 1.4.2 Phytotoxizität Neben insektiziden und antimikrobiellen Eigenschaften können ätherische Öle bzw. ihre Komponenten auch toxisch auf Pflanzen wirken. Dies ist bei Applikation im Pflanzenschutz natürlich problematisch. Zu diesem Thema gibt es allerdings nur wenige Studien. Thymol (p-cymen-3-ol) und Eugenol (4-allyl-2-methoxy-phenol) unterdrücken z.B. sowohl die Keimung als auch die Entwicklung von Getreide (Waliwitiya et al., 2005). Eugenol führte bei Brokkoliblättern mit entfernter epikularer Wachsschicht zu vermehrtem Elektrolytverlust, einem Indikator für Membranschädigung (Bainard et al., 2006). Weiters stellten Erler & Tunç (2005) nach 96stündiger Begasung mit Thymol, Carvacrol (p-cymen-2-ol) oder 4-Terpineol (Terpinen-4-ol) Blattschäden an Jungpflanzen von Paprika, Gurken, Paradeiser und Melanzani fest. Oft waren diese Effekte dosisabhängig. Carvacrol war bei einer Konzentration von 1,7 mg/l Luft aber nicht bei 0,8 mg/l phytotoxisch. In Versuchen von Lee SG et al. (1997) mit Maispflanzen wirkten mehrere Monoterpene phytotoxisch an Wurzeln und Blättern. Auch hier ist die Wirkung dosisabhängig, da auf die Bodenfläche aufgebrachtes Thymol bei 50 und 100 ppm keinen Schaden an Wurzeln und Blättern verursachte, bei 500 ppm hingegen wurde bis zu 90-100% des Pflanzenmaterials geschädigt. Weiters lassen Resultate mit einem synthetischen Derivat von Thymol (Thymolethylether) auf Potential zur Reduktion der phytotoxischen Wirkung von Monoterpenen durch Derivatisierung schließen. Einleitung 16 1.5 Gliederung der Dissertation und konkrete Fragestellungen 1.5.1 Eruierung und Verhaltensweisen Dokumentation der von zwei Thripsarten gezeigten Die von den beiden Hauptschädlingsarten in Europa, T. tabaci (Zwiebelthrips) und F. occidentalis (Kalifornischer Blütenthrips), gezeigten Verhaltensweisen werden sowohl direkt beobachtet als auch mittels eines Videorekorders aufgenommen und analysiert. Ein Verhaltenskatalog wird aus diesen Beobachtungen sowie Ergebnissen aus späteren Studienteilen und in Anlehnung an bereits definierte Verhaltensweisen erstellt (Ellington, 1980; Teulon, 1992; Hunter & Ullmann, 1994; Moritz & Fröhlich, 1996; Eigenbrode & Bernays, 1997; Lewis, 1997; Terry & Schneider, 1993; Terry & Dyreson, 1996; Terry, 1997). Fragen: a) Welche Verhaltensweisen zeigen T. tabaci und F. occidentalis unter unbeeinflussten Versuchsbedingungen? b) Lässt sich das natürliche Artverhalten durch qualitative und quantitative Kategorisierung sämtlicher Verhaltenselemente ausreichend charakterisieren? 1.5.2 Manipulative Experimente 1.5.2.1 Abflugversuche (Experimente mit kurzer Versuchszeit, max. 5 Minuten) Im Gegensatz zu Wirtsfindungsprozessen und zum Verhalten auf einer Wirtspflanze ist nur wenig über den ersten Kontakt der Thripse nach der Landung auf einer potentiellen Wirtspflanze bekannt. Nach dem Niederlassen eines Thrips auf einem mit sekundärem Pflanzeninhaltsstoff präparierten bzw. einem unbehandelten Blatt werden die Verweildauer und die Abflugrate bemessen (nach McDonald et al., 2002). Mit freiem Auge erkennbare Verhaltensweisen werden ebenfalls dokumentiert. Fragen: a) Verkürzt sich die Aufenthaltsdauer auf mit potentiell repellent/deterrent wirkenden Substanzen (Einzelkomponenten ätherischer Öle) besprühten Wirtsblättern gegenüber unbehandelten Kontrollblättern? b) Sind sonstige Veränderungen im Verhalten von Thripsen zu erkennen? Einleitung 17 1.5.2.2 Entscheidungstests (Experimente mit mittlerer Versuchszeit, 3 Stunden) Einzelne Versuchstiere können zwischen einer Kontrollblatthälfte und einer mit Testsubstanz besprühten Blatthälfte wechseln. Die Aufenthaltsdauer und das Verhalten werden zwischen den beiden Blatthälften verglichen (Koschier, 2000; Koschier & Sedy, 2003b). Fragen: a) Verkürzt sich die Aufenthaltsdauer auf der mit einer Testsubstanz behandelten Blattseite? b) Kommt es auf den unterschiedlich unterschiedlichem Verhalten? behandelten Blatthälften zu 1.5.2.3 Langzeitversuche (Experimente mit langer Versuchszeit, 24 Stunden) Das Verhalten von Thripsen wird über 24 Stunden (8:16 dunkel:hell) gefilmt und analysiert. Der Saugschaden und die Ovipositionsrate werden quantifiziert. Fragen: a) Zeigt sich ein Unterschied in der Saugaktivität und am auf der Blattoberfläche erkennbaren Saugschaden? b) Verringert sich die Ovipositionsrate auf mit Testsubstanz behandelten Blättern? Einleitung 18 Material & Methode 19 2 Material & Methode 2.1 Die Versuchstiere (Thripse: Gewitterfliegen, Fransenflügler, Blasenfüße) Thripse (Thysanoptera) sind kleine, pflanzensaugende Insekten (0,5 – 14mm) mit einem schlanken, walzenförmigen, unterschiedlich stark dorsoventral abgeplatteten Körperbau. Sie sind meist eintönig gefärbt (braun, schwarz, gelb) oder zweifärbig gestreift und werden aufgrund ihres Habitus mitunter mit Mücken verwechselt („Gewitterfliegen“). Thripse sind auch unter dem Namen „Fransenflügler“ oder „Blasenfüße“ bekannt. Der Name Fransenflügler geht auf die zwei Paar, an ihren Rändern dicht mit zarten Fransen besetzten, schmalen Flügel zurück. Die Luft kann aufgrund des hohen Reibungswiderstands nicht zwischen den Fransen hindurch streichen. Thripse sind zwar keine herausragenden aktiven Flieger, können aber passiv über hunderte Kilometer verdriftet werden. Der Pterothorax stellt bei den Thripsen den verschmolzenen Meso- und Metathorax dar und ist bei beflügelten Arten sehr robust gebaut (Abb. 2.1). Der Name Blasenfüßer (Physiopoda) war aufgrund blasenähnlicher Bildungen am distalen Ende der Beine die frühere Bezeichnung von Thysanoptera. Diese zusammenfaltbaren Haftlappen ermöglichen Thripsen sich auch auf glatten Oberflächen fortzubewegen (Abb.2.2). Die Morphologie rezenter Thripse unterscheidet sich kaum von jener in 40-50 Millionen Jahre alten Bernsteinfunden entdeckten Arten (Zur Strassen, 1979; Moritz, 1997). Pterothorax Flügelfransen Abb.2.1: Darstellung eines adulten „Fransenflüglers“ der UO Terebrantia. Die paarigen Flügel inserieren am robust gebauten Pterothorax und sind an ihren Rändern mit dichten Fransen besetzt (modifiziert aus Lewis, 1973). Abb. 2.2: Haftblase und paarige Kralle am Fußende der „Physiopoda“. Die Blase ist durch Lymphdruck schwellbar und durch den Krallenbeuger einziehbar (aus Storch & Welsch,1997). Sämtliche Versuche der vorliegenden Dissertation wurden mit adulten Weibchen von Frankliniella occidentalis und Thrips tabaci (Thysanoptera: Thripidae) durchgeführt. Diese beiden Arten sind unter den Thripsen die wirtschaftlich wichtigsten Schädlinge in Gewächshäusern Europas (Tommasini und Maini, 1995). Sie sind extrem polyphag und befallen zahlreiche Zierpflanzen und Gemüsekulturen. Beide Arten sind weltweit verbreitet. Material & Methode 20 2.1.1 Frankliniella occidentalis (Kalifornischer Blütenthrips, „western flower thrips“) ca. 2mm Abb. 2.3: Adultes Weibchen von F. occidentalis F. occidentalis ist ca. 2mm groß (Abb. 2.3). Das ursprüngliche Verbreitungsgebiet des „western flower thrips“ liegt in den westlichen USA. Der Kalifornische Blütenthrips hat sich erst in der ersten Hälfte der 1980er Jahre über die Erde verbreitet (Mantel & van de Vrie, 1988; zur Strassen, 1986). 1983 ist er in Holland eingeschleppt worden und hat sich danach rasch über ganz Westeuropa verbreitet. Neben Nordamerika und Europa wurde auch Japan (erstes Auftreten 1990) besiedelt. F. occidentalis ist v.a. eine blütenbesuchende Thripsart, die sich sowohl von Blütenblättern als auch von Pollen ernährt. F. occidentalis ist extrem polyphag (etwa 244 Pflanzenarten sind weltweit bekannt) und befällt neben Zierpflanzen auch alle bedeutenderen Fruchtgemüsepflanzen wie Paradeiser, Gurke, Bohne, Paprika etc. (Kirk, 2003). Darüber hinaus kann sich F. occidentalis fakultativ von Milbeneiern ernähren (Wilson et al., 1991). Diese Art ist auch der Hauptvektor des Tomatenbronzefleckenvirus („tomato spotted wilt virus“, TSWV), einem Tospovirus (Wijkamp et al., 1995). Die beiden Larvenstadien (L1 und L2) nehmen das Virus über den Pflanzensaft auf, das Virus repliziert sich im Vektor und kann von den adulten Insekten lebenslänglich übertragen werden (Ullman et al., 1993; Wijkamp et al., 1993; van de Wetering et al., 1996). Die Attraktivität einer Wirtspflanze nimmt für F. occidentalis bei Infektion mit dem TSWV zu, da sich die Überlebensrate der Larven erhöht und deren Entwicklungsdauer verkürzt (Maris et al., 2004). Möglicherweise hat dieses Pflanzenpathogen einen Mechanismus entwickelt das Pflanzenabwehrsystem gegenüber seinem Vektor zu schwächen und somit indirekt zu seiner Verbreitung beizutragen (Belliure et al., 2005). 2.1.2 Thrips tabaci (Zwiebelthrips, “onion thrips”) Abb. 2.4: Adultes Weibchen von T. tabaci T. tabaci (Abb. 2.4) ist etwas kleiner und zarter als F. occidentalis. Er kommt in Österreich heimisch auf Feldfrüchten wie Zwiebel, Lauch und Kraut vor (Kahrer, 1994, 1998; Lewis, 1998; Jenser & Szenasi, 2004). Der Zwiebelthrips ist ebenfalls potentieller Virusüberträger, extrem polyphag und befällt neben Feldfrüchten auch verschiedenste Fruchtgemüse in Glashäusern, v.a. Gurke und Paprika (Kahrer & Gross, 2002). Weltweit stellt er ein massives Problem an Kulturpflanzen wie Baumwolle (Indien, Sudan, Ägypten etc.) und Zwiebeln dar. Er ist der Hauptüberträger des mit Zwiebeln assoziierten „Iris yellow spot virus“ (IYSV), ebenfalls einem Tospovirus (Kritzman et al., 2001). Im Sommer 2007 wurde dieses Virus erstmals in Deutschland identifiziert (Leinhos et al., 2007). Material & Methode 21 2.1.3 Entwicklungsstadien Ein Weibchen legt in ihrem Leben im Durchschnitt 20 bis 40 Eier ab. Thripseier sind länglich und asymmetrisch geformt (Abb. 2.5a). Aus ihnen schlüpfen Larven, die sich durch eine hemimetabole Entwicklung (unvollständige Verwandlung) über zwei Larven- (Abb. 2.5b+c) und zwei Pseudopuppenstadien, der Pronymphe (Abb. 2.5d) und der Nymphe (Abb. 2.5e), zu adulten Tieren (Abb. 2.5f) entwickeln (Moritz, 1997). Die Pseudopuppen sind keine echten Puppen sondern lediglich Ruhestadien, in denen die Ernährung und Fortbewegung vorübergehend aussetzt. Die Pseudopuppe unterscheidet sich vom ersten Ruhestadium, der Praepseudopuppe, durch vollständig entwickelte Flügellänge und dorsal über den Körper geklappte Antennen (Abb. 2.5e+f). Vor den Ruhestadien zeigen die Larven im Laufe der Entwicklung zunehmend positive Geotaxis sowie negative Phototaxis und bewegen sich somit von den Pflanzen zur Erde hin bzw. verstecken sich in Spalten der Pflanzenorgane (Tommasini und Maini, 1995). Etwa 98% einer F. occidentalis Population ziehen sich zur „Pseudo-Verpuppung“ in den Boden zurück (Berndt et al., 2003). Beide Arten zeigen ausgeprägten Geschlechtsdimorphismus. Die Weibchen haben ein rundliches, „aufgequollenes“ Abdomen und sind deutlich größer als die Männchen. Der gesamte Entwicklungszeitraum vom Ei bis zum adulten Tier umfasst im Labor (25°C) etwa zwölf bis 13 Tage (Van Rijn, 1995). Abb. 2.5: Hemimetabole Entwicklung des Birnenthrips (Taeniothrips inconsequens): (a) Ei; (b) erstes und (c) zweites Larvenstadium; (d) erstes Ruhestadium (Pronymphe bzw. Preapseudopuppe); (e) zweites Ruhestadium (Nymphe bzw. Pseudopuppe); (f) adultes Weibchen (aus Grzimeks Tierleben: zur Strassen, 1979) 2.1.4 Vergleich zwischen den beiden Thripsarten F. occidentalis und T. tabaci Beide Arten gehören zur Unterordnung der Terebrantia (Bohr-Fransenflügler). Die Weibchen besitzen im Gegensatz zur Unterordnung der Tubulifera (Röhren-Fransenflügler) einen Legebohrer, mit dem die Eier in pflanzliches Gewebe versenkt werden. Die Thripsart F. Material & Methode 22 occidentalis ist arrhenotok (Bryan & Smith, 1956). Somit schlüpfen beim Kalifornischen Blütenthrips aus unbefruchteten (haploiden) Eiern männliche Nachkommen. T. tabaci ist zumindest in Europa vorwiegend thelytok. Das bedeutet, dass sich weibliche Nachkommen aus unbefruchteten Eiern entwickeln (Morison, 1957; O`Neill, 1960). Van Rijn (1995) führte eine Vergleichsstudie zu Oviposition und Entwicklung zwischen den Thripsarten F. occidentalis und T. tabaci auf Gurke (Cucumis sativus cv. Corona) durch. Der Zwiebelthrips hat bei 25°C eine etwas längere Entwicklung von durchschnittlich 12,9 Tagen gegenüber 12,4 Tagen beim Kalifornischen Blütenthrips. Dieser Unterschied geht v.a. auf eine längere Eientwicklung zurück. Die Prae-Ovipositionsperiode - zwischen dem Erreichen des adulten Stadiums und der ersten Eiablage - beträgt bei beiden Arten im Mittel zwei Tage. Somit dauert ein kompletter Ei-zu-Ei Zyklus ungefähr zwei Wochen. T. tabaci hat eine höhere Ovipositionsrate als F. occidentalis, aber auch eine kürzere Lebensdauer der adulten Weibchen. So lebt ein weiblicher Blütenthrips durchschnittlich 20,5 Tage, während ein Zwiebelthripsweibchen im Mittel lediglich 11,9 Tage alt wird. Insgesamt ergibt sich für sämtliche Lebensparameter der beiden Thripsarten eine nahezu identische Wachstumsrate (rm – natürliche innere Vermehrungsrate) von ca. 0,17/Tag. Das entspricht etwa einer Verdopplung der Population in nur vier Tagen (Van Rijn, 1995). 2.1.5 Einfluss von Temperatur und Photoperiode auf Oviposition und Entwicklung Viele Insekten können bei verkürzter Photoperiode in Diapause gehen. Der Effekt einer kürzeren Photoperiode kann allerdings durch erhöhte Temperaturen reduziert oder sogar ausgeglichen werden (Danilevsky, 1961). In Versuchen zum Effekt der Photoperiode auf F. occidentalis konnte eine reproduktive Diapause bei kürzerer Lichtexposition nachgewiesen werden (Brødsgaard, 1994). Diese Ergebnisse wurden in einer weiteren Studie an F. occidentalis allerdings nicht bestätigt, wo der Blütenthrips auch bei kurzen Photoperioden (14:10 dunkel:hell) die gleiche Entwicklungsdauer und Ovipositionsaktivität wie bei langen Photoperioden zeigte. Lediglich die Prae-Ovipositions-Periode zwischen der Häutung zum adulten Weibchen und der ersten Eiablage dauerte bei kurzer Lichtexposition im Mittel einen Tag länger (Ishida et al., 2003). Hier konnte hingegen ein signifikanter Einfluss der Temperatur auf die Entwicklungsdauer nachgewiesen werden. So verzögerte sich die Entwicklung von Ei, Larve und Pseudopuppen bei 15°C jeweils um zwei bis drei Tage gegenüber Vergleichsstadien bei 20°C. Van Rijn (1995) testete Eier und Larvenstadien von F. occidentalis bei Temperaturen von zwölf bis 35°C und stellte eine erhöhte Larvenmortalität sowohl bei niedrigen als auch bei sehr hohen Temperaturen fest. So stieg die Mortalität ab einer Temperatur von 28°C rasch an. McDonald et al. (1998) stellte in seinen Untersuchungen über die Entwicklung von F. occidentalis vom Ei bis zum adulten Tier einen negativen linearen Zusammenhang zwischen dem Anstieg der Temperatur und der Entwicklungsgeschwindigkeit fest. Die Zeit, die ein Blütenthrips für seine Entwicklung brauchte, nahm in jedem einzelnen Entwicklungsstadium bei sechs Temperaturen von zehn bis 35°C mit steigender Temperatur ab. Bei 35°C war die Larvenmortalität allerdings so hoch (96%), dass hier nur Daten zur Eientwicklung berücksichtigt wurden. 2.1.6 Zuchtbedingungen der Thripspopulationen Der für die Thripszucht verwendete Brutkasten wurde auf 8:16 (dunkel:hell) Stunden Lichtbestrahlung (bei 2000-6000 Lux), einer Temperatur von 23+/-1°C und 60+/-5% relativer Luftfeuchtigkeit eingestellt. Material & Methode 23 2.1.6.1 Stammzuchten Die Stammzucht wurde nach einer Methode von Loomans & Murai (1997) in Einmachgläsern (0,5l) mit Bohnen (Phaseolus vulgaris L. bei F. occidentalis) oder Lauch (Allium porrum L. bei T. tabaci) gehalten (Abb. 2.6). Der Metalldeckel des Glases wurde zum Zweck der Luftzufuhr aufgeschnitten und mit einem feinmaschigen Netz (80μm) versehen. Die Bohnen und der Lauch wurden aus biologischer Produktion gekauft. Am Boden des Glases befanden sich einige Stücke zugeschnittenes Filterpapier, um dem späten zweiten Larvenstadium bzw. den Stadien der Pseudopuppen eine Rückzugsmöglichkeit zu bieten (siehe 2.1.3, Entwicklungsstadien). Aus dieser Stammzucht wurden regelmäßig nach zufälliger Auswahl Tiere für die Versuchszucht entnommen. Netz Glas Metalldeckel Bohnen Filterpapier Abb. 2.6: Stammzucht F. occidentalis: Einmachglas (0,5l) mit aufgeschnittenem Metalldeckel, der mit einem feinmaschigen Netz (80μm) gesichert war. Die mit dem Netz gesicherte Öffnung im Deckel diente der Luftzufuhr. Im Glas befanden sich Bohnen aus biologischem Anbau (bzw. Lauch für T. tabaci). Am Boden des Glases lagen mehrere Stücke zugeschnittenes Filterpapier als Rückzugsmöglichkeit für das zweite Larvenstadium bzw. die Pseudopuppen. 2.1.6.2 Versuchszuchten Die Zucht wurde auf Blättern (siehe 2.2, Versuchspflanzen) in Petrischalen (Durchmesser 14cm) mit 1% Wasseragar (Fluka, Sigma-Aldrich, Wien) durchgeführt (Abb. 2.7a). Im Deckel der Petrischale befand sich eine zentrale, kreisrunde Öffnung (Durchmesser 1,5cm) die mit einem feinmaschigen Netz (80μm) gesichert wurde und der Luftzufuhr diente (Abb. 2.7b). Die Ränder der Petrischale wurden mit Parafilm (Nesco®, Azwell Inc., Osaka, Japan) verschlossen. Auf einer Platte fand die Eiablage von ca. 100 Weibchen über einen Zeitraum von 48 Stunden statt. Danach wurden die Weibchen auf eine frische Platte (Durchmesser 14cm) umgesetzt und die vorherige Platte zur weiteren Entwicklung der abgelegten Eier in den Inkubator zurückgestellt. Material & Methode 24 Rand der Petrischale Oberseite der Petrischale Wasseragar (1%) Rand der Petrischale Blätter zur Thripsaufzucht Öffnung mit Netzgitter (a) (b) Abb. 2.7: Untere (a) und obere Hälfte (b) einer Petrischale (Durchmesser: 14cm) zur Zucht von Thripsen. Die untere Petrischale enthielt eine ca. 1cm dicke Schicht Wasseragar (1%), auf die Blätter (Bohne, Gurke oder Lauch) aufgelegt wurden. Die obere Hälfte der Petrischale enthielt an ihrer Oberseite eine Öffnung (Durchmesser: 1,5cm), die mit einem feinmaschigen Gitter gesichert war und der Luftzufuhr diente. Es wurden lediglich adulte weibliche Thripse für die Versuche herangezogen. Um einen etwaigen Einfluss des Alters auf die Aktivität der Thripsweibchen auszuschließen, wurden unbefruchtete, gleichaltrige Tiere verwendet. Da die generelle Aktivität kurz nach Beginn der Ovipositionsphase am höchsten ist und danach kontinuierlich abnimmt (Van Rijn, 1995), kamen ausschließlich zwei bis vier Tage alte Weibchen in den Experimenten zum Einsatz. Um sicher zu stellen, dass die Versuchstiere diesen Anforderungen entsprachen, wurden die Weibchen in einer Altersstufenzucht bereits vor dem befruchtungsfähigen Alter voneinander getrennt. So wurden täglich weibliche Pseudopuppen von den Zuchtplatten auf eigene Blätter in Petrischalen isoliert. Von diesen konnten wiederum täglich die geschlüpften Weibchen auf frische Platten umgesetzt und somit eine auf den Tag genaue Altersstufenzucht aus unbefruchteten weiblichen Individuen erreicht werden. Die Manipulation der Pseudopuppen bzw. der Weibchen erfolgte mit Hilfe eines leicht befeuchteten Aquarellpinsels. Der Tag nach der Isolation eines adulten Weibchens wurde als der erste Tag des adulten Stadiums gezählt. Natürlich wurden nur Weibchen die auf einer bestimmten Wirtspflanze aufgewachsen waren (F. occidentalis: Bohne oder Gurke; T. tabaci: Lauch oder Gurke) in den Versuchen auch auf der jeweiligen Pflanze eingesetzt. Für die Aufzucht auf Bohne wurden vorwiegend die Kotyledonen verwendet, für die Versuche ausschließlich dreilappige Blätter. In den Versuchen mit Gurke wurden jüngere Blätter (aus der zweiten bis dritten Schicht) verwendet. Für sämtliche Versuche auf Lauch wurden die dritten bis fünften von außen gezählten Blätter der gekauften Pflanzen genommen. 2.2 Versuchspflanzen Die Bohnen- (Phaseolus vulgaris L., Taylor´s Horticultural) und Gurkenpflanzen (Cucumis sativus L., Korinda F1) für die Versuchszuchten wurden in einem Pflanzenwuchsraum an der Universität für Bodenkultur (Institut für Pflanzenschutz) ohne Pestizideinsatz aus Samen gezogen. Der Pflanzenwuchsraum hatte eine Temperatur von 24+/-2°C und war auf 8:16 (dunkel:hell) Stunden Lichtbestrahlung eingestellt. Der Lauch (Allium porrum L.) wurde sowohl für die Versuchs- als auch Stammzuchten aus biologischem Anbau gekauft. Material & Methode 25 2.3 Ausgewählte Komponenten ätherischer Öle Tab. 2.1: Wirtspflanzen und Komponenten ätherischer Öle für die Experimente mit T. tabaci und F. occidentalis. F. occidentalis T. tabaci Pflanzen Bohne (Phaseolus vulgaris L.) Gurke (Cucumis sativus L.) Lauch (Allium porrum L.) Gurke (Cucumis sativus L.) Komponenten (1)Thymol (1)4-Terpinol (2)Methylsalicylat (2)Salicylaldehyd (1)Carvacrol (1)Linalool (1)Carvacrol (3)Eugenol Drei Substanzklassen: Monoterpene (1), Salicylate (2) und Phenylpropanoid (3) Die beiden Thripsarten wurden auf je zwei Pflanzen mit je einer von vier Komponenten sekundärer Inhaltsstoffe getestet (Tab. 2.1). In den 24stündigen Versuchen wurden nur zwei Substanzen auf den jeweiligen Pflanzenarten getestet (siehe 2.4.2.3, LangzeitVerhaltensbeobachtungen). 2.3.1 Applikation der Einzelkomponenten ätherischer Öle Die Testsubstanzen wurden in Ethanol (96%) als Lösungsmittel (Testsubstanz zu Alkohol im Mischverhältnis 1:10) und Triton x-100 (0,5%; Sigma-Aldrich, Wien) als Netzmittel zu 1%iger bzw. 0,1%iger Lösung verdünnt. Blattscheibchen oder abgetrennte Blätter von Wirtspflanzen wurden in Petrischalen gelegt und mit dem „Potter Precision Laboratory Spray Tower“ (Burkard Manufacturing Co Ltd., Rickmansworth, UK) unter konstantem Luftdruck von 4,5bar mit der 2,5ml Lösung besprüht. Das entspricht einer Menge von 0,1μl bzw. 0,01μl pro cm2. Die Reinigung des Potter Spray Towers zwischen den Applikationen erfolgt durch mehrmaliges Sprühen mit Aceton und destilliertem Wasser. Die Beschreibung der Komponenten in den Kapiteln 2.3.2 und 2.3.3 ist aus Strasburger et al. (1991), Richter et al. (1996), Holm & Herbst (2001), Hänsel et al. (2007) entnommen. 2.3.2 Monoterpene Monoterpene und Sesquiterpene gehören zur Gruppe der Terpene und stellen die umfangreichste Gruppe an Naturstoffen, also chemischen Stoffen die aus der belebten oder unbelebten Natur gewonnenen werden, dar. Terpene leiten sich zusammen mit den Steroiden biogenetisch von Isopren (doppelt ungesättigter Kohlenwasserstoff C5H8) ab. Die Biosynthese der Isoprene erfolgt über den Acetat-Mevalonat-Weg. Monoterpene bestehen aus zwei Isopreneinheiten. a) Thymol (p-cymen-3-ol) und Carvacrol (p-cymen-2-ol) Thymol (p-cymen-3-ol) und Carvacrol (p-cymen-2-ol) sind z.B. Bestandteile von Thymian (Thymus vulgaris - Lamiaceae), Oregano (z.B. Origanum vulgare ssp. hirtum - Lamiaceae) und anderen Lippenblütlern (Lamiaceae). Die Konzentration der beiden Einzelkomponenten Thymol und Carvacrol kann im Thymian- bzw. Oreganoöl je nach Chemotyp, Pflanzenorgan, Material & Methode 26 Entwicklungsstadium aber auch aufgrund des Standortes, der klimatischen Einflüssen etc. beträchtlich schwanken. OH OH Abb. 2.8a: Thymol Abb. 2.8b: Carvacrol b) Linalool (3,7-dimethyl-1,6-octadien-3-ol) Linalool ist ein azyklischer Alkohol der in sehr vielen ätherischen Ölen vorkommen kann. Mit über 40% ist Linalool der Hauptbestandteil von Lavendelöl (z.B. Lavendula officinalis, Lavendulae flos/aetherolium – Lamiaceae) und ist meist auch im Thymianöl (Thymus vulgaris - Lamiaceae) stark vertreten. HO Abb. 2.9: Linalool c) 4-Terpineol (Terpinen-4-ol) 4-Terpineol ist ein zyklischer Alkohol und findet sich z.B. in Majoranöl (Origanum majorana Lamiaceae) und Teebaumöl (Melaleuca alternifolia - Myrtaceae, Myrtengewächse). OH Abb. 2.10: 4-Terpineol 2.3.3 Phenylpropanoide (Phenylpropane) und Salicylate Phenylpropanoide und Salicylate sind ebenfalls Kohlenwasserstoffe die sich vom 1Phenylpropan (Abb. 2.11) aus der Zimtsäure ableiten. Die Zimtsäure entsteht wiederum aus der Aminosäure Phenylalanin die über den Shikimisäureweg synthetisiert wird. Der Material & Methode 27 Shikimisäure- oder Shikimatweg ist der wichtigste Weg für die Bildung aromatischer Verbindungen in der Pflanzenzelle. CH2 CH2 Abb. 2.11: 1-Phenylpropan Phenolische Substanzen tragen an einem aromatischen Ringsystem mindestens eine Hydroxylgruppe oder deren funktionelle Derivate. Das Phenyl- [C6H5] stellt den einwertigen Rest des Benzols aus dem ein H-Atom entfernt wurde, dar. a) Eugenol (4-allyl-2-methoxy-phenol) Eugenol ist ein Alkohol der z.B. in Gewürznelken (Syzygium aromaticum – Myrtaceae) enthalten ist. OH O Abb. 2.12: Eugenol b) Methylsalicylat (methyl 2-hydroxybenzoate) Methylsalicylat ist der Methylester der Salicylsäure und kann z.B. aus Wintergrün (Pyrola sp.) durch Wasserdampfdestillation gewonnen werden (“Wintergrünöl”). O O OH Abb. 2.13: Methylsalicylat Material & Methode 28 c) Salicylaldehyd (2-hydroxybenzaldehyde) Salicylaldehyd findet sich z.B. im echten Mädesüß (Filipendula ulmaria – Rosaceae, Rosengewächse). CHO OH Abb. 2.14: Salicylaldehyd 2.3.4 Bisherige Untersuchungen zur deterrenten/repellenten ausgewählten Komponenten auf F. occidentalis und T. tabaci Wirkung der Die Wirkung der ausgewählten Komponenten aus den Gruppen der Monoterpene, Phenylpropanoide und Salicylate wurden bezüglich ihrer Wirkung auf F. occidentalis und T. tabaci bereits in einigen Olfaktometerstudien als auch Biotests („bioassays“) untersucht. 2.3.4.1 Olfaktometerstudien Salicylaldehyd und Methylsalicylat erwiesen sich in Olfaktometerstudien bezüglich F. occidentalis als repellent (Koschier et al., 2000; Chermenskaya et al., 2001). Bei Carvacrol zeigte F. occidentalis erst ab einer relativ hohen Konzentration von 10% repellentes Verhalten (Koschier & Sedy, 2003a). Linalool aber nicht Eugenol hatte in Olfaktometerstudien abweisende Wirkung gegenüber T. tabaci (Koschier et al., 2002, 2007). 2.3.4.2 Biotests („bioassays“) auf Blattscheibchen Thymol und Carvacrol auf Bohne bei F. occidentalis sowie Linalool und Eugenol auf Lauch bei T. tabaci zeigen deutlich deterrente Wirkung auf das Saugverhalten und die Oviposition. Carvacrol erwies sich auch beim Zwiebelthrips als ovipositionsdeterrent und hat zusammen mit Terpinen-4-ol moderat deterrente Wirkung auf das Saugverhalten von T. tabaci. Terpinen-4-ol erhöhte bei einer Konzentration von 1% die Mortalitätsrate adulter T. tabaci Weibchen und wirkt somit leicht insektizid (Koschier et al., 2002; Koschier & Sedy, 2003a,b; Sedy & Koschier, 2003). 2.3.5 Wirkung der ausgewählten Komponenten auf andere Arthropoden bzw. Entwicklungsstadien von F. occidentalis und T. tabaci Die Wirkung von Monoterpenen auf sowohl Entwicklung und Reproduktion als auch deren letale Effekte auf Arthropoden wurde in zahlreichen Studien untersucht. Erler & Tunç (2005) testeten mehrere Monoterpene (darunter Thymol, Carvacrol und Terpinen-4-ol) als mögliche Begasungsmittel an Weibchen und Eiern der Spinnmilbe Tetranychus urticae Koch, an Weibchen der Grünen Gurkenblattlaus Aphis gossypii Glover und dem zweiten Larvenstadium des kalifornischen Blütenthrips F. occidentalis. Thymol und Carvacrol konnten unter den getesteten Monoterpenen zusammen mit dem Phenylpropanoid Anethol (vorwiegend im Öl von Anis und Fenchel) als die aktivsten Begasungsmittel identifiziert werden. Material & Methode 29 An Dipteren konnte die toxische Wirkung von Carvacrol und Thymol ebenfalls bestätigt werden. So erwies sich Thymol in Tests zu somatischer Mutation und Rekombination an Drosophila melanogaster Meigen als genotoxisch. Carvacrol und Thymol als Einzelsubstanzen waren gegenüber D. melanogaster insektizid, bei Mischung von Carvacrol mit Thymol in einem Verhältnis das etwa jenem bei natürlichem Vorkommen in Pflanzen entspricht, wurde der insektizide Effekt jedoch abgeschwächt. Dies ist möglicherweise auf antagonistische Phänomene zurückzuführen (Karpouhtsis et al., 1998). An Larven einer anderen Dipterenfamilie (Cecidomyiidae) erhöhte Carvacrol hingegen in Mischung mit Phosphamidon, einem synthetischen Insektizid, dessen toxische Wirkung obwohl Carvacrol alleine kaum insektizid wirkte - möglicherweise aufgrund synergistischer Effekte (Lee SG et al., 1997). Thymol hat auf die Stubenfliege Musca domestica Linnaeus stark toxische Wirkung (Lee S et al., 1997). Repellenz konnte mit Salicylaldehyd auf den Kohlschädling Delia radicum Meigen auf Larven und adulte Tiere nachgewiesen werden. Die Ovipositionsrate adulter Weibchen von D. radicum verringerte sich um bis zu 80% (Den Ouden et al., 1996, 1997). In Versuchen mit Lepidopteren und Coleopteren zeigten Thymol und Carvacrol ebenfalls deutliche Aktivität. Isman et al. (2001) testete 21 ätherische Öle am dritten Larvenstadium von Spodoptera litura Fabricius („tobacco cutworm“). Die Öle von Satureia hortensis (Bohnenkraut), Thymus serphyllum (Thymian) und Origanum creticum (Oregano) verursachten nach 24h über 90% Larvenmortalität. Die Wirkung ist wahrscheinlich auf Thymol und Carvacrol als Hauptkomponenten dieser Öle zurückzuführen. Toxische und/oder repellente Wirkung konnte neben Thymol auch mit Linalool, Terpinen-4-ol und Eugenol am Amerikanischen Reismehlkäfer Tribolium confusum Duval und dem Bohrkäfer Dinoderus bifloveatus Wollaston gezeigt werden (Ojimelukwe & Adler, 1999, 2000). Tunç & Erler (2003) untersuchten ebenfalls am Lagerschädling T. confusum sowohl die repellente Wirkung als auch die Stabilität verschiedener Monoterpene. Thymol, Carvacrol, und 1,8Cineole (zu über 80% in Eukalyptusöl) erwiesen sich zusammen mit dem Phenylpropanoid Anethol als jene Komponenten mit der höchsten Aktivität und Stabilität. Linalool ist gegenüber einem Lagerschädling an Reis, Sitophilus oryzae Linnaeus, toxisch (Shaaya et al., 1991; Lee et al., 2001). Carvacrol, Thymol, Linalool und Terpinen-4-ol erwiesen sich zusammen mit dem Phenylpropanoid Eugenol als effizienteste von zwölf getesteten Komponenten bezüglich insektizider und reproduktionshemmender Wirkung beim Speisebohnenkäfer Acanthoscelides obtectus Say, einem Lagerschädling an Hülsenfrüchten (Regnault-Roger & Hamraoui, 1995). Die Toxizität von 34 Monoterpenen, welche an drei bedeutenden Schädlingen aus den Familien Chrysomelidae (Coleoptera), Tetranychidae (Acari) und Muscidae (Diptera) getestet wurden, war allerdings deutlich geringer als jene konventioneller Insektizide (Lee S et al., 1997). Weiters wurde in einer anderen Studie mit neun Hauptkomponenten ätherischer Öle an der Schabe Periplaneta americana Linnaeus bezüglich Toxizität und Repellenz keine deutliche Wirkung der getesteten Einzelkomponenten festgestellt. Eugenol erwies sich hier als potentestes Insektizid gegenüber adulten Tieren und löste eine gewisse Repellenz bei Nymphen aus (Ngoh et al., 1998). Methylsalicylat spielt z.B. bei den von Spinnmilben (T. urticae) durch Saugen induzierten HIPVs eine bedeutende Rolle. In einer Studie an elf verschiedenen Wirtspflanzen von T. urticae wurden vom Schädling besaugte und mechanisch zerkleinerte Blätter bezüglich der abgegebenen Duftstoffe verglichen. In fast allen untersuchten Pflanzenarten zeigte sich bei den zuvor besaugten Blättern nicht nur eine quantitative Veränderung des Duftbouquets sondern vor allem eine qualitative durch neue volatile Komponenten wie Methylsalicylat, die das Duftbouquet der besaugten Blätter dominierten (Van den Boom et al., 2004). In Olfaktometerstudien an Phytoseiulus persimilis Athias-Henriot, einer Raubmilbenart die Material & Methode 30 ausschließlich auf Spinnmilben wie z.B. T. urticae spezialisiert ist, konnte die attraktive Wirkung von Methylsalicylat auf diesen Nützling nachgewiesen werden (De Boer & Dicke, 2004). In weiteren Olfaktometerstudien wurden Gegenspieler der Spinnmilben aus anderen Gattungen (Thysanoptera: Thripidae sowie Coleoptera: Staphylinidae) mit Bohnenblättern die zuvor mit Methylsalicylat und Jasmonsäure als Resistenzinduktoren behandelten worden waren, vermehrt angelockt (Shimoda et al., 2002). James (2005) zeigte in Feldstudien mit bedufteten Klebfallen, dass eine Vielzahl an Nützlingen durch Methylsalicylat deutlich stärker angezogen wird als durch unbeduftete Kontrollfallen, während für Spinnmilben das gegenteilige Prinzip gilt. In anderen Feldstudien zeigte sich auch eine für Blattläuse (Homoptera: Aphididae) repellente Wirkung von Methylsalicylat (Ninkovic et al., 2003; Lösel, 2006). Material & Methoden der einzelnen Studienteile 2.4 Verhaltensbeobachtungen 2.4.1. Katalog aller Verhaltensweisen Zur Sammlung aller von den Thripsen gezeigten Verhaltensweisen wurde ein Blattstückchen (1,0 x 0,7cm) mit der abaxialen Seite nach oben auf einen etwa 1cm hohen Würfel aus Wasseragar (1%) gelegt der in der Mitte einer mit Wasser gefüllten Petrischale (Diameter: 5cm) aufbewahrt wurde. Über der Petrischale war ein mit einer Kamera ausgestattetes Mikroskop angebracht (siehe 2.4.2.2, Entscheidungstests). Einzelne Thripse wurden danach auf dem Blattstückchen entlassen und das von den Versuchstieren gezeigte Verhalten über mehrere Stunden hinweg mittels eines Videorekorders aufgenommen. Es gibt bereits eine Aufstellung bestimmter Verhaltenskategorien von Moritz & Fröhlich (1996) und Eigenbrode & Bernays (1997) und Verhaltensbeschreibungen von Teulon (1992), Terry & Schneider (1993), Hunter & Ullmann (1994), Terry & Dyreson (1996) und Terry (1997). Zur Quantifizierung der Verhaltensweisen wurden die Analysen der Kontrollblattstückchen aus den Versuchen mit der Verhaltenssoftware Observer herangezogen (siehe 2.5, der Observer). 2.4.2 Verhaltensbeobachtungen mit Manipulation des Verhaltens Sämtliche Versuche wurden mit jeweils einem einzelnen, unbefruchteten, zwei bis vier Tage alten Weibchen durchgeführt (siehe auch 2.1.6.2, Versuchszuchten). 2.4.2.1 Abflugversuche Experimente mit kurzer Versuchszeit (max. fünf Min.) Nach dem Niederlassen eines Thripses auf einem mit Pflanzeninhaltsstoff besprühten bzw. einem unbehandelten Blatt wurden die Verweildauer und die Abflugrate gemessen (McDonald et al., 2002). Die mit freiem Auge erkennbaren Verhaltensweisen wurden ebenfalls dokumentiert (siehe Tab. 2.2). Sämtliche Experimente wurden in einem mit dunklem Stoff ausgekleideten Versuchskasten (45 x 43 x 59cm) mit einer in 57cm Höhe zentral angebrachten Lichtquelle durchgeführt. Direkt unter der Lichtquelle wurde eine mit Wasser bedeckte gläserne Petrischale platziert, in deren Mitte ein Blattscheibchen mit der adaxialen Seite nach oben lag (siehe Abb. 2.15). Zu Beginn des Versuchs wurde ein zwei bis vier Tage altes, unbefruchtetes Weibchen in der Mitte des Blattscheibchens entlassen (Bohne bzw. Gurke bei F. occidentalis, Gurke bzw. Material & Methode 31 Lauch bei T. tabaci). Die während des Versuchs verwendeten Blattscheibchen wurden maximal 60 Minuten vor Versuchsende ausgestochen. Die Lichtintensität der die Versuchstiere während der Experimente ausgesetzt waren, betrug etwa 200 Lux. Zur Akklimatisation wurden die Thripsweibchen mindestens 15 Minuten vor Versuchsbeginn in den Versuchskasten eingebracht und von der Lichtquelle bestrahlt. Petrischale mit Wasser Blattscheibchen (2 c cm m2) Thripsweibchen Abb. 2.15: Wasserbedeckte gläserne Petrischale (Durchmesser 9cm) in deren Mitte ein Blattscheibchen (Durchmesser 1,6cm; Fläche 2cm2) lag. Auf dem Blattscheibchen wurde ein zwei bis vier Tage altes, unbefruchtetes Weibchen entlassen. Sämtliche Versuche wurden zwischen 9:00 und 17:00 durchgeführt, da Untersuchungen von Mateus (1996) zufolge die Aktivität von F. occidentalis nach zweistündiger Lichtexposition stark ansteigt und für etwa 8 Stunden auf diesem Niveau verbleibt. Der Brutkasten der Thripszucht wurde somit auf 7:00 – 23:00 Lichtbestrahlung (8:16 dunkel:hell bei 2000 - 6000 Lux) eingestellt. Die Temperatur lag bei 23 +/- 1 °C. Es wurden insgesamt fünf Verhaltenskategorien definiert (Tab. 2.2). Tab. 2.2: Bezeichnung und Definition der mit freiem Auge erkennbaren Verhaltensweisen von T. tabaci und F. occidentalis auf Blattscheibchen (2cm2) Bezeichnung Definition „walking“ (fortbewegen) Das Versuchstier bewegt sich auf der Blattfläche fort. „stationary“ (verweilen) „edge“ (auf dem Rand aufhalten) „take off“ (abfliegen) „discarded“ (ausgeschieden) Das Versuchstier verweilt zumindest 15 Sekunden an einem Ort innerhalb der Fläche des Blattscheibchens. Das Versuchstier läuft am Rand des Blattscheibchens entlang oder verweilt zumindest 15 Sekunden dort. Das Versuchstier springt vom Blattscheibchen in das umgebende Wasser. Der Versuch endet mit diesem Zeitpunkt. Der Thrips verfängt sich im umgebenden Wasser ohne abgesprungen zu sein bzw. bleibt an der Blattoberfläche haften. Ein solcher Versuch wird abgebrochen und in Folge nicht weiter berücksichtigt. Die mit freiem Auge erkennbaren Verhaltensweisen „walking“, „stationary“ und „edge“ wurden pro Minute über einen Versuchszeitraum von fünf Minuten aufgenommen und Material & Methode 32 binomial kodiert (0 nein, 1 ja). Falls das gleiche Verhalten innerhalb derselben Minute mehrmals auftrat, wurde es somit trotzdem kein weiteres Mal aufgenommen. Während der fünfminütigen Versuchszeit wurde pro Minute jedes Verhalten neu bestimmt. Falls ein Verhaltensmuster sowohl in der vorhergehenden als auch in der darauffolgenden Minute nicht lange genug angedauert hatte, um nach seiner Definition als solches gewertet zu werden, wurde dieses auch nicht notiert. Das galt selbst dann, wenn der Zeitraum insgesamt der definierten Dauer entsprochen hätte. „Take off“ oder „discarded“ beendeten den Versuch sofort, das Experiment wurde nicht bis zum Ende der fünften Versuchsminute weitergeführt. Die genaue Abgrenzung der Verhaltenskategorien wurde in Tabelle 2.3 definiert: Tab. 2.3: Unterscheidung der mit freiem Auge erkennbaren Verhaltensweisen von T. tabaci und F. occidentalis auf Blattscheibchen (2cm2). Verhaltenskategorien Definition „stationary“ ≠ „edge“ Das Versuchstier ist entweder mit dem Kopf zur Blattkante orientiert („edge“) oder von dieser abgewandt („stationary“). „stationary“ ≠ „walking“ „walking“ bedeutet „Fortbewegung“ und nicht „Bewegung“. Sollte sich das Versuchstier am gleichen Ort bewegen (z.B. um die eigene Achse drehen) kann dieses Verhalten einen Teil von „stationary“ darstellen. „walking“ ≠ „edge“ Läuft das Versuchstier über die Fläche des Blattscheibchens bis zur Kante und dreht dort nach kurzem Aufenthalt (<15 Sek.) wieder um, zählt dieses Verhalten zu „walking“ und wird nicht extra als „edge“ notiert. 2.4.2.2 Entscheidungstests Experimente mit mittlerer Versuchszeit (3h) Einzelne Versuchtiere konnten zwischen einer Kontrollblatthälfte (0,35cm2) und einer gleich großen mit Testsubstanz besprühten Blatthälfte wechseln (Abb. 2.16). Die Blattstückchen wurden direkt vor Versuchsbeginn ausgeschnitten, mit der abaxialen Seite nach oben besprüht und auf einen Würfel aus Wasseragar (1%) aufgelegt. Aufenthaltsdauer und Verhalten wurden zwischen den beiden Blatthälften (Testsubstanz und Kontrolle) verglichen (Koschier, 2000; Koschier & Sedy, 2003b). Die Ergebnisse des Verhaltens auf den Kontrollseiten der Versuchsanordnung wurden in den Verhaltenskatalog integriert (siehe Ergebnisse, 3.1 Verhaltenskatalog). Material & Methode 33 Blattstückchen (0,35 cm2) Thripsweibchen Petrischale mit Wasser Würfel aus Wasseragar (1%) Abb. 2.16: Gläserne Petrischale in deren Mitte ein etwa 1cm hoher Würfel aus Wasseragar (1%) positioniert war auf dem zwei Blattstückchen zu je 0,35cm2 lagen. Ein Blattstückchen wurde mit einer Testsubstanz, das andere mit Kontrollflüssigkeit besprüht (siehe 2.3.1, Applikation). Die Petrischale war bis zur Höhe des Agarwürfels mit destilliertem Wasser aufgefüllt. An der Grenze zwischen den Blattstückchen wurde ein zwei bis vier Tage altes, unbefruchtetes Weibchen entlassen. Die Versuchsarena wurde unter einem Mikroskop (Stemi 2000C, Carl Zeiss GmbH) platziert und durch eine Kaltlichtquelle (KL 1500 LCD, Carl Zeiss GmbH) mit etwa 5000 Lux bestrahlt. Das Mikroskop war über eine Kamera (Colour CCTV Cameras, WV-CL920A, Panasonic) mit einem „time-lapse“ Videorekorder (960 H time lapse video cassette recorder, TLS-S8000P, Sanyo) und einem „time-code“ Generator (Standalone LTC/VITC generators, adrienne electronics corporations, Las Vegas, NV, USA) sowie einem Monitor (Sony) verbunden. Das Weibchen wurde kurz vor Beginn der Videoaufzeichnung an der Grenze der beiden Blattstückchen entlassen. Die Versuche der Entscheidungstests wurden in Echtzeit aufgenommen. Eine Übersicht über die Konfiguration zu den Entscheidungstests ist den Tab. 2.4 und 2.5 zu entnehmen. Es gibt zwei Verhaltensklassen („behavioural classes“, siehe auch 2.5.1, Beschreibung des Programms „Observer“). Die genauen Definitionen zu den einzelnen Verhaltensweisen wurden im Ausdruck des Observers beschrieben (siehe Anhang). Tab. 2.4: Auflistung aller Elemente der Verhaltensklasse „Verhaltenskategorien“ (behaviour) in den Entscheidungstests Verhalten Untergruppen zeitliche Dauer 1 Gehen Geschwindigkeit Ja 2 Richtungswechsel im Gehen Richtung ----- 3 Stoppen ----- Ja 4 Ruhen Kopfhaltung Ja 5 Rand Aktivität Ja 6 Fransenkämmen ----- ----- 7 Abflug ----- ----- 8 Probieren ----- ----- 9 Saugen Kopfhaltung Ja 10 Analtröpfchenabgabe ----- ----- 11 Putzen Körperteile Ja 12 Oszillation mit Antennen ----- ----- Material & Methode 34 13 Zirkulieren ----- Ja 14 Abdomenschleifen ----- Ja 15 Kontraktion des Abdomens ----- ----- 16 Oviposition ----- Ja Tab. 2.5: Auflistung aller Elemente der Verhaltensklasse „Aufenthaltsort“ (location) in den Entscheidungstests Ort Untergruppen Zeitliche Dauer 1 Kontrollseite ----- Ja 2 Testsubstanzseite ----- Ja 3 Grenze zwischen den Seiten ----- Ja Im Zuge der Auswertungen erwies es sich als sinnvoll die neun Verhaltenskategorien mit zeitlicher Dauer aus der Verhaltensklasse „Verhaltenkategorien“ (behaviour) zu fünf neuen Kategorien zusammenzufassen (Tab. 2.6). Das Verhalten, das den Aufenthalt am Rand beschreibt („Rand“), wurde in die Untergruppen „gehen“, „stoppen“ und „ruhen“ geteilt und einzeln den fünf neuen Verhaltenselementen zugeordnet. Tab. 2.6: Bildung neuer Elemente mit zeitlicher Dauer aus der Verhaltensklasse „Verhaltenskategorien“ in den Entscheidungstests. Die neun Verhaltenskategorien mit zeitlicher Dauer wurden zu fünf neuen Kategorien zusammengefasst. Die Untergruppen zur Verhaltenskategorie „Rand“ werden in Klammer angeführt. Elemente der Auswertung Zusammenfassung des Verhaltens 1 Gehen = Gehen + Rand (gehen) + Abdomenschleifen 2 Orientieren = Zirkulieren + Rand (stoppen) + Stoppen 3 Ruhen = Ruhen + Rand (ruhen) + Oviposition 4 Putzen = Putzen 5 Saugen = Saugen 2.4.2.3 Langzeit-Verhaltensbeobachtungen Experimente mit langer Versuchszeit (24h) Das Verhalten von einzelnen Thripsweibchen wurde über 24 Stunden (8:16 dunkel:hell) auf Blattstückchen (0,7cm2) gefilmt und analysiert. Die Versuchanordnung entsprach prinzipiell jener aus den Entscheidungstests, nur konnte sich das jeweilige Versuchstier in diesen Experimenten nicht zwischen unterschiedlichen Blatthälften entscheiden (Abb. 2.17). Weiters wurde die Kaltlichtquelle nach 16 Stunden mit einer Zeitschaltuhr abgestellt und eine Infrarotbeleuchtung eingeschalten (nach Whittaker & Kirk, 2004). Diese Beleuchtung im für Thripse nicht sichtbaren Bereich bestand aus 36 Infrarot LEDs („light emitting diode“, Leuchtdiode) die in einem Radius von ca. 20cm um die Versuchsarena angeordnet waren (880nm; SFH 485, RS Komponenten Handel GmBH, Gmünd). Material & Methode 35 Blattstückchen (0,7 cm2) Thripsweibchen Petrischale mit Wasser Würfel aus Wasseragar (1%) Abb. 2.17: Gläserne Petrischale in deren Mitte ein etwa 1cm hoher Würfel aus Wasseragar (1%) positioniert war auf dem ein Blattstückchen (0,7cm2) lag. Das Blattstückchen wurde entweder mit Testsubstanz oder mit Kontrollflüssigkeit besprüht. Die Petrischale wurde bis zur Höhe des Agarwürfels mit destilliertem Wasser aufgefüllt. In der Mitte des Blattstückchens wird ein zwei bis vier Tage altes, unbefruchtetes Weibchen entlassen. Die Aufnahmen zu den Versuchen über 24 Stunden wurden mit achtfacher Geschwindigkeit aufgenommen. Die 24 Stunden Realzeit konnten somit aufgrund der Zeitraffung auf VHSKassetten mit dreistündiger Spielzeit aufgenommen werden. Aufbauend auf den Ergebnissen der Abflugversuche und Entscheidungstests wurden für F. occidentalis nur noch die Komponenten Carvacrol und Methylsalicylat sowie für T. tabaci die Komponenten Linalool und Eugenol verwendet. Der Saugschaden und die Ovipositionsrate wurden nach Versuchsende quantifiziert. Das Blattstückchen wurde mit Hilfe einer Digitalkamera (Nikon Coolpix 2500, Nikon Cooperation, Tokyo, Japan) die auf einem Mikroskop (Nikon SMZ 800 Stereoscopic Microscope) angebracht war, fotografiert. Die Fotos wurden mit einer Software zur Bildanalyse ausgewertet (Lucia G®, LIM Laboratory Imaging s.r.o., Prague, Czech Republic). Der entstandene Saugschaden wurde vom Versuchsleiter auf dem digitalen Foto markiert und durch das Programm die geschädigte Blattfläche prozentuell zur Gesamtfläche des Blattstückchens berechnet. Da die in den Versuchen verwendeten Blattunterseiten durch ihre verhältnismäßig helle Färbung das Licht stark reflektierten, gestaltete sich die Bewertung des Saugschadens zumindest auf manchen Blattstückchen als schwierig. Um aufgrund dieser Problematik eine eventuelle Subjektivität in der Bewertung auszuschließen, wurden die Saugschäden auf allen Blattstückchen von zwei Personen unanhängig voneinander bestimmt und die Ergebnisse der beiden Personen verglichen. Da die Ergebnisse der beiden Personen in allen Messreihen übereinstimmten, wurde der Saugschaden dreimal unabhängig voneinander vom Versuchsleiter bestimmt und das Mittel aus den drei Messungen zur statistischen Analyse herangezogen. Um die Anzahl der im Blattgewebe abgelegten Eier zu zählen, wurden die Blattstückchen unter einem Mikroskop mit Durchlicht betrachtet. Lauchblätter mussten zuvor in der Mikrowelle bei 850 Watt für zwei Minuten gekocht werden, damit die Eier auch hier zu erkennen waren (Sedy & Koschier, 2003b). Die Ergebnisse zum Ovipositionsverhalten auf den Kontrollblattstückchen wurden in den Verhaltenskatalog integriert (siehe Ergebnisse, 3.1 Verhaltenskatalog). Eine Übersicht über die Konfiguration des Observers zu den 24stündigen Versuchen ist der Tabelle 2.7 zu entnehmen. Bei dieser Konfiguration gab es nur eine Verhaltensklasse. Einzelne Verhaltensweisen wurden in diesen Versuchen zu gröberen Kategorien zusammengefasst, da viele Elemente aus den Entscheidungstests unter der Zeitraffung nicht mehr klar erkennbar waren. So wurde z.B. „Probieren“ in die Kategorie „Saugen“ einbezogen. Die genauen Definitionen zu den Verhaltenskategorien sind im Ausdruck des Observers beschrieben (siehe Anhang). Material & Methode 36 Tab. 2.7: Auflistung aller Elemente der Verhaltensklasse „Verhaltenskategorien“ in den Versuchen der Tag-Nacht-Zyklen Klasse Verhalten („behaviour“) Verhalten Untergruppen Zeitliche Dauer 1 Gehen Aufenthaltsort Ja 2 Orientierung ----- Ja 3 Putzen ----- Ja 4 Fransenkämmen ----- ----- 5 Ruhen Aufenthaltsort Ja 6 Saugen Quadrant (A-B-C-D) Ja 7 Analtröpfchenabgabe 8 Oviposition ----Oviposition Ja 2.5 Der Observer Der Observer (Observer Video pro 5.0 program; Noldus Information Technologies bv, Wageningen, The Netherlands) stellt ein Computerprogramm zur digitalen Verarbeitung von Daten aus Verhaltensexperimenten dar. Die englischen Bezeichnungen aus der Maske des Programms wurden in Klammer neben die frei gewählten deutschen Bezeichnungen gestellt. 2.5.1 Beschreibung des Programms „Observer“ Das Programm kann den jeweiligen Versuchsanordnungen entsprechend konfiguriert werden (siehe Anhang). Jedes Verhalten wird als Verhalten mit bzw. ohne zeitliche Dauer („state“ bzw. „event“) definiert. Zwei Verhaltensweisen mit zeitlicher Dauer können für das gleiche Versuchstier („subject“) nicht parallel zueinander aufgenommen werden, außer wenn zwei unabhängig voneinander definierte Verhaltensklassen („behavioural classes“) nebeneinander geführt werden. So kann z.B. eine Verhaltensklasse definiert werden, die die Aktivität eines Versuchstieres beschreibt und eine andere, die zur gleichen Zeit den Aufenthaltsort benennt. Einem Verhalten können weiters Untergruppen („modifier“) zugeordnet werden, um dieses genauer zu definieren. Die unabhängigen Variablenwerte („independent variable values“) stellen eine Möglichkeit dar, einzelnen Versuchen den jeweiligen Wert zu einem bestimmten - über den jeweiligen Versuch hinweg konstanten Parameter zuzuordnen (z.B. Temperaturbedingung, Luftfeuchte etc.). Da von dem Wert dieser unabhängigen Variable andere Variablen (das Verhalten) abhängen können, ist es über den unabhängigen Variablenwert möglich, nur Versuche mit dem gleichen Wert auszuwählen (z.B. ausschließlich Versuche über 25°C). Die Daten werden entweder während der direkten Beobachtung oder später über Auswertung der Videobänder bzw. DVDs eingegeben. Die Analyse der digitalen Daten besteht im Wesentlichen aus drei Schritten, der Datenselektion, der Analysefunktion und der Kombination dieser beiden ausgewählten Elemente zur Durchführung (siehe 2.5.1.1 – 2.5.1.3, Datenselektion, Analysefunktion und Durchführung der Analyse). 2.5.1.1 Datenselektion („selection of data“) Das Datenmaterial wird selektiert und als Datenprofil („data profile“) abgespeichert. Die Material & Methode 37 Selektion der Daten erfolgt auf Basis von ausgewählten Versuchen („observations“), unabhängigen Werten der Variablen („independent variable values“), Individuen („subjects“), Verhaltensweisen („behaviours“), Untergruppen der Verhaltensweisen („modifier“) und Zeitintervallen („time intervals“). Diese Elemente können daher einzeln oder gruppiert analysiert werden (Abb. 2.18). 1. Observations 2. Independent variable values 3. Subjects 4. Behaviours 5. Modifiers 6. Time intervals 7. oder eine Kombination dieser Elemente Abb. 2.18: Auflistung aller im Datenprofil („data profil“) selektierbaren Möglichkeiten des Observers. Wenn man ein neues Datenprofil („new data profile“) anlegt, werden alle Versuche („observations“) und alle Elemente der Konfiguration eines Projekts ausgewählt. Die Daten werden dann durch Gruppierung („grouping“) und Löschen („removing“) weiter selektiert. Die Einstellungen („data selection settings“) werden im Datenprofil abgespeichert. Man kann mehrere Datenprofile in einem Projekt (für die gleichen Rohdaten) anlegen. 2.5.1.2 Analysefunktion („analysis function“) Das passende Analyseverfahren wird ausgewählt und konfiguriert („analysis profile“). Es gibt vier Analyseverfahren zur Auswahl (Abb. 2.19). Den Überblick über das vorhandene Datenmaterial („time-event view“), die Überprüfung der Übereinstimmung verschiedener Versuchsleiter („reliability analysis“), Analysen mit elementarer Statistik („elementary statistics“) und die Berechnung der aufeinander folgenden Verhaltensweisen („lag sequential analysis“). Das passende Verfahren wird vom Analysemenü ausgewählt und als neues Analyseprofil (“new analysis profile”) abgespeichert. 1. time-event view 2. reliability analysis 3. elementary statistics 4. lag sequential analysis Abb. 2.19: Auflistung aller Analysefunktionen („analysis functions“) des Observers. (1) Überblick über das vorhandene Datenmaterial („time-event view“) Der „time-event view“ ist als eine Art Protokoll zu verstehen. Dieses Analyseverfahren erstellt eine sequentielle Liste aller Verhaltensparameter und verschafft somit einen Überblick über das vorhandene Datenmaterial. Es lassen sich eventuelle Muster besser erkennen, die zu einer Entscheidung bezüglich des weiteren Verfahrens führen können. Dieses Verfahren eignet sich auch zur Auszählung distinkter Ereignisse (z.B. der Abgabe von Analtröpfchen). Man kann die Daten tabellarisch („time event table“) oder grafisch („time event plot“) betrachten. Material & Methode 38 (2) Übereinstimmung verschiedener Versuchsleiter („reliability analysis“) Man kann zwei Beobachtungen vergleichen. Die Übereinstimmung zwischen zwei Versuchsleitern kann so bewertet werden bzw. auch die eigene Konsistenz bei wiederholten Versuchen. Die Anzahl der Übereinstimmungen, der Prozentsatz der Übereinstimmungen, Pearsons Rho etc. werden angezeigt. (3) Analysen mit elementarer Statistik („elementary statistics“) Dieses Analyseverfahren beinhaltet deskriptive Statistiken, stellt also eine numerische Zusammenfassung der Eigenschaften der Verteilung beobachteter Häufigkeiten dar. Absolute Häufigkeiten, Zeitintervalle bis zum Auftreten eines Verhaltens, Gesamtdauer eines Verhaltens in einem Versuch („observation“) sowie Mittelwert, Standardabweichung etc. können mit dieser Analyse bestimmt werden. (4) Aufeinander folgende Verhaltensweisen („lag sequential analysis“) Die zeitliche Struktur einer Folge von Ereignissen bzw. von Verhalten („behaviours“) wird analysiert. Hier kann bestimmt werden, wie häufig bestimmte Verhaltensweisen aufeinander folgen. Man bestimmt ein Verhalten als Startmerkmal („criterion“ bzw. „X-event“) und schließt durch dieses auf ein weiteres als Zielmerkmal („target“ bzw. „Y-event“) definiertes Verhalten. Das Zielmerkmal kann zeitlich vor oder nach dem Startmerkmal bestimmt werden. Die Aufeinanderfolge von Verhaltensweisen kann über eine Analyse der Ereignisfolge („state lag“) oder über eine Analyse der Zeitfolge („time lag“) betrachtet werden. In der Ereignisfolgenanalyse stellt sich die Frage, durch wie viele andere Verhaltensweisen das Startmerkmal („criterion“) und das Zielmerkmal („target“) getrennt werden. Man kann hier direkt aufeinander folgende, aber auch weiter entfernt liegende Ereignisse berechnen. Die Skala reicht von -9 (das neunte vorangegangene Verhalten) bis +9 (das neunte darauf folgende Verhalten). In der „time lag“ Analyse wird hingegen die Zeitspanne zwischen „criterion“ und „target“ betrachtet. Die Bewertung zum Analyseverfahren aufeinander folgender Verhaltensweisen erfolgt über zwei Statistiken, der Angabe der totalen Anzahl an Aufeinanderfolgen („total number of transitions“) und der Wahrscheinlichkeit mit der ein bestimmtes Verhalten auf ein weiteres folgt („transition probability“). Die Anzahl der Aufeinanderfolgen entspricht somit der Anzahl von Übergängen von Start- auf Zielmerkmal ("target-" auf "citerion-events"). Die Wahrscheinlichkeit, mit der ein bestimmtes Start (A)- auf ein Zielmerkmal (B) folgt, berechnet sich nach einer Formel (siehe unten). Die Reihe der Matrix ergibt 1, das entspricht 100%. Die Wahrscheinlichkeit kann also mittels Prozentzahlen ausgedrückt werden. P(A→B ) = (Anzahl A→B Übergänge) / (Häufigkeit mit der A vorkommt) 2.5.1.3 Durchführung der Analyse („run analysis“) Die Durchführung der Datenanalyse erfolgt durch Kombination eines Datenprofils („data profile“) mit einem Analyseprofil („analysis profile“). Zu dem Analyseprofil muss ein Datenprofil gewählt werden. Das Datenprofil wird danach mit dem zugeordneten Analyseverfahren ausgewertet. 2.5.2 Datenerfassung mit dem Observer in den einzelnen Studienteilen Das Verhaltensmuster der Exploration sowie der Oviposition wurde über die Analyse der Ereignisfolge („state lag“) mit dem jeweils darauf folgenden Verhaltenselement (+1) auf das nächste erstellt. Sowohl die Ergebnisse zum Vergleich der Aufenthaltsdauer in den Material & Methode 39 Entscheidungstests als auch sämtliche Ergebnisse zum Vergleich der Dauer, Häufigkeit und der Latenzzeit bis zum ersten Auftreten der Verhaltensweisen, wurden mit dem Analyseverfahren der elementaren Statistik („elementary statistics“) ermittelt. Die Zeitpunkte der Analtröpfchenabgabe während kontinuierlicher Saugsequenzen wurden mit dem Analyseverfahren zum Überblick über das Datenmaterial („time event view“) grafisch selektiert und tabellarisch aufgelistet. Der Versuchsleiter überprüfte sich mit Hilfe des Analyseverfahrens zur Übereinstimmung („reliability analysis“) stichprobenartig selbst. 2.6 Statistik Die Daten wurden mit SPSS für Windows 15.0 und SigmaStat 3.1 analysiert. a) Statistik zum Verhaltenskatalog Mann-Whitney-U-Tests wurden zum Vergleich des Verhaltens (Verhaltenssequenzen und Häufigkeiten) zwischen den unterschiedlichen Pflanzen verwendet. b) Statistik in den Abflugversuchen Der Unterschied in der Aufenthaltsdauer auf den Blattscheibchen wurde mittels KaplanMeier-Überlebensanalyse und anschließendem Log Rank (Mantel-Cox) getestet. Das Verhalten auf den Blattscheibchen wurde mit Hilfe der multivariaten Varianzanalyse (MANOVA) überprüft, der Zusammenhang zwischen den einzelnen Verhaltensweisen mit Korrelation nach Pearson. c) Statistik in den Entscheidungstests Die Aufenthaltsdauer auf den Blattstückchenhälften wurde mittels t-Test für abhängige Stichproben getestet. Die Dauer und die Auftretenshäufigkeit der Verhaltenssequenzen sowie die zeitlichen Abstände der Analtröpfchenabgaben und die Häufigkeit mit der zwischen den Blatthälften gewechselt wurde, erfolgte zwischen den beiden Thripsarten und den unterschiedlich behandelten Blattstückchenhälften mittels Mann-Whitney-U-Tests. d) Statistik in den Langzeit-Verhaltensbeobachtungen Die Dauer, die Latenzzeit bis zum ersten Auftreten der Verhaltenssequenzen und die prozentuelle Gesamtdauer des Saugverhaltens, der Saugschaden sowie die zeitlichen Abstände zwischen den Analtröpfchenabgaben wurde zwischen den unterschiedlich behandelten Blattstückchen je nach Normalverteilung mit der univariaten Varianzanalyse (ANOVA) bzw. dem H-Test (Kruskal-Wallis One Way Analysis) statistisch analysiert. Die anschliessende paarweise Testung der Faktoren erfolgte nach den „Pairwise Multiple Comparison Procedures (Dunn's Method)“. Der Vergleich zwischen den Häufigkeiten des Ovipositionsverhaltens wurde mittels χ2-Test mit zwei Freiheitsgraden berechnet. Der Zusammenhang zwischen dem Ovipositionsverhalten und der Anzahl der Eier wurde mit der Korrelation nach Spearman eruiert. Der korrelative Zusammenhang zwischen der prozentuellen Dauer des Saugverhaltens und des entstandenen Saugschadens wurde mittels Korrelation nach Pearson erfasst. Material & Methode 40 Ergebnisse 41 3 Ergebnisse 3.1 Verhaltenskatalog Sämtliche von F. occidentalis und T. tabaci gezeigten Verhaltenselemente wurden durch experimentelle Beobachtungen sowie Literaturbeschreibungen definiert und zehn Verhaltenskategorien zugeordnet. Bei beiden Thripsarten traten alle beschriebenen Verhaltenselemente auf. A) Verhalten des einzelnen Individuums 3.1.1 Putzverhalten Drei voneinander distinkte Verhaltenselemente „Putzverhalten“ unterschieden werden: konnten innerhalb der Kategorie a) Prothorakalbeine streichen über die Antennen („Antennenputzen“) b) Metathorakalbeine streichen über das Abdomen („Abdomenputzen“) c) Mesothorakalbeine streichen über die Metathorakalbeine („Beinputzen“) ad a) Antennenputzen F. occidentalis oder T. tabaci strich mit dem linken und rechten Laufbein des ersten Beinpaares alternierend von proximal nach distal über je eine der beiden Antennen. Dieser Vorgang wurde mehrmals wiederholt. ad b) Abdomenputzen Ventral: Die Metathorakalbeine strichen abwechselnd über die Sternite der linken und der rechten Körperhälfte des gestreckten bzw. leicht lateral gekrümmten Abdomens. Im Laufe dieser Putzsequenzen wurde das Abdomen seitlich oder ventral gekrümmt um die weiter distal liegenden Abdominalsegmente zu erreichen. Dorsal: Die Metathorakalbeine strichen abwechselnd über die Pleurotergite bzw. über die Tergite und/oder Flügel der beiden Körperhälften des vorerst gestreckten Abdomens. Im Verlauf des Putzvorgangs wurden die proximal liegenden Abdominalsegmente gekrümmt (konvex) während die distal liegenden Segmente seitlich aufgebogen (konkav) und mit Hilfe des letzten Beinpaares gereinigt wurden. ad c) Beinputzen Die Metathorakalbeine konnten nach dem Putzvorgang des Abdomens gegeneinander gestrichen werden und/oder die Mesothorakalbeine strichen abwechselnd gegen das letzte Beinpaar. Diese Sequenzen im Putzverhalten folgten nicht zwingend aufeinander, auch konnten einzelne Schritte innerhalb einer Sequenz fehlen. Das Antennen- und das Abdomenputzen wurde mitunter auch synchron ausgeführt. Ergebnisse 42 Insgesamt machte das Abdomenputzen den Hauptteil des Putzverhaltens aus während das Streichen der Mesothorakalbeine über das letzte Beinpaar äußerst selten vorkam (Tab. 3.1.1). Tab. 3.1.1: Durchschnittlicher prozentueller Zeitanteil der einzelnen Verhaltenselemente des Putzverhaltens (±SE) (n=48 für jede Thripsart). F. occidentalis T. tabaci Abdomen 66,6 ±16,9 85,5 ±16,8 Kopf/Antennen 32,8 ±9,0 14,4 ±3,1 Beine 0,5 ±13,1 0,1 ±0,0 Die Häufigkeit des Putzverhaltens war bei beiden Thripsarten pflanzenunabhängig. Weibchen von F. occidentalis putzten sich pro Stunde durchschnittlich 7,8±6,0 Mal auf Bohne gegenüber 10,3±9,9 auf Gurke (Mann-Whitney; U=452; p=0,41; n=24 für jede Pflanze). Weibchen von T. tabaci putzten sich pro Stunde durchschnittlich 17,1±22,0 Mal auf Lauch und 24,4±33,5 auf Gurke (Mann-Whitney; U=461; p=0,99; n=24 für jede Pflanze). Die durchschnittliche Dauer einer Verhaltenssequenz war zwischen den getesteten Pflanzen bei beiden Thripsarten hingegen unterschiedlich. Bei F. occidentalis und T. tabaci war eine Sequenz des Putzverhaltens auf Gurke signifikant kürzer als auf Bohne bzw. auf Lauch (Abb. 3.1.1 und 3.1.2). Diese Tendenz war sowohl im Abdomen- als auch beim Antennenputzen zu erkennen, mathematisch ließ sich der Unterschied bei Zusammenfassung der Verhaltenselemente bestätigen. Das Verhaltenselement des Beinputzens wurde aufgrund des geringen Anteils am Putzverhalten vernachlässigt (siehe Tab. 3.1.1). 50 Zeit [sek] 40 30 10 30,9 +/-4,3 19,2 +/-2,8 Bohne Gurke 50 Kopf/Antennen Abdomen 40 40 30 30 20 10 38,7 +/-6,4 27,3 +/-5 Bohne Gurke Zeit [sek] Zeit [sek] 50 *** 20 20 10 24,7 +/-6,1 Bohne 10,7 +/-2,1 Gurke Abb. 3.1.1: Durchschnittliche Dauer der Verhaltenselemente des Putzverhaltens (±SE) von F. occidentalis (n=24 für jede Pflanze). Der Unterschied in der mittleren Dauer der Putzsequenzen insgesamt war zwischen den Pflanzen signifikant (Mann-Whitney; U=116506; p<0,001). Die Anzahl der Sterne gibt den Signifikanzlevel wieder (p≤0,05 (*), ≤0,01 (**) und ≤0,001 (***)). Ergebnisse 43 30 Zeit [sek] 25 20 15 10 5 30 * 17,9 +/-2,1 10,6 +/-1,3 Lauch Gurke 30 Abdomen 25 20 15 5 27,4 +/-3,5 15,1 +/-1,9 Lauch Gurke Zeit [sek] Zeit [sek] 25 10 Kopf/Antennen 20 15 10 5,3 +/-0,9 3,0 +/-0,9 Lauch Gurke 5 Abb. 3.1.2: Durchschnittliche Dauer der Verhaltenselemente des Putzverhaltens (±SE) von T. tabaci (n=24 für jede Pflanze). Der Unterschied in der mittleren Dauer der Putzsequenzen insgesamt war zwischen den Pflanzen signifikant (Mann-Whitney; U=186378; p≤0,05). Die Anzahl der Sterne gibt den Signifikanzlevel wieder (p≤0,05 (*), ≤0,01 (**) und ≤0,001 (***)). 3.1.2 Fransenkämmen Bei Bohr-Fransenflüglern (Terebrantia) wird das Abdomen nach oben hin durchgebogen (konkav) und einige Male hintereinander an den Flügeln vorbeigezogen. Die abdominalen Tergite V–VIII der Terebrantia weisen seitlich liegende Ctenidien (Kämme) und Setae (Borsten) auf, welche die Flügelfransen durchkämmen und diese dadurch in einem Winkel von 55°-80° von der Flügelmembran abspreizen (Ellington, 1980; Lewis, 1997). Terebrantiaflügel mit abgespreizten bzw. anliegenden Flügelfransen sind in Abb. 3.1.3 dargestellt. Abb. 3.1.3: Darstellung der abgespreizten (links) bzw. angelegten (rechts) Flügelfransen der Terebrantia (aus Ellington, 1980). Das Fransenkämmen trat sowohl als Teil des Putzverhaltens (a) als auch des Abflugverhaltens (b) auf. (a) In etwa 10 bis 20% der abdominalen Putzsequenzen trat Fransenkämmen als Teil dieses Verhaltens auf (Abb. 3.1.4). Allgemein betrug der prozentuelle Anteil des abdominalen Putzverhaltens mit Fransenkämmen auf Gurke bei beiden Arten ca. 20% während er auf Lauch bzw. Bohne zwischen 10 und 15% lag. Ergebnisse 44 25 Prozent [%] 20 15 10 5 F. occidentalis T. tabaci 0 Bohne / Lauch Gurke Abb. 3.1.4: Prozentueller Anteil der abdominalen Putzsequenzen bei denen Fransenkämmen als Teil dieses Verhaltens auftritt (n=48 für jede Thripsart). (b) Wenn die Flügel nach der Verhaltenssequenz des Fransenkämmens einige Sekunden in gespreiztem Zustand verblieben, flog der Thrips nach durchschnittlich sieben bis acht Wiederholungen des Fransenkämmens ab (Tab. 3.1.2). Tab. 3.1.2: Durchschnittliche Anzahl des Fransenkämmens (±SE) vor einem Abflug. Mittlere Anzahl an Fransenkämmen vor einem Abflug ± SE Anzahl der Versuche in denen Abflüge stattfanden F. occidentalis 7,7 ±1,2 n=7 T. tabaci 7,5 ±1,6 n=6 3.1.3 Ruheverhalten Adulte Weibchen von F. occidentalis und T. tabaci verweilten ohne erkennbare Bewegungsabläufe an einer Stelle. Der Körper war zumeist durchgestreckt. Caput und Prothorax konnten von der Körperlängsachse um etwa 20º seitlich abgewinkelt werden (Tab. 3.1.3). Vereinzelte Zuckungen der Antennen und/oder Extremitäten waren möglich. Tab. 3.1.3: Durchschnittliche prozentuelle Häufigkeit (±SE) bei der das Ruheverhalten in gestreckter Körperhaltung bzw. mit Abwinkelung des Kopfes links oder rechts der Körperachse auftrat (n=48 für jede Thripsart). F. occidentalis T. tabaci Gestreckt 90,2 ±10,2 88,2 ±12,8 Links 5,2 ±1,4 5,8 ±1,4 Rechts 4,6 ±1,3 5,9 ±1,3 Ergebnisse 45 3.1.4 Saugverhalten Caput und Prothorax „pumpten“ in einer „Auf-Abbewegung“, der Pterothorax und das Abdomen wurden in einer „Vor-Rückbewegung“ entlang der Körperlängsachse mitbewegt. Während des Saugverhaltens konnte das Abdomen horizontal gestreckt bleiben oder distal leicht nach oben gerichtet werden. So wie auch im “Ruheverhalten“ war beim Saugen eine seitlich abgewinkelte Kopfhaltung möglich (Tab. 3.1.4). Tab. 3.1.4: Durchschnittliche prozentuelle Häufigkeit bei der das Saugverhalten (±SE) in gestreckter Körperhaltung bzw. mit Abwinkelung des Kopfes links oder rechts der Körperachse auftrat (n=48 für jede Thripsart). F. occidentalis T. tabaci Gestreckt 88,8 ±15,9 93,8 ±17,3 Links 6,3 ±1,7 3,3 ±0,8 Rechts 4,9 ±1,4 2,9 ±1,2 Die durchschnittliche zeitliche Dauer einer Sequenz war zwischen den getesteten Pflanzen bei F. occidentalis gleich, bei T. tabaci unterschiedlich (Abb. 3.1.5a+b). 5 5 F. occidentalis 4 Zeit [min] Zeit [min] 4 T. tabaci 3 2 1 3 2 ** 1 Bohne (a) Gurke Lauch Gurke (b) Abb. 3.1.5: Durchschnittliche Dauer (±SE) der Einzelelemente des Saugverhaltens von (a) F. occidentalis und (b) T. tabaci (n=24 für jede Pflanze). Der Unterschied zwischen Bohne und Gurke bei F. occidentalis (Mann-Whitney; U=57110; p=0,09) war nicht signifikant, der Unterschied zwischen Lauch und Gurke bei T. tabaci (t-Test; t=2,7; p≤0,01) war signifikant. Die Anzahl der Sterne gibt den Signifikanzlevel wieder (p≤0,05 (*), ≤0,01 (**) und ≤0,001 (***)). T. tabaci zeigte auf Gurke neben längeren Abschnittszeiten auch signifikant häufigeres Saugverhalten (Mann-Whitney; U=153; p≤0,001; n=24 für jede Pflanze). Weibchen des Zwiebelthrips saugten pro Stunde durchschnittlich 6,7±3,9 Mal auf Lauch verglichen mit 15,2±7,3 Mal auf Gurke. Die Häufigkeit des Saugverhaltens der Weibchen des Kalifornischen Blütenthrips war auf Bohne und Gurke mit 9,2±3,1 Mal auf Bohne gegenüber 8,2±5,1 Mal auf Gurke gleich (Mann-Whitney; U=162; p=0,598; n=24 für jede Pflanze). 3.1.5 Exkretion Die Spitze des Abdomens wurde in einem etwa 45º Winkel zur Blattoberfläche gebogen um das Exkret abzugeben. Bei F. occidentalis wurde während des kontinuierlichen Saugvorgangs, innerhalb einer dreistündigen Versuchszeit, durchschnittlich alle sieben bis acht Minuten ein Analtröpfchen abgegeben. Zwischen den Pflanzen bestand kein signifikanter Unterschied (Abb. 3.1.6a). Bei T. tabaci erfolgte die Analtröpfchenabgabe während des Saugens auf Lauch signifikant öfter als auf Gurke. So wurde auf Lauch etwa Ergebnisse 46 alle drei bis vier Minuten ein Tröpfchen abgegeben während dies auf Gurke nur alle sechs bis sieben Minuten geschah (Abb. 3.1.6b). 10 F. occidentalis 10 8 6 Zeit [min] Zeit [min] 8 T. tabaci 4 2 6 4 *** 2 Bohne (a) Gurke Lauch Gurke (b) Abb. 3.1.6: Durchschnittliche Häufigkeit (±SE) der Analtröpfchenabgabe während des Saugverhaltens von (a) F. occidentalis und (b) T. tabaci (n=24 für jede Pflanze). Der Unterschied zwischen Bohne und Gurke war nicht signifikant (Mann-Whitney; U=3354; p=0,2), der Unterschied zwischen Lauch und Gurke war signifikant (Mann-Whitney; U=3547; p<0,001). Die Anzahl der Sterne gibt den Signifikanzlevel wieder (p≤0,05 (*), ≤0,01 (**) und ≤0,001 (***)). Die Exkretion von Analtröpfchen erfolgte nicht nur während des Saugverhaltens sondern konnte auch während bzw. zwischen anderen Verhaltenskategorien auftreten. 3.1.6 Exploration Diese Verhaltenskategorie zeichnete sich durch folgende Charakteristika aus: • • • • oszillierende Antennenbewegungen berühren der Blattoberfläche mit den Mundwerkzeugen („probieren“) intermittierende Fortbewegung (häufige Stopps) häufiger Richtungswechsel (nach fast jedem Stopp) oder Zirkulation um die eigene Achse Die Häufigkeit mit der die einzelnen Verhaltenselemente „gehen“, „stoppen“, „probieren“ und „zirkulieren“ in der Verhaltenskategorie „Exploration“ aufeinander folgten, war unterschiedlich. Besonders häufig wechselten sich gehen und stoppen in wiederholter Aufeinanderfolge ab. So folgte bei beiden Thripsarten auf das Verhaltenselement „gehen“ zu etwa 80% das Verhaltenselement „stopp“, auf „stopp“ folgte zu etwa 70% „gehen“ (Abb. 3.1.7a+b). Auf das Element „probieren“ folgte häufig „gehen“, es mündete allerdings auch in die Verhaltenskategorie „saugen“ (siehe auch Tab. 3.1.5 und Tab. 3.1.6). Das Element „oszillieren der Antennen“ wurde nicht berücksichtigt, da es fast immer zwischen bzw. während der anderen Verhaltenselemente auftrat. Ergebnisse 47 F. occidentalis T. tabaci gehen gehen 69% 70% 81% 78% stopp ruhen zirkulieren stopp ruhen zirkulieren probieren saugen (a) probieren saugen (b) Abb. 3.1.7: Aufeinanderfolge der einzelnen Verhaltenselemente in der Kategorie „Exploration“ von (a) F. occidentalis und (b) T. tabaci (n=48 für jede Thripsart). Die Stärke der Pfeile drückt die prozentuelle Häufigkeit aus mit der ein bestimmtes Element auf ein weiteres folgte. Verhaltenskategorien die mit einer Häufigkeit von weniger als fünf Prozent auf ein Verhaltenselement aus der Kategorie „Exploration“ folgten, wurden in der Grafik vernachlässigt. Tab. 3.1.5: Auflistung der häufigsten auf die Verhaltenselemente der Kategorie „Exploration“ folgenden Verhaltensweisen von F. occidentalis (n=48) in Prozent. Insgesamt wurde über 90% des Folgeverhaltens mit den ersten drei bis fünf Folgeverhalten beschrieben. Folgeverhalten 1 Folgeverhalten 2 Folgeverhalten 3 Folgeverhalten 4 Folgeverhalten 5 Folgeverhalten insg.>90% Gehen Stopp 70,5% Ruhen 21,5% Zirkulieren 3,9% Probieren 0,4% ------------- 96,3% Stopp Gehen 81,4% Zirkulieren 7,8% Probieren 7,6% ------------- ------------- 96,8% Zirkulieren Gehen 48,3% Ruhen 26,7% Stopp 9,8% Probieren 4,9% Saugen 0,9% 90,6% Probieren Saugen 45,9% Gehen 26,4% Zirkulieren 9,8% Ruhen 8,5% Stopp 0,5% 91,1% Exploration Tab. 3.1.6: Auflistung der häufigsten auf die Verhaltenselemente der Kategorie „Exploration“ folgenden Verhaltensweisen von T. tabaci (n=48) in Prozent. Insgesamt wurde über 90% des Folgeverhaltens mit den ersten drei bis fünf Folgeverhalten beschrieben. Folgeverhalten 1 Folgeverhalten 2 Folgeverhalten 3 Folgeverhalten 4 Folgeverhalten 5 Folgeverhalten insg.>90% Gehen Stopp 69% Ruhen 24,7% Zirkulieren 2,6% Probieren 0,1% ------------- 96,4% Stopp Gehen 78% Zirkulieren 10,9% Probieren 7,1% ------------- ------------- 96,0% Zirkulieren Ruhen 38,3% Gehen 35,1% Stopp 15,6% Probieren 1,8% ------------- 90,8% Probieren Saugen 39,9% Gehen 27,7% Ruhen 18,4% Zirkulieren 7,7% Stopp 0,4% 94,1% Exploration Ergebnisse 48 3.1.7 Eiablage Das Eiablageverhalten der Terebrantia (Thripse mit Legebohrer) wurde bereits von Lewis (1973) und Terry (1997) beschrieben. Es lässt sich durch folgende Einzelschritte charakterisieren: • • • • Das Abdomen wird gekrümmt und die Abdomenspitze über die Blattoberfläche gezogen wobei die terminalen Setae das Substrat befühlen (Abdomenschleifen). Das Ei wird über wiederholte Kontraktionen des Abdomens in den Ovidukt gepresst. Bei der Eiablage selbst (Oviposition im engeren Sinn) wird das Abdomen steil (etwa 90°) nach unten gebogen (deutlich steiler als bei der Abgabe von Exkreten) und ruckartig gegen die Blattoberfläche gepresst. Hierbei wird der Legebohrer in das Blatt gestoßen. Danach folgt eine ebenfalls ruckartige Vor-Rückbewegung der Thripse („Sägebewegung“). Das Abdomen zeigt peristaltische Pumpbewegungen, die Antennen bleiben ruhig. Dieser Vorgang dauert etwa zwei Minuten. Nach der Eiablage wird das Abdomen mit einer ruckartigen Bewegung aus dem Blatt gezogen. Auf das Ovipositionsverhalten folgt zumeist exploratives Verhalten. Mithilfe des Observers konnte die Abfolge der Einzelschritte quantifiziert werden. Es zeigte sich, dass die Verhaltenselemente aus der Kategorie „Oviposition“ eng mit dem explorativen Verhalten assoziiert sind (Abb. 3.1.8a+b). So folgte direkt auf den ersten Einzelschritt der Eiablage, dem Abdomenschleifen, nur in ca. 30-40% der Fälle der zweite Schritt, das Kontrahieren des Abdomens. Auf den zweiten Einzelschritt folgte bei F. occidentalis nur in etwa 13% der Fälle der dritte Schritt, die Oviposition i.e.S. (Oviposition im engeren Sinn). Bei T. tabaci folgte Oviposition i.e.S. zu 40% auf die Abdomenkontraktion (siehe auch Tab. 3.1.7 und Tab. 3.1.8). Auf die Oviposition i.e.S. folgte bei beiden Thripsarten zu über 90% exploratives Verhalten, zumeist aufgrund des Verhaltenselements „Oszillieren mit den Antennen“. T. tabaci F. occidentalis Abdomenschleifen ruhen Abdomenschleifen 32% Kontraktion 42% Orientierung/ Fortbewegung Kontraktion 13% Oviposition i.e.S. (a) ruhen Orientierung/ Fortbewegung 40% Oviposition i.e.S. (b) Abb. 3.1.8: Aufeinanderfolge der einzelnen Verhaltenselemente in der Kategorie „Oviposition“ von (a) F. occidentalis und (b) T. tabaci (n=16 für jede Thripsart). Die Stärke der Pfeile drückt die prozentuelle Häufigkeit aus mit der ein bestimmtes Element auf ein weiteres folgte. Verhaltenskategorien die mit einer Häufigkeit von weniger als fünf Prozent auf ein Verhaltenselement aus der Kategorie „Oviposition“ folgten, wurden in der Grafik vernachlässigt. Ergebnisse 49 Tab. 3.1.7: Auflistung der häufigsten, auf die Verhaltenselemente der Kategorie „Oviposition“ folgenden Verhaltensweisen von F. occidentalis (n=16) in Prozent. Insgesamt wurde über 90% des Folgeverhaltens mit dem ersten bzw. den ersten drei Folgeverhalten beschrieben. Folgeverhalten 1 Folgeverhalten 2 Folgeverhalten 3 Folgeverhalten insg.>90% Abdomenschleifen Orientierung 59,5% Kontraktion 31,3% Ruhen 6,0% 96,8% Kontraktion Orientierung 72,0% Ovipos.i.e.S. 13,0% Abd.schleifen 9,0% 99,0% Oviposition i.e.S. Orientierung 93,0% ------------- ------------- 93,0% Oviposition Tab. 3.1.8: Auflistung der häufigsten auf die Verhaltenselemente der Kategorie „Oviposition“ folgenden Verhaltensweisen von T. tabaci (n=16) in Prozent. Insgesamt wurde über 90% des Folgeverhaltens mit dem ersten bzw. den ersten drei Folgeverhalten beschrieben. Folgeverhalten 1 Folgeverhalten 2 Folgeverhalten 3 Folgeverhalten insg. Abdomenschleifen Orientierung 30,5% Kontraktion 41,5% Ruhen 22,5% 94,5% Kontraktion Orientierung 48,0% Ovipos.i.e.S. 39,5% Abd.schleifen 9,0% 96,5% Oviposition i.e.S. Orientierung 91,0% ------------- ------------- 91% Oviposition B) Verhalten bei conspezifischen Interaktionen 3.1.8 Kontaktaufnahme Die Kontaktaufnahme erfolgte über kurzes Betrillern oder Berühren eines anderen Individuums mit den Antennen. Das Individuum konnte an der Kopfregion, lateral am Körper oder am Abdomen berührt werden. Berührungen an der Kopfregion dürften dabei vorherrschen. Terry und Schneider (1993) konnten zeigen, dass Männchen von F. occidentalis vor einem Kopulationsversuch Weibchen mit ihren Antennen am häufigsten an der Kopfregion (68%) kontaktieren. 3.1.9 Kopulationsverhalten Das Kopulationsverhalten von F. occidentalis wurde bereits von Terry und Schneider (1993) beschrieben. Das Männchen näherte sich dem Weibchen und berührte es mit seinen Antennen. Wenn das Weibchen paarungsbereit war, duckte es sich etwas. Dabei signalisierte es wahrscheinlich seine Paarungswilligkeit bzw. erleichterte es dem Männchen auf sein Abdomen zu klettern. Das Männchen stieg auf den Rücken des Weibchens und schob seine abgewinkelte Abdomenspitze lateral unter dessen Abdomen (Abb. 3.1.9; (1)). Danach berührte es für ca. 18% der Paarungsdauer die Antennen des Weibchens. Gleichzeitig strichen die mesothorakalen Beine des Männchens über Thorax und Abdomen des Weibchens. Die spätere Phase der Kopulation war ruhiger, wies also weniger Bewegung auf. Nach der Kopulation entfernten sich Männchen und Weibchen in entgegen gesetzter Richtung (Abb. 3.1.9; (2)). Die durchschnittliche Dauer der Kopulation betrug 238,6 Ergebnisse 50 Sekunden. Fast alle Paarungen (98,4%) von mehr als 114 Sekunden Dauer führten zur Befruchtung des Weibchens. Paarungen mit weniger als 70 Sekunden Dauer führten zu keiner Befruchtung. Männchen versuchten mit möglichst vielen Weibchen zu kopulieren (bis zu zwei Versuche pro Minute) während diese nach einer Kopulation weitere Versuche durch Männchen über mehrere Tage ablehnten. Abb. 3.1.9: Kopulationsverhalten bei F. occidentalis. Position (1) zeigt das kleinere Männchen auf dem Rücken des Weibchens während es seine Abdomenspitze lateral unter das Abdomen des Weibchens schiebt. Position (2) zeigt wie sich das Männchen nach der Kopulation entfernt (aus Terry, 1997). 3.1.10 Agonistisches Verhalten Terry und Dyreson (1996) konnten bei F. occidentalis relativ häufig agonistisches Verhalten zwischen Männchen feststellen. Ein agonistisches Männchen orientierte sich, mit dem Kopf in die gleiche Richtung weisend, parallel zu einem zweiten. Beide Männchen schleuderten daraufhin ihre Abdomen mit einem heftigen Schlag gegeneinander. Eine weitere Form agonistischen Verhaltens konnte darin bestehen, dass ein Männchen auf Thorax und Abdomen eines anderen kletterte und dieses festhielt. Das umklammerte Männchen war sodann bemüht seinen Gegner durch schlagende Bewegungen seines Abdomens abzuschütteln. Nach einigen Wiederholungen dieser Verhaltenssequenzen lief das unterlegene Männchen davon. Einfaches „Abdomenschlagen“ war bei weitem häufiger als die aggressiveren Verhaltensweisen „Festhalten“ oder „Wegschleudern“ (Terry & Dyreson, 1996). Weiters konnte es auch zu kurzem „Ringen“ zwischen zwei aufeinander treffenden Individuen kommen. Hierbei werden vor allem die ersten Beinpaare eingesetzt (Moritz & Fröhlich, 1996). Eine Verhaltensweise die auch von Weibchen gezeigt wurde, stellte das „Aufbiegen“ des Abdomens bei physischer Irritation der Kopfregion durch ein anderes Individuum dar. Das Abdomen wurde dorsal bis weit über den Körper gebogen und könnte eventuell eine Drohgeste darstellen. 1 2 Abb. 3.1.10: Agonistisches Verhalten bei F. occidentalis. Position (1) zeigt zwei Männchen die ihre Abdomen gegeneinander schlagen. Position (2) zeigt ein Männchen das auf dem Rücken eines zweiten Männchens geklettert war und versucht dieses festzuhalten. Das umklammerte Männchen versucht das Männchen auf seinem Rücken durch schlagende Bewegungen des Abdomens abzuschütteln (aus Terry, 1997). Ergebnisse 51 3.2 Abflugversuche - „short term experiments“ 3.2.1 Aufenthaltsdauer 3.2.1.1 F. occidentalis auf Bohnen- und Gurkenblattscheibchen In Versuchen zur Aufenthaltsdauer von Thripsen auf mit Einzelkomponenten ätherischer Öle bzw. mit Kontrollflüssigkeit besprühten Blattscheibchen zeigte F. occidentalis auf Bohnenblattscheibchen unterschiedliche Aufenthaltsdauer (Abb. 3.2.1a). Auf Gurkenblattscheibchen gab es keinen Unterschied zwischen den verschiedenen Komponenten und der Kontrolle (Abb. 3.2.1b). Obwohl auf der Gurke kein signifikanter Unterschied in der Aufenthaltsdauer zwischen den unterschiedlich behandelten Blattscheibchen bestand, hatten die Einzelkomponenten tendenziell eine ähnliche Wirkung auf die Aufenthaltsdauer von F. occidentalis. Auf beiden Pflanzen führte die Behandlung mit Carvacrol zu der am deutlichsten verkürzten Aufenthaltsdauer (180±29 Sekunden auf Bohne und 208±27 Sekunden auf Gurke). Methylsalicylat und Thymol führten mit Ausnahme der Kontrollblattscheibchen, auf welchen adulte Weibchen des Kalifornischen Blütenthrips durchschnittlich 288±12 Sekunden (Bohne) bzw. 300±27 Sekunden (Gurke) verweilten, zu den längsten Aufenthaltszeiten. Auf Blattscheibchen, welche zuvor mit Salicylaldehyd besprüht worden waren, zeigte sich ein ähnlicher Effekt auf die durchschnittliche Aufenthaltsdauer von F. occidentalis Weibchen wie bei mit Carvacrol behandelten Blattscheibchen. Auch mit Salicylaldehyd in 1%iger Konzentration verkürzte sich die Aufenthaltsdauer gegenüber der Kontrolle, Methylsalicylat und Thymol deutlich (Abb. 3.2.1a+b). Wenn man über die beiden Pflanzen hinweg auf Unterschiedlichkeit in der Aufenthaltsdauer testete, ließ sich der signifikante Unterschied sogar noch verdeutlichen (Tab. 3.2.1). Salicyladehyd und Carvacrol als Substanzen mit dem stärksten Effekt unter den getesteten Komponenten wurden auch in 0,1%iger Verdünnung getestet. Alle getesteten Komponenten ätherischer Öle in beiden Verdünnungen sowie die Kontrolle wurden statistisch miteinander verglichen um zu eruieren welche Substanz die unterschiedliche Aufenthaltsdauer bedingt. Da die Tendenz der Wirkung auf beiden Pflanzen die gleiche war, wurde über beide Pflanzen hinweg getestet (Tab. 3.2.1). Ergebnisse 52 Gurke, p=0,236 300 300 250 250 200 200 Zeit [sek] Zeit [sek] Bohne, p=0,001 150 150 100 100 50 50 1% 0,1 % 0 C ar va cr ol ol Sa lic yla ld eh yd Th ym Ko nt ro lle ol ar va cr C ol Sa lic yla ld eh yd ym Th (b) M et hy ls al ic yla t (a) M et hy ls Ko nt ro lle al ic yla t 0 Abb. 3.2.1: Mittlere Aufenthaltsdauer (±SE) von F. occidentalis auf Bohnen- und Gurkenblattscheibchen (n=25 für jede Testsubstanz, Konzentration und Pflanze). Der Unterschied in der Aufenthaltsdauer zwischen den unterschiedlich behandelten Blattscheibchen (Komponenten ätherischer Öle, deren Verdünnungen und Kontrollblattscheibchen) war auf Bohne signifikant (χ2=26,11), auf Gurke nicht signifikant (χ2=8,03). Die statistische Unterschiedlichkeit zwischen den verschiedenen Testsubstanzen wurde mittels Kaplan-Meier und Log Rank (Mantel-Cox) getestet. Die maximale Aufenthaltsdauer auf einem Blattscheibchen betrug fünf Minuten pro Versuch. Tab. 3.2.1: Statistische Unterschiedlichkeit nach Kaplan-Meier und Log Rank (Mantel-Cox) in der mittleren Aufenthaltsdauer von F. occidentalis (n=50 für jede Testsubstanz und Konzentration) auf verschieden behandelten Bohnen- und Gurkenblattscheibchen (Komponenten ätherischer Öle, deren Verdünnungen und Kontrollblattscheibchen). Der Unterschied in der Aufenthaltsdauer zwischen den unterschiedlich behandelten Blattscheibchen war auch über beide Pflanzen hinweg getestet signifikant (χ2=30,58). In der paarweisen Testung der Substanzen geben die Sterne das Signifikanzniveau wieder (p≤0,05 (*), ≤0,01 (**) und ≤0,001 (***), n.s.=nicht signifikant), die Testgrößen (χ2) wurden in Klammer darunter eingetragen. F. occidentalis über Pflanzen (p<0,000) Kontrolle Carvacrol Salicylaldehyd Thymol Methylsalicylat Carvacrol *** (16,2) Salicylaldehyd *** (16,0) n.s. (<0,0) Thymol * (5,7) * (4,3) * (4,2) Methylsalicylat * (4,8) * (5,2) * (5,1) n.s (<0,1) Salicylaldehyd 0,1% n.s. (1,0) *** (11,4) *** (11,3) n.s. (2,4) n.s. (1,7) Carvacrol 0,1% ** (10,7) n.s. (0,8) n.s. (0,8) n.s. (1,2) n.s. (1,7) Salicylaldehyd 0,1% ** (6,5) Ergebnisse 53 Bei Betrachtung der einzelnen Komponenten in 1%iger Lösung ließen sich Carvacrol und Salicylaldehyd bzw. Thymol und Methylsalicylat in ihrer Wirkung nicht unterscheiden. Carvacrol und Salicylaldehyd unterschieden sich bezüglich der Aufenthaltsdauer von Thripsweibchen signifikant von der Kontrolle aber nicht voneinander. Methylsalicylat und Thymol unterschieden sich ebenfalls nicht voneinander, führten aber zu verkürzten Aufenthaltszeiten gegenüber Kontrollblattscheibchen sowie zu verlängerter Aufenthaltsdauer verglichen mit Blattscheibchen der ersten Gruppe (Carvacrol und Salicylaldehyd). In 0,1%iger Lösung führte Salicylaldehyd nicht mehr dazu, dass adulte F. occidentalis Weibchen die Blattscheibchen früher verließen als jene die mit Kontrollflüssigkeit behandelt worden waren. Auf mit 0,1%igem Carvacrol behandelten Blattscheibchen war der Unterschied in der Aufenthaltsdauer gegenüber Kontrollblattscheibchen noch immer signifikant. Die Wirkung von Carvacrol in stärkerer Verdünnung lag zwischen jener der ersten und der zweiten Gruppe mit 1%iger Lösung, da sich Carvacrol in 0,1%iger Lösung zwar noch von der Kontrolle aber nicht mehr von Thymol und Methylsalicylat unterschied. 3.2.1.2 T. tabaci auf Lauch- und Gurkenblattscheibchen In Analogie zu den für F. occidentalis beschriebenen Ergebnissen bezüglich der Aufenthaltsdauer von Thripsweibchen auf mit Testsubstanz behandelten Blattscheibchen (siehe 3.2.2.1, F. occidentalis auf Bohnen- und Gurkenblattscheibchen), erwies sich der Unterschied bei T. tabaci auf Lauch ebenfalls als signifikant, auf Gurke hingegen als nicht signifikant (Abb. 3.2.2). Die Wirkung der einzelnen Komponenten zeigte auf beiden Pflanzen wiederum die gleiche Tendenz und erwies sich insgesamt über beide Pflanzen gemeinsam getestet auch weiterhin als signifikant unterschiedlich (Tab. 3.2.2). Gurke, p=0,236 300 300 250 250 200 200 Zeit [sek] Zeit [sek] Lauch, p=0,002 150 150 100 100 50 50 1% 0,1 Eu ge no l ol ar va cr C Li na lo ol er pi no l 4T Ko nt ro Eu ge no l C ar va cr ol Li na lo ol 4Te rp in eo l Ko nt ro lle (a) lle 0 0 (b) Abb. 3.2.2: Mittlere Aufenthaltsdauer (±SE) von T. tabaci auf Lauch- und Gurkenblattscheibchen (n=25 für jede Testsubstanz, Konzentration und Pflanze). Der Unterschied in der Aufenthaltsdauer zwischen den unterschiedlich behandelten Blattscheibchen war auf Lauch signifikant (χ2=18,88), auf Gurke nicht signifikant (χ2=8,21). Die statistische Unterschiedlichkeit zwischen den verschiedenen Testsubstanzen wurde mittels Kaplan-Meier und Log Rank (Mantel-Cox) getestet. Die maximale Aufenthaltsdauer auf einem Blattscheibchen betrug fünf Minuten pro Versuch. Ergebnisse 54 Tab. 3.2.2: Statistische Unterschiedlichkeit nach Kaplan-Meier und Log Rank (Mantel-Cox) in der mittleren Aufenthaltsdauer von T. tabaci (n=50 für jede Testsubstanz und Konzentration) auf verschieden behandelten Lauch- und Gurkenblattscheibchen (Komponenten ätherischer Öle, deren Verdünnungen und Kontrollblattscheibchen). Der Unterschied in der Aufenthaltsdauer zwischen den unterschiedlich behandelten Blattscheibchen war auch über beide Pflanzen hinweg getestet signifikant (χ2=18,61). In der paarweisen Testung der Substanzen geben die Sterne das Signifikanzniveau wieder (p≤0,05 (*), ≤0,01 (**) und ≤0,001 (***), n.s.=nicht signifikant), die Testgrößen (χ2) wurden in Klammer darunter eingetragen. T. tabaci über Pflanzen (p=0,002) Kontrolle Carvacrol Eugenol Linalool Carvacrol n.s. (0,6) Eugenol ** (9,7) * (5,8) Linalool n.s. (0,6) n.s. (<0,0) * (6,1) 4-Terpineol n.s. (0,2) n.s. (0,1) ** (7,8) n.s. (0,1) Eugenol 0,1% * (5,6) n.s. (2,7) n.s. (0,7) n.s. (2,7) 4-Terpineol * (4,0) Eugenol war in Versuchsreihen mit T. tabaci die einzige Substanz, welche zu signifikant verkürzter Aufenthaltsdauer gegenüber Kontrollblattscheibchen führte (Tab. 3.2.2). Eugenol steht somit für sich alleine, da es sich in 1%iger Lösung sowohl von der Kontrolle als auch von Terpinen-4-ol durch hoch signifikant (p≤0,01) verkürzte Aufenthaltsdauer, von Carvacrol und Linalool durch zumindest signifikant (p≤0,05) verkürzte Aufenthaltsdauer unterschied. In einer Testreihe mit 0,1%iger Verdünnung von Eugenol war der Unterschied von der Kontrolle und Terpinen-4-ol signifikant (p≤0,05) während zu Carvacrol und Linalool kein Unterschied mehr bestand. Der Gesamtunterschied in der Aufenthaltsdauer war bei T. tabaci somit aufgrund der Wirkung von Eugenol gegeben. 3.2.2 Verhaltensweisen der Abflugversuche Mittels binomialer Codierung wurden pro Minute drei mit freiem Auge erkennbare Verhaltensweisen aufgenommen. Es wurde zwischen der Fortbewegung auf dem Blattscheibchen („walking“), dem stationären Aufenthalt auf dem Blattscheibchen („stationary“) und der Fortbewegung bzw. dem stationären Aufenthalt am Blattscheibchenrand („edge“) unterschieden (Abb. 3.2.3, siehe auch Material & Methode 2.4.2.1, Abflugversuch). Ergebnisse 55 Definition der Verhaltensweisen aus den Abflugversuchen: Walking: Das Versuchstier bewegt sich innerhalb der Blattfläche fort Stationary: Das Versuchstier verweilt zumindest 15 Sekunden an einem Ort innerhalb der Blattfläche Edge: Das Versuchstier läuft an der Kante entlang oder verweilt zumindest 15 Sekunden an ihr Abb. 3.2.3: Definition der Verhaltensweisen aus den Abflugversuchen 3.2.2.1 Verhalten von F. occidentalis Die Verhaltenselemente wurden sowohl zwischen den verschiedenen Behandlungen der Blattscheibchen als auch zwischen den Pflanzen verglichen. Die grafische Darstellung dieser Ergebnisse erfolgte für F. occidentalis in den Abb. 3.2.4 – 3.2.6. edge: Pflanze p≤0,001 – Pflanze*Substanz n.s. – Substanz p≤0,05 5 Bohne Gurke mittlere Häufigkeit 4 3 2 1 0 1% 0,1% t oll Kontr thyl salicyla Me l d ol Thym licylaldehy Carvacro Sa t oll Kontr thyl salicyla Me d ol ol Thym licylaldehy Carvacr Sa Abb. 3.2.4: Mittleren Auftretenshäufigkeit des Verhaltenselements „edge“ (±SE) bei F. occidentalis (n=25 für jede Testsubstanz, Konzentration und Pflanze). Die Häufigkeit war zwischen den Pflanzen (Bohne und Gurke) signifikant unterschiedlich (F=28,38), zwischen Substanz und der Pflanze gab es keine Wechselwirkung (F=0,66). Der Unterschied zwischen den einzelnen Substanzen (inklusive der Kontrolle) war signifikant (F=2,53). Die statistische Auswertung erfolgte mittels multivariater Varianzanalyse. Ergebnisse 56 stationary: Pflanze p≤0,05 – Pflanze*Substanz n.s. – Substanz n.s. 5 Bohne Gurke mittlere Häufigkeit 4 3 2 1 0 1% 0,1% ylat olle Kontr ethyl salic M d ol ol Thym licylaldehy Carvacr Sa ylat olle Kontr ethyl salic M d ol ol Thym licylaldehy Carvacr Sa Abb. 3.2.5: Mittlere Auftretenshäufigkeit des Verhaltenselements „stationary“ (±SE) bei F. occidentalis (n=25 für jede Testsubstanz, Konzentration und Pflanze). Die Häufigkeit war zwischen den Pflanzen (Bohne und Gurke) signifikant unterschiedlich (F=5,48), zwischen Substanz und der Pflanze gab es keine Wechselwirkung (F=0,33). Der Unterschied zwischen den einzelnen Substanzen (inklusive der Kontrolle) war nicht signifikant (F=1,11). Die statistische Auswertung erfolgte mittels multivariater Varianzanalyse. walking: Pflanze p≤0,001 – Pflanze*Substanz n.s. – Substanz n.s. 5 Bohne Gurke mittlere Häufigkeit 4 3 2 1 0 1% 0,1% lat oll Kontr thyl salicy Me d ol ol Thym licylaldehy Carvacr Sa lat oll Kontr thyl salicy Me d ol ol Thym licylaldehy Carvacr Sa Abb. 3.2.6: Mittlere Auftretenshäufigkeit des Verhaltenselements „walking“ (±SE) bei F. occidentalis (n=25 für jede Testsubstanz, Konzentration und Pflanze). Die Häufigkeit war zwischen den Pflanzen (Bohne und Gurke) signifikant unterschiedlich (F=29,33), zwischen Substanz und der Pflanze gab es keine Wechselwirkung (F=1,09). Der Unterschied zwischen den einzelnen Substanzen (inklusive der Kontrolle) war nicht signifikant (F=1,95). Die statistische Auswertung erfolgte mittels multivariater Varianzanalyse. Alle Verhaltensweisen wurden auf Bohne und Gurke unterschiedlich häufig gezeigt. So trat „edge“ und „walking“ auf Bohne öfter auf als auf Gurke, bei „stationary“ war es umgekehrt. Insgesamt traten in den Kontrollserien sowohl auf Bohne als auch auf Gurke durchschnittlich 2,7 Verhaltensweisen pro Minute auf (Tab. 3.2.3). Ergebnisse 57 Tab. 3.2.3: F. occidentalis (n=25 für jede Verhaltensweise und Pflanze): Durchschnittliche Häufigkeiten der drei Verhaltensweisen der „short term experiments“ auf Bohne und Gurke (±SE) in allen Kontrollversuchen. Bohne ±SE Gurke ±SE edge 2,8 0,3 1,9 0,3 stationary 1,9 0,3 2,3 0,4 walking 3,2 0,3 3,8 0,3 gesamt 2,7 0,2 2,7 0,2 Zwischen den Pflanzen und den unterschiedlichen Behandlungen (Testsubstanz) der Blattscheibchen kam es bei keiner Verhaltensweise zu einer Wechselwirkung. Somit war die grundlegende Wirkung der Substanzen pflanzenunabhängig. Es zeigte sich ein signifikanter Unterschied zwischen den Substanzen bezüglich der Verhaltensweise „edge“. Die Substanzen Carvacrol, Salicylaldehyd und Methylsalicylat verursachten auf den Blattscheibchen ein relativ häufiges Auftreten des Verhaltens „edge“ verglichen mit der Kontrolle oder Thymol. Bezüglich des stationären Aufenthalts auf dem Blattscheibchen verhielt es sich genau umgekehrt, waren die Werte auf mit Thymol bzw. Kontrollflüssigkeit besprühten Blattscheibchen höher. Alle drei Verhaltensweisen wurden über beide Pflanzen gemeinsam auf ihre Korrelationsstärke überprüft. Zwischen „edge“ und „stationary“ konnte für jede einzelne Versuchsserie ein signifikant negativer Zusammenhang bestätigt werden (Abb. 3.2.7). Zwischen „walking“ und einer der beiden anderen Verhaltensweisen trat nur in einzelnen Versuchsserien ein schwach positiver Zusammenhang auf. r Bohne r Gurke Carvacrol 0,1 ,84 ,72 Carvacrol ,84 ,75 Salicylaldehyd 0,1 ,76 ,73 Salicylaldehyd ,77 ,80 Thymol ,68 ,74 Methylsalicylat ,90 ,65 Kontrolle ,68 ,62 -4 -2 0 mittlere Häufigkeit 2 4 -4 -2 0 mittlere Häufigkeit 2 4 edge stationary Abb. 3.2.7: Korrelativer Zusammenhang zwischen den Häufigkeiten der Verhaltensweisen „edge“ und „stationary“ bei F. occidentalis (n=25 für jede Testsubstanz, Konzentration und Pflanze). In sämtlichen Versuchsserien bestand zwischen den Verhaltensweisen „edge“ und „stationary“ ein hoch signifikanter (p≤0,01) Zusammenhang. Der Korrelationskoeffizient (r) gibt die Stärke des Zusammenhangs an (1=perfekt korreliert). Die Korrelationen erfolgten nach Pearson. Ergebnisse 58 3.2.2.2 Verhalten von T. tabaci Analog zu den Auswertungen von F. occidentalis wurden die Ergebnisse für T. tabaci auf Lauch und Gurke analysiert. So wurde auch hier auf einen Einfluss der Pflanze, die Wechselwirkung zwischen Substanz und Pflanze und auf Unterschiedlichkeit zwischen den einzelnen Substanzen getestet. Die grafische Darstellung dieser Ergebnisse erfolgt in den Abb. 3.2.8 – 3.2.10. edge: Pflanze n.s. – Pflanze*Substanz n.s. – Substanz p≤0,05 5 Lauch Gurke mittlere Häufigkeit 4 3 2 1 0 1% 0,1% lle eol Kontro 4-Terpin ol ol Linalo Carvacr ol Eugen eol olle Kontr 4-Terpin ol ol Linalo Carvacr ol Eugen Abb. 3.2.8: Mittlere Auftretenshäufigkeit des Verhaltenselements „edge“ (±SE) bei T. tabaci (n=25 für jede Testsubstanz, Konzentration und Pflanze). Die Häufigkeit war weder zwischen den Pflanzen (Lauch und Gurke) unterschiedlich (F=0,35) noch gab es zwischen Substanz und Pflanze eine Wechselwirkung (F=0,79). Der Unterschied zwischen den einzelnen Substanzen (inklusive der Kontrolle) war signifikant (F=2,54). Die statistische Auswertung erfolgte mittels multivariater Varianzanalyse. stationary: Pflanze n.s. – Pflanze*Substanz n.s. – Substanz p≤0,05 5 Lauch Gurke mittlere Häufigkeit 4 3 2 1 0 1% 0,1% eol olle Kontr 4-Terpin ol ol Linalo Carvacr ol Eugen eol olle Kontr 4-Terpin ol ol Linalo Carvacr ol Eugen Abb. 3.2.9: Mittlere Auftretenshäufigkeit des Verhaltenselements „stationary“ (±SE) bei T. tabaci (n=25 für jede Testsubstanz, Konzentration und Pflanze). Die Häufigkeit war weder zwischen den Pflanzen (Lauch und Gurke) unterschiedlich (F=0,01) noch gab es zwischen Substanz und Pflanze eine Wechselwirkung (F=0,85). Der Unterschied zwischen den einzelnen Substanzen (inklusive der Kontrolle) ist signifikant (F=2,46). Die statistische Auswertung erfolgte mittels multivariater Varianzanalyse. Ergebnisse 59 walking: Pflanze n.s. – Pflanze*Substanz n.s. – Substanz n.s. 5 Lauch Gurke mittlere Häufigkeit 4 3 2 1 0 1% 0,1% lle eol Kontro 4-Terpin ol ol Linalo Carvacr ol Eugen eol olle Kontr 4-Terpin ol ol Linalo Carvacr ol Eugen Abb. 3.2.10: Mittlere Auftretenshäufigkeit des Verhaltenselements „walking“ (±SE) bei T. tabaci (n=25 für jede Testsubstanz, Konzentration und Pflanze). Die Häufigkeit war weder zwischen den Pflanzen (Lauch und Gurke) unterschiedlich (F=3,41) noch gab es zwischen Substanz und Pflanze eine Wechselwirkung (F=0,18). Der Unterschied zwischen den einzelnen Substanzen (inklusive der Kontrolle) war ebenfalls nicht signifikant (F=1,37). Die statistische Auswertung erfolgte mittels multivariater Varianzanalyse. Die Häufigkeit der einzelnen Verhaltensweisen war bei T. tabaci und F. occidentalis ähnlich. In den Versuchen mit dem Zwiebelthrips zeigte sich allerdings zwischen den Pflanzen kein Unterschied in der mittleren Häufigkeit der Verhaltensweisen. Alle drei Verhaltensweisen traten somit auf Lauch genauso häufig auf wie auf Gurke. Insgesamt traten in den Kontrollserien auf Lauch durchschnittlich 2,9 und auf Gurke 2,8 Verhaltensweisen pro Minute auf (Tab. 3.2.4). Tab. 3.2.4: T. tabaci (n=25 für jede Verhaltensweise und Pflanze): Durchschnittliche Häufigkeiten der drei Verhaltensweisen der „short term experiments“ auf Lauch und Gurke (±SE) in allen Kontrollversuchen. Lauch ±SE Gurke ±SE edge 2,2 0,4 1,8 0,4 stationary 2,7 0,4 2,8 0,4 walking 3,8 0,3 3,6 0,3 gesamt 2,9 0,2 2,8 0,2 Ähnlich wie beim Kalifornischen Blütenthrips gab es auch in den Versuchen mit T. tabaci keine Wechselwirkung zwischen den Substanzen und der jeweiligen Pflanze. Der Unterschied zwischen den Substanzen war bei den Verhaltensweisen „edge“ und „stationary“ signifikant. Hier führten vor allem Eugenol und Linalool zu erhöhten Werten bei „edge“ und relativ geringen Werten bei „stationary“. Auch die Pearson Korrelation ergab ähnliche Zusammenhänge wie bereits bei F. occidentalis beschrieben. Die Verhaltensweisen „edge“ und „stationary“ korrelierten in allen Versuchsreihen signifikant negativ miteinander während nur ein schwacher Zusammenhang zwischen walking und einer der beiden anderen Verhaltensweisen gegeben war (Abb. 3.2.11). Ergebnisse 60 r Lauch r Gurke Eugenol 0,1 ,66 ,63 Eugenol ,85 ,87 Carvacrol ,64 ,73 Linalool ,89 ,79 4-Terpineol ,73 ,94 Kontrolle ,91 ,87 -4 -2 0 mittlere Häufigkeit 2 4 -4 -2 0 mittlere Häufigkeit 2 4 edge stationary Abb. 3.2.11: Korrelativer Zusammenhang zwischen den Häufigkeiten der Verhaltensweisen „edge“ und „stationary“ bei T. tabaci (n=25 für jede Testsubstanz, Konzentration und Pflanze). In sämtlichen Versuchsserien bestand zwischen den Verhaltensweisen „edge“ und „stationary“ ein hoch signifikanter (p≤0,01) Zusammenhang. Der Korrelationskoeffizient (r) gibt die Stärke des Zusammenhangs an (1=perfekt korreliert). Die Korrelationen erfolgten nach Pearson. 3.2.2.3 Deskriptive Beobachtung: Blattscheibchen die vor Versuchsende verlassen wurden Die tendenziell höheren Werte in den Kontrollvarianten auf Gurke für „stationary“ und die niedrigeren Werte für „edge“ wiesen sowohl bei T. tabaci als auch bei F. occidentalis in Zusammenhang mit den vergleichsweise längeren Aufenthalten auf Gurkenblattscheibchen auf eine größere Akzeptanz dieser Pflanzenart, zumindest in den ersten Minuten nach Kontakt, hin. Die Kategorie „stationary“ wäre unter dieser Annahme ein Indikator für das Ausmaß der Akzeptanz, die Verhaltenskategorie „edge“, welche auf hoch signifikantem Niveau mit „stationary“ zusammenhängt, eine der Akzeptanz entgegengesetzte Verhaltensweise. Um diese Annahme zu überprüfen, wurden sämtliche Versuche in denen das Blattscheibchen von den Versuchstieren frühzeitig verlassen wurde, herangezogen. Alle Versuche in denen das Thripsweibchen bereits vor Versuchsende abgeflogen war bzw. sich im das Blattscheibchen begrenzenden Wasser verfangen hatte, wurden bezüglich der bis zum Verlassen des Scheibchens gezeigten Verhaltensweisen analysiert. Gemäß der Annahme, dass „stationary“ einen Indikator für das Ausmaß der Akzeptanz darstellt, müsste dieses Verhalten im Vergleich zu den Experimenten mit bis Versuchsende andauernden Aufenthalten äußerst selten gezeigt worden sein. Die Kategorie „edge“ müsste im Vergleich dementsprechend stark vertreten sein. Die prozentuelle Auflistung der Werte für jede Verhaltenskategorie bezüglich der Versuche mit frühzeitigem bzw. bis Versuchsende anhaltendem Aufenthalt auf den Blattscheibchen ist in den Abb. 3.2.12 und 3.2.13 dargestellt. Ergebnisse 61 Bohne Gurke 52% 44% 6% 3% 45% 50% A A 40% 25% 26% 20% 40% edge stationary walking 49% Abb. 3.2.12: Prozentueller Anteil der einzelnen Verhaltensweisen von F. occidentalis (n=175 für jede Pflanze) in den „short term experiments“. Ein Vergleich zwischen Versuchen mit frühzeitigem Verlassen des Blattscheibchens und Versuchen in denen das Blattscheibchen nicht vor Versuchsende (A) verlassen wurde. Lauch Gurke 57% 47% 4% 49% 43% A 25% 29% 46% A 26% 29% 45% edge stationary walking Abb. 3.2.13: Prozentueller Anteil der einzelnen Verhaltensweisen von T. tabaci (n=150 für jede Pflanze) in den „short term experiments“. Ein Vergleich zwischen Versuchen mit frühzeitigem Verlassen des Blattscheibchens und Versuchen in denen das Blattscheibchen nicht vor Versuchsende (A) verlassen wurde. Die Ergebnisse aus den beiden Abbildungen (Abb. 3.2.12 und 3.2.13) zeigen, dass ein deutlicher Unterschied zwischen den Prozentsätzen von „stationary“ bzw. „edge“ zwischen den beiden Versuchstypen besteht. Die Verhaltenskategorie „walking“ wies hingegen keinen offensichtlichen Unterschied zwischen den Versuchstypen „Versuche < 5 Minuten“ und „Versuche = 5 Minuten“ auf. Wie bereits angenommen, wurde auch in den Versuchen in denen das Blattscheibchen vorzeitig verlassen wurde eine etwas stärkere „Akzeptanz“ der Gurke im Vergleich zur Bohne bzw. zum Lauch deutlich. Ergebnisse 62 3.2.2.4 Deskriptive Beobachtung: Zeitlicher Verlauf In den Punkten 3.2.2.1 und 3.2.2.2 konnte sowohl die unterschiedliche Wirkung der Testsubstanzen als auch der stark negative Zusammenhang bezüglich der Verhaltensweisen „stationary“ und „edge“ für beide Thripsarten gezeigt werden. Unter Punkt 3.2.2.3 wurde die Annahme, dass „stationary“ und „edge“ einen Indikator für das Maß der Akzeptanz einer Wirtspflanze darstellen, bestätigt. Diese Ergebnisse führten nun zu der Frage ob die Akzeptanz über den gesamten Versuchsverlauf hinweg konstant blieb oder sich im zeitlichen Verlauf änderte. Die grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Verhaltensweisen „edge“ und „stationary“ über jeweils beide Pflanzenarten ist in den Abbildungen 3.2.14 und 3.2.15 zu erkennen. Sowohl bei sämtlichen getesteten Substanzen als auch bei den Kontrollen überstiegen die mittleren Werte von „edge“ zu Beginn der Versuche jene von „stationary“. Im Versuchsverlauf nahmen die Werte für „stationary“ jedoch beständig zu und überstiegen in den Kontrollen sowie den Versuchsserien mit Thymol bei F. occidentalis sowie mit Terpinen4-ol und Carvacrol bei T. tabaci die Werte von „edge“. Die punktierten Linien in den Grafiken geben die mittleren Häufigkeiten an die „stationary“ zu Versuchsende erreichte. Thymol bei F. occidentalis sowie Terpinen-4-ol und Carvacrol bei T. tabaci führten hier zu ähnlich hohen Werten wie die Kontrollen. Bei allen anderen untersuchten Komponenten ätherischer Öle blieb „stationary“ auf niedrigerem Niveau während „edge“ zu Versuchsbeginn von sehr hohem Niveau abfiel jedoch nie unter den Wert von „stationary“ sank. Die Akzeptanz gegenüber dem Blattscheibchen überstieg bei diesen Substanzen in den fünf Versuchsminuten das der Akzeptanz entgegengesetzte Verhalten „edge“ zu keinem Zeitpunkt. Blattscheibchen welche mit Thymol (F. occidentalis) bzw. 4-Terpinol oder Carvacrol (T. tabaci) behandelt worden waren, wurden zu Versuchsende somit in ähnlich starkem Ausmaß akzeptiert wie unbehandelte Scheibchen. Methylsalicylat (F. occidentalis) und Linalool (T. tabaci) hatten hingegen eine ähnlich abweisende Wirkung wie Substanzen welche zu stark verkürzten Aufenthaltszeiten auf den Testscheibchen führten (Salicylaldehyd und Carvacrol bei F. occidentalis bzw. Eugenol bei T. tabaci, siehe 3.2.1, Aufenthaltsdauer). Ergebnisse 63 Frankliniella occidentalis 1,0 Kontrolle 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 1 Häufigkeit Verhalten des [normiert] Verhaltens 1,0 2 3 4 5 1,0 Thymol 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,0 0,0 1 1,0 Methylsalicylat 2 3 4 5 Salicylaldehyd 1 1,0 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 2 3 4 5 Carvacrol edge stationary 0,0 0,0 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Zeit [min] Abb. 3.2.14: Zeitlicher Verlauf der Abflugversuche von F. occidentalis (n=50 für jede Testsubstanz) über beide Pflanzen. Auf der y-Achse wurde die mittlere Häufigkeit des Verhaltens aufgetragen, die xAchse stellt die Zeitachse in Minuten dar. Die punktierte Linie in den Grafiken gibt die mittlere Häufigkeiten an die „stationary“ in der fünften Versuchsminute erreichte. Ergebnisse 64 Thrips tabaci 1,0 Kontrolle 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 1 Häufigkeit des[normiert] Verhaltens Verhalten 1,0 2 3 4 5 1,0 Terpinen-4-ol 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,0 0,0 1 1,0 2 3 4 Carvacrol 1 5 Linalool 1,0 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,0 2 3 4 5 Eugenol edge stationary 0,0 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Zeit [min] Abb. 3.2.15: Zeitlicher Verlauf der Abflugversuche von T. tabaci (n=50 für jede Testsubstanz) über beide Pflanzen. Auf der y-Achse wurde die mittlere Häufigkeit des Verhaltens aufgetragen, die xAchse stellt die Zeitachse in Minuten dar. Die punktierte Linie in den Grafiken gibt die mittlere Häufigkeiten an die „stationary“ in der fünften Versuchsminute erreichte. Ergebnisse 65 Experimente mit Verwendung des „Observers“ 3.3 Entscheidungstests - „medium term experiments“ Ein zwei bis vier Tage altes, unbefruchtetes Weibchen konnte während eines dreistündigen Versuchs zwischen mit Testsubstanz- bzw. Kontrollflüssigkeit besprühten Blatthälften (je 35 mm2) wechseln. Die Aufenthaltsdauer war somit ein Indikator für die Präferenz einer bestimmten Blatthälfte. 3.3.1 Verteilung der Aufenthaltsdauer Alle vier Substanzen wurden für jede Thripsart (F. occidentalis und T. tabaci) auf je zwei Pflanzen (Bohne bzw. Lauch und Gurke) getestet. Die Ergebnisse zur Aufenthaltsdauer sind in den Abb. 3.3.2a-d und 3.3.3a-d dargestellt. Die Häufigkeit, mit der Weibchen von F. occidentalis bzw. T. tabaci auf den jeweiligen Wirtspflanzen zwischen mit Kontrollflüssigkeit bzw. Testsubstanz besprühten Blatthälften wechselten, ist in Abbildung 3.3.1 zu erkennen. Anzahl der Seitenwechsel 20 15 10 5 T. tabaci F. occidenta 0 Bohne/Lauch Gurke Abb. 3.3.1: Häufigkeit der Wechsel zwischen mit Kontrollflüssigkeit bzw. Testsubstanz besprühten Blatthälften (±SE) des jeweiligen Testblattstückchens (Lauch bzw. Bohne und Gurke) bei F. occidentalis und T. tabaci (n=24 für jede Thrips- und Pflanzenart). Die Häufigkeit mit der Thripsweibchen zwischen Kontroll- und Testhälften der Blattstückchen wechselten, unterschied sich bei beiden Thripsarten zwischen den jeweiligen Wirtspflanzen nicht (Mann-Whitney; F. occidentalis: U=565,5; p=0,65 und T. tabaci: U=544,0; p=0,37). Auch der Vergleich zwischen den Thripsarten auf der gemeinsamen Wirtspflanze Gurke zeigte keinen Unterschied (Mann-Whitney; U=568; p=0,67). Ergebnisse 66 Verteilung der Aufenthaltsdauer von F. occidentalis zwischen zwei Blattstückchenhälften auf Bohne und Gurke a) Methylsalicylat 3,0 b) Thymol p≤0,001 3,0 n.s. 2,5 n.s. 2,0 Zeit [h] Zeit [h] 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 Kontrolle Substanz Kontrolle Substanz Kontrolle c) Salicylaldehyd Substanz Kontrolle Substanz d) Carvacrol 3,0 3,0 n.s. 2,5 n.s. p ≤0,05 n.s. 2,5 2,0 2,0 Zeit [h] Zeit [h] n.s. 2,5 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 Kontrolle Substanz Kontrolle Substanz Kontrolle Substanz Kontrolle Substanz Abb. 3.3.2a-d: Mittlere Aufenthaltsdauer (±SE) von F. occidentalis (n=6 für jede Pflanze und Testsubstanz) auf zwei Blattstückchenhälften, wovon eine mit einer 1%igen Lösung einer Testsubstanz und die andere mit Kontrollflüssigkeit besprüht war. Die Versuche wurden sowohl mit Bohne (dunkelgrüne Säulen) als auch mit Gurke (hellgrüne Säulen) durchgeführt. Die Versuchszeit betrug jeweils drei Stunden. Die durchbrochene Linie bei 1,5 Stunden (90 Minuten) zeigt die Schwelle an, bei der die Verteilung der Aufenthaltsdauer zwischen den beiden Blattstückchen 50% betragen würde. Die Signifikanzlevel beziehen sich auf den Vergleich der Aufenthaltsdauer auf den beiden Blatthälften (t-Test für abhängige Stichproben). Ergebnisse 67 Verteilung der Aufenthaltsdauer von T. tabaci zwischen zwei Blattstückchenhälften auf Lauch und Gurke a) Terpinen-4-ol b) Carvacrol 3,0 3,0 n.s. 2,5 n.s. n.s. 2,0 Zeit [h] Zeit [h] 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 Kontrolle Substanz Kontrolle Substanz Kontrolle c) Linalool Kontrolle p≤0,001 3,0 n.s. 2,5 2,0 2,0 Zeit [h] 2,5 1,5 Substanz 1,0 0,5 0,5 Substanz Kontrolle Substanz p≤0,05 1,5 1,0 Kontrolle Substanz d) Eugenol p≤0,01 3,0 Zeit [h] n.s. 2,5 Kontrolle Substanz Kontrolle Substanz Abb. 3.3.3a-d: Mittlere Aufenthaltsdauer (±SE) von T.tabaci (n=6 für jede Pflanze und Testsubstanz) auf zwei Blattstückchenhälften, wovon eine mit einer 1%igen Lösung einer Testsubstanz und die andere mit Kontrollflüssigkeit besprüht war. Die Versuche wurden sowohl mit Lauch (dunkelgrüne Säulen) als auch mit Gurke (hellgrüne Säulen) durchgeführt. Die Versuchszeit betrug jeweils drei Stunden. Die durchbrochene Linie bei 1,5 Stunden (90 Minuten) zeigt die Schwelle an, bei der die Verteilung der Aufenthaltsdauer zwischen den beiden Blattstückchen 50% betragen würde. Die Signifikanzlevel beziehen sich auf den Vergleich der Aufenthaltsdauer auf den beiden Blatthälften (t-Test für abhängige Stichproben). Ergebnisse 68 Die Entscheidungstests zur Aufenthaltsdauer von F. occidentalis (Abb. 3.3.2a-d) und T. tabaci (Abb. 3.3.3a-d) zeigten, dass sich die durchschnittliche Aufenthaltsdauer der Thripsweibchen auf einer Blattstückchenhälfte lediglich bei den Substanzen Methylsalicylat und Carvacrol bei F. occidentalis sowie Linalool und Eugenol bei T. tabaci signifikant unterschied. So hielten sich Weibchen des Kalifornischen Blütenthrips auf Kontrollhälften von Bohne gegenüber Hälften mit 1%iger Lösung von Methylsalicylat signifikant länger auf (tTest für abhängige Stichproben; t=6,16; p≤0,001). Carvacrol veranlasste den Kalifornischen Blütenthrips ebenfalls sich auf den jeweiligen Kontrollhälften deutlich länger aufzuhalten, auf der Gurke war dieser Effekt signifikant (t-Test für abhängige Stichproben; t=2,24; p≤0,05). Beim Zwiebelthrips verlängerte sich der Aufenthalt auf Kontrollblattstückchen gegenüber mit 1%iger Lösung von Eugenol besprühten Hälften auf Lauch und Gurke signifikant (t-Test für abhängige Stichproben; Lauch: t=6,46; p≤0,001; Gurke: t=2,26; p≤0,05). In den Tests mit Linalool war der Aufenthalt auf den Kontrollhälften von Lauch ebenfalls signifikant länger (tTest für abhängige Stichproben; t=2,87; p≤0,01). 3.3.2 Verhaltensmuster der Exploration Da insbesondere Carvacrol bei F. occidentalis und Eugenol bei T. tabaci sowohl in den Abflugversuchen (siehe 3.2.1, Aufenthaltsdauer) als auch in den Entscheidungstests zu verkürzten Aufenthalten auf den behandelten Blatthälften führten, wurde in den Versuchsreihen der Entscheidungstests das Verhaltensmuster der Exploration auf den mit Kontrollflüssigkeit bzw. Testsubstanz behandelten Blatthälften erstellt (Abb. 3.3.4 und 3.3.5). gehen gehen 67% 71% 81% 80% stopp ruhen zirkulieren stopp ruhen probieren saugen (a) zirkulieren probieren saugen (b) Abb. 3.3.4: F. occidentalis (n=12): Die Abfolge der einzelnen Verhaltenselemente in der Kategorie „Exploration“ auf einer mit (a) Kontrollflüssigkeit bzw. (b) Carvacrol behandelten Blattstückchenhälfte. Die Stärke der Pfeile drückt die prozentuelle Häufigkeit aus mit der ein bestimmtes Element auf ein weiteres folgte. Verhaltenskategorien die mit einer Häufigkeit von weniger als fünf Prozent auf ein Verhaltenselement aus der Kategorie „Exploration“ folgten, wurden in der Grafik vernachlässigt. Ergebnisse 69 gehen gehen 73% 66% 80% 76% stopp ruhen zirkulieren putzen ruhen probieren saugen (a) zirkulieren stopp probieren saugen (b) Abb. 3.3.5: T. tabaci (n=12): Die Abfolge der einzelnen Verhaltenselemente in der Kategorie „Exploration“ auf einer mit (a) Kontrollflüssigkeit bzw. (b) Eugenol behandelten Blattstückchenhälfte. Die Stärke der Pfeile drückt die prozentuelle Häufigkeit aus mit der ein bestimmtes Element auf ein weiters folgte. Verhaltenskategorien die mit einer Häufigkeit von weniger als fünf Prozent auf ein Verhaltenselement aus der Kategorie „Exploration“ folgten, wurden in der Grafik vernachlässigt. Die Exploration entsprach in seiner Abfolge, mit der Ausnahme von T. tabaci auf der mit Eugenol behandelten Blattstückchenhälfte, sowohl auf der Kontroll- als auch auf der Testsubstanzseite jener aus dem Verhaltenskatalog (siehe 3.1.6, Exploration). Das explorative Verhalten mündete auf der Testsubstanzseite allerdings seltener in die anderen Verhaltenskategorien des Ruhens oder des Saugverhaltens („saugen“). So mündete z.B. „probieren“ bei F. occidentalis zu 15% seltener in das Saugverhalten und ging dafür häufiger in das Verhaltenselement „gehen“ über. Bei T. tabaci überstieg das Putzverhalten nach den Verhaltenselementen „gehen“ und „zirkulieren“ auf der mit Eugenol behandelten Seite die 5% Marke. Putzverhalten folgt auf „gehen“ in 8,8% der Fälle auf der Testsubstanzhälfte aber nur in 2,9% der Fälle auf der Kontrollhälfte. Auf „zirkulieren“ folgt „putzen“ auf der Testsubstanz- bzw. Kontrollhälfte zu 13,1 und 4,9%. 3.3.3 Gesamtdauer der Verhaltensweisen Eine prozentuelle Darstellung der Dauer der gezeigten Verhaltensweisen auf den beiden Blattstückchenhälften ist in Abbildung 3.3.6a-d (F. occidentalis) und 3.3.7a-d (T. tabaci) zu sehen. Aufgrund der unterschiedlichen Aufenthaltsdauer auf der Kontroll- und der Testsubstanzhälfte eines Blattstückchens war es schwierig, die Dauer der einzelnen Verhaltenselemente zu vergleichen. Die Gesamtdauer aller gezeigten Verhaltensweisen auf einer Blatthälfte wurde somit 100% gesetzt und kann deskriptiv bewertet werden. Drei Verhaltenselemente mit zeitlicher Dauer („states“) – ruhen, saugen und gehen – waren bei beiden Thripsarten und in allen Versuchsserien vorherrschend. Die restlichen „states“ (putzen und orientieren) wurden unter „sonstige“ zusammengefasst. Unter dem Aspekt des Pflanzenschutzes ist das Hauptverhaltenselement „saugen“ von besonderer Bedeutung. Es ließ sich kein durchgehender Unterschied in der Dauer der Saugtätigkeit zwischen den Kontroll- und Testsubstanzhälften erkennen, sehr wohl allerdings zwischen den unterschiedlichen Pflanzen. Die Gurke wurde bei beiden Thripsarten deutlich länger besaugt, bei T. tabaci war dieser Unterschied besonders ausgeprägt. Der prozentuelle Zeitanteil für „ruhen“ fiel auf der Gurke im Gegensatz zu „saugen“ deutlich niedriger aus. Eine Reduktion von über 10% des prozentuellen Zeitanteils für „saugen“ fand bezüglich F. occidentalis bei Methylsalicylat auf Gurke, bei Carvacrol auf Gurke und Bohne statt. Ergebnisse 70 Bei Salicylaldehyd (F. occidentalis) war der prozentuelle Zeitanteil des Saugens auf Bohne allgemein sehr niedrig, auf Gurke erhöhte sich der Zeitanteil auf der Testsubstanzseite gegenüber der Kontrollseite allerdings um 25% auf 50%. Thymol beeinflusste weder die zeitliche Verteilung des Aufenthalts (Abb. 3.3.2b) noch die Dauer der einzelnen Verhaltenselemente. In den Versuchsserien mit T. tabaci kam es lediglich bei Carvacrol auf Lauch zu einer deutlichen, mehr als 10%igen Reduktion der Saugtätigkeit. Bei Eugenol auf Lauch war der gesamte prozentuelle Sauganteil sehr niedrig, auf Gurke war er wiederum sehr hoch und erhöhte sich gegenüber der Kontrollhälfte auf der Testsubstanzhälfte um 12% auf 77%. Da die mittlere Aufenthaltsdauer von T. tabaci auf mit Eugenol behandelten Blattstückchenhälften sowohl bei Lauch als auch bei Gurke signifikant kürzer als auf den Kontrollhälften war, war ein Vergleich der Verhaltenselemente bezüglich ihrer Gesamtdauer hier besonders schwierig. Bei dem dritten grafisch dargestellten Verhalten „gehen“ ist eine allgemeine Tendenz zu einer prozentuell erhöhten Dauer der Fortbewegung auf den Testsubstanzseiten zu bemerken. Ergebnisse 71 Verhalten von F. occidentalis auf zwei unterschiedlich behandelten Blattstückchenhälften Blattstückchenhälften a) Methylsalicylat b) Thymol 80 80 60 35% 40% 39% 25% 40 20 0 41% 33% Kontrolle Substanz 47% 53% Kontrolle Substanz Verhaltenskategorien % 100 Verhaltenskategorien % 100 40 0 10% 4% 80% 50% 78% 20 Kontrolle 25% Substanz Bohne 57% 32% Kontrolle Substanz Gurke Verhaltenskategorien % Verhaltenskategorien % Kontrolle Substanz 35% 41% 54% Kontrolle Substanz Gurke 100 60 0 65% 40% d) Carvacrol 100 40 63% Bohne c) Salicylaldehyd 80 22% 20 Gurke Bohne 23% 60 80 23% 12% 60 40 64% 76% 20 0 Kontrolle Substanz Bohne 38% 23% 48% 58% Kontrolle Substanz ruhen saugen gehen sonstige Gurke Abb. 3.3.6a-d: Prozentuelle Darstellung des Verhaltens von F. occidentalis (n=6 für jede Pflanze und Testsubstanz) auf zwei Blattstückchenhälften, wovon eine mit einer 1%igen Lösung einer Testsubstanz und die andere mit Kontrollflüssigkeit besprüht war. Die Versuche wurden sowohl mit Bohne als auch mit Gurke durchgeführt. Das Verhalten der Thripsweibchen wurde in allen Versuchsserien von den Verhaltenselementen „ruhen“, „saugen“ und „gehen“ dominiert. Die restlichen Verhaltenselemente mit zeitlicher Dauer wurden unter „sonstige“ zusammengefasst. Die Gesamtdauer der auf den jeweiligen Blattstückchenhälften gezeigten Verhaltensweisen wurde auf 100% gesetzt. Ergebnisse 72 Verhalten von T. tabaci auf zwei unterschiedlich behandelten Blattstückchenhälften a) Terpinen-4-ol b) Carvacrol 100 7% 80 25% 60 58% 50% 40 77% 20 0 47% Kontrolle Substanz Lauch 20% 31% Kontrolle Substanz 80 Verhaltenskategorien % Verhaltenskategorien % 100 60 20 0 Kontrolle 75% Substanz Substa nz Lauch 23% 27% Kontrolle Substanz Gurke 100 25% 49% 76% 69% 40 58% 36% Kontrolle Substanz Lauch 15% 22% Kontrolle Substanz Gurke Verhaltenskategorien % Verhaltenskategorien % 54% d) Eugenol 60 0 53% Gurke 100 20 62% 40 c) Linalool 80 8% 27% 80 6% 60 3% 40 20 0 75% 50% Kontrolle Substanz Lauch 65% 77% 29% 11% Kontrolle Substanz ruhen saugen gehen sonstige Gurke Abb. 3.3.7a-d: Prozentuelle Darstellung des Verhaltens von T. tabaci (n=6 für jede Pflanze und Testsubstanz) auf zwei Blattstückchenhälften, wovon eine mit einer 1%igen Lösung einer Testsubstanz und die andere mit Kontrollflüssigkeit besprüht war. Die Versuche wurden sowohl mit Lauch als auch mit Gurke durchgeführt. Das Verhalten der Thripsweibchen wurde in allen Versuchsserien von den Verhaltenselementen „ruhen“, „saugen“ und „gehen“ dominiert. Die restlichen Verhaltenselemente mit zeitlicher Dauer wurden unter „sonstige“ zusammengefasst. Die Gesamtdauer der auf den jeweiligen Blattstückchenhälften gezeigten Verhaltensweisen wurde auf 100% gesetzt. Ergebnisse 73 3.3.4 Abschnittsdauer einzelner Verhaltensweisen Da neben der Eiablage vor allem das Saugverhalten und die Fortbewegung der Schädlinge für eventuelle Strategien im Pflanzenschutz relevant sind, wurden diese Verhaltenskategorien bezüglich ihrer mittleren Abschnittsdauer und Auftretenshäufigkeit betrachtet. Die Unterscheidung der oben genannten Parameter wurde zwischen Kontrollund Testsubstanzseite aller Entscheidungstests auf Gurke (n=24 pro Thripsart) sowie zwischen den beiden Thripsarten auf der Kontrollseite verglichen. Zum direkten Vergleich der beiden Thripsarten wurden nur die Versuche auf Gurke herangezogen. 5 Saugen Dauer von saugen 25 4 20 Häufigkeit / Stunde Zeit [min] In den Abbildungen 3.3.8a+b wurden die mittlere Abschnittsdauer von „saugen“ und die durchschnittliche Auftretenshäufigkeit pro Stunde dargestellt. Weiters wurde die Häufigkeit der Exkretion (Analtröpfchenabgaben) während des Saugens untersucht. Die mittlere Abschnittsdauer zwischen den einzelnen Analtröpfchenabgaben ist in Abbildung 3.3.9 zu sehen. 3 2 1 0 Saugen Häufigkeit von saugen 15 10 5 T. tabaci F. occidentalis 0 Kontrolle (a) Substanz Kontrolle Substanz (b) Abb. 3.3.8a+b: Mittlere Abschnittsdauer (±SE) von „saugen“ (a), sowie die durchschnittliche Auftretenshäufigkeit (±SE) pro Stunde (b) auf Gurke bei F. occidentalis und T. tabaci (n=24 für jede Thripsart). Im Mittel dauerte das Saugverhalten von T. tabaci auf der Kontrollseite länger als auf der Testsubstanzseite (Mann-Whitney; U=230427; p≤0,01), bei F. occidentalis war die gleiche Tendenz zu erkennen, der Unterschied war jedoch nicht signifikant (Abb. 3.3.8a). Die mittlere Auftretenshäufigkeit des Saugverhaltens wies einen gegenteiligen Trend zur Dauer der Verhaltenssequenzen auf (Abb. 3.3.8b): „saugen“ tritt auf der Testsubstanzseite tendenziell häufiger auf als auf der Kontrollseite. Zwischen den beiden Thripsarten unterschied sich sowohl die Dauer als auch die Häufigkeit mit der das Blattstückchen besaugt wurde auf der Kontrollseite signifikant (Mann-Whitney; Dauer: U=131541; p≤0,001 und Häufigkeit: U=278; p≤0,01). T. tabaci saugte auf der Kontrollseite länger und öfter als F. occidentalis. Ergebnisse 74 Zeitabstand [min] 10 Analexkretion 8 6 4 T. tabaci F. occidentalis 2 0 Kontrolle Substanz Abb. 3.3.9: Mittlere Zeitintervalle (±SE) der Analtröpfchenabgabe durch F. occidentalis und T. tabaci (n=24 für jede Thripsart) auf Gurke. Die Analtröpfchenabgabe erfolgte bei beiden Thripsarten auf der Testsubstanzseite tendenziell seltener als auf der Kontrollseite. T. tabaci gab in signifikant kürzeren Intervallen Analtröpfchen ab als F. occidentalis (Mann-Whitney; U=1381; p≤0,001). Die Fortbewegung wurde durch das Verhaltenselement „gehen“ beschrieben. In der Kategorie Exploration ist „gehen“ zusammen mit zwei anderen Elementen mit zeitlicher Dauer („states“) als Unterkomponente enthalten (siehe 3.3.2, Verhaltensmuster der Exploration). In Abb. 3.3.10a-d ist sowohl die mittlere Abschnittsdauer der Fortbewegung alleine („gehen“) als auch die beiden anderen Unterkomponenten der Exploration mit zeitlicher Dauer zusammen („zirkulieren“ und „stopp“) zu erkennen. Die mittleren Abschnittszeiten unterschieden sich weder bei der Fortbewegung („gehen“) noch bei der Orientierung („zirkulieren“ und „stopp“) zwischen der Kontroll- und der Testsubstanzseite, zwischen den Thripsarten waren sie hingegen signifikant unterschiedlich (Mann-Whitney; p≤0,001; (a) Fortbewegung: U=443587; (b) Orientierung: U=900311). Der Kalifornische Blütenthrips zeigte längere Abschnitte explorativen Verhaltens als der Zwiebelthrips (Abb. 3.3.10a+b). Die Auftretenshäufigkeit unterschied sich nur bei F. occidentalis (Mann-Whitney; (c) Fortbewegung: U=648; p≤0,05). Bei beiden Thripsarten zeigte sich jedoch ein Trend auf der Substanzseite öfters zu gehen als auf der Kontrollseite. Zwischen den Thripsarten bestand in der Auftretenshäufigkeit der beiden Verhaltensweisen (Fortbewegung und Orientierung) kein Unterschied. 75 5 8 3 6 2 1 4 2 0 0 Substanz Kontrolle Kontr olle 100 50 0 Substanz 100 Orientierung (c) Fortbewegung Häufigkeit / Stunde 150 Häufigkeit / Stunde (b) 10 Orientierung 4 Kontrolle Mittlere Auftretenshäufigkeit (a) Fortbewegung Zeit [sek] Zeit [sek] Mittlere Abschnittsdauer Ergebnisse (d) 50 0 Kontrolle Substanz Kontrolle Substanz Abb. 3.3.10a-d: Mittlere Abschnittsdauer (±SE) von (a) „gehen“ und (b) „zirkulieren+stopp“ sowie die durchschnittliche Häufigkeit (±SE) mit der diese Verhaltensweisen pro Stunde auf Gurke gezeigt wurden (c und d) bei F. occidentalis und T. tabaci (n=24 für jede Thripsart) Die schwarzen Säulen geben die Werte von T. tabaci wieder, die Grauen jene von F. occidentalis. Ergebnisse 76 3.4. Langzeit-Verhaltensbeobachtungen - „long term experiments“ Aufgrund der Ergebnisse aus den Abflug- und Entscheidungstests wurden die Experimente mit 24h Versuchsdauer nur noch mit Methylsalicylat und Carvacrol (F. occidentalis) bzw. Linalool und Eugenol (T. tabaci) durchgeführt. Alle vier Substanzen senkten in den „shortterm“ Versuchen die Werte von „stationary“ gegenüber jenen der Kontrolle. Carvacrol und Eugenol führten weiters zu verkürzter mittlerer Aufenthaltsdauer auf den Blattscheibchen. In den „medium-term“ Experimenten hatten die Thripsweibchen bei allen vier Substanzen auf zumindest einer der beiden Pflanzenarten eine signifikant verkürzte Aufenthaltsdauer auf der Testsubstanzseite. Einzelne Weibchen wurden über 24h (8:16 dunkel:hell) auf einem mit Testsubstanz- oder Kontrollflüssigkeit besprühten Blattstückchen (70 mm2) unter Zeitraffung gefilmt. Aufgrund der starken Komprimierung konnten die Verhaltensweisen nicht mehr in der gleichen Detailtreue erkannt werden als dies bei Realzeit der Fall war. Die Verhaltenskategorien wurden somit aus weniger differenzierten Verhaltenselementen konzipiert (siehe 2.4.2.3, Langzeit-Verhaltensbeobachtungen). So war es z.B. nicht mehr möglich das Testen auf Futterqualität („probieren“) vom eigentlichen Saugverhalten („saugen“) zu unterscheiden. Weiters war es aufgrund der Zeitraffung nicht möglich, absolute Zeitangaben zur Dauer der einzelnen Verhaltensweisen zu machen. Sie wurden somit lediglich relativ zueinander betrachtet. Die größte Problematik bei Befall von Kulturpflanzen durch Thripse stellt die hohe Reproduktionsrate der Tiere sowie deren Saugaktivität dar. Daher wurden in diesem Teil die Ergebnisse zur Reproduktion und zum Saugen genauer betrachtet. Zusätzlich zur Verhaltensanalyse mit dem Observer wurden die Anzahl der Eier und das Ausmaß des Saugschadens aufgenommen. 3.4.1 Oviposition Die Dauer der einzelnen Verhaltenssequenzen der Oviposition im engeren Sinn (i.e.S.), also des Einstechens des Ovipositor in das Blatt (siehe 3.1.7, Eiablage), war auf den unterschiedlich behandelten Blattstückchen ähnlich (One Way ANOVA (F) bzw. KruskalWallis (H); p≥0,05; F.occidentalis: Bohne F=0,72 und Gurke F=0,22; T. tabaci: Lauch H=4,7 und Gurke F=0,55). Die Ovipositionshäufigkeit war jedoch bei beiden Thripsarten auf beiden Pflanzen signifikant unterschiedlich (χ2-Test; p≤0,05; df=2; F.occidentalis: Bohne χ2=7,73 und Gurke χ2=9,33; T. tabaci: Lauch χ2=58,57 und Gurke χ2=17,79). Das Ovipositionsverhalten wurde von beiden Thripsarten auf den jeweiligen Kontrollblattstückchen öfters gezeigt als auf mit Testsubstanz behandeltem Pflanzenmaterial. Dieser Unterschied spiegelte sich folglich auch in der Anzahl der abgelegten Eier wieder. So korrelierte die Häufigkeit des gezeigten Verhaltens mit der Anzahl der Eier bei beiden Thripsarten nach Spearman hoch signifikant (F. occidentalis: p≤0,01; r=0,4 und T.tabaci p≤0,01; r=0,4). Die Daten zur mittleren Abschnittsdauer und Häufigkeit des Ovipositionsverhaltens als auch die Eianzahl sind in den Tabellen 3.4.1 und 3.4.2 zu erkennen. Ergebnisse 77 Tab. 3.4.1: Durchschnittliche Abschnittsdauer der Oviposition (i.e.S.) von F. occidentalis (n=8 für jede Pflanzenart und Testsubstanz) (±SD) in Sekunden [s], Summe der Auftretenshäufigkeit und Anzahl der abgelegten Eier über alle Versuche. Testsubstanz Carvacrol Methylsalicylat Kontrolle Carvacrol Methylsalicylat Kontrolle Bohne Gurke mittlere Dauer [s] ±SD [s] mittlere Dauer [s] ±SD [s] 193,0 326,3 259,0 172,0 296,9 385,2 161,9 141,7 131,4 114,5 162,3 98,3 Häufigkeit Anzahl der Eier Häufigkeit Anzahl der Eier 16 18 33 6 6 15 10 16 28 4 5 10 Tab. 3.4.2: Durchschnittliche Abschnittsdauer der Oviposition (i.e.S.) von T. tabaci (n=8 für jede Pflanzenart und Testsubstanz) (±SD) in Sekunden [s], Summe der Auftretenshäufigkeit und Anzahl der abgelegten Eier über alle Versuche. Testsubstanz Linalool Eugenol Kontrolle Linalool Eugenol Kontrolle Lauch Gurke mittlere Dauer [s] ±SD [s] mittlere Dauer [s] ±SD [s] 198,4 130,6 195,9 212,0 94,3 212,1 174,8 136,6 170,8 204,7 97,0 146,9 Häufigkeit Anzahl der Eier Häufigkeit Anzahl der Eier 58 71 155 37 45 55 40 27 66 27 31 35 Weiters wurde die mittlere Latenzzeit betrachtet nach welcher das Ovipositionsverhalten zum ersten Mal nach Versuchsbeginn auftrat. Da das Abdomenschleifen auch als Teil des explorativen Verhaltens gewertet werden kann (siehe 3.1, Verhaltenskatalog), wurden hier nur die Zeitpunkte des ersten eindeutig erkennbaren Ovipositionsverhaltens (Abdomenkontraktion und Oviposition i.e.S.) herangezogen. In Tabelle 3.4.3 ist zu erkennen, dass das erste Auftreten des Ovipositionsverhaltens auf den Kontrollblattstückchen deutlich früher erfolgte als auf den mit Testsubstanz besprühten Blattstückchen. Die mittlere Latenzzeit auf der Kontrollseite wurde auf 100% gesetzt und mit den mittleren Latenzzeiten auf den Testsubstanzseiten in Bezug gebracht. So verdeutlicht sich, dass es bei F. occidentalis und bei T. tabaci durchschnittlich etwa doppelt so lange dauerte bis auf Blattstückchen mit Testsubstanz Ovipositionsverhalten gezeigt wurde als auf Kontrollblattstückchen. Der Unterschied in der Latenzzeit war allerdings nur marginal signifikant (Kruskal-Wallis: F. occidentalis; H=5,25; p=0,072 und T. tabaci; H=5,11; p=0,078). Ergebnisse 78 Tab. 3.4.3: Durchschnittliche Latenzzeit (±SD) in Sekunden [s] nach welcher Ovipositionsverhalten (Kontraktion und Oviposition i.e.S.) bei F. occidentalis und T. tabaci (n=16 für jede Thripsart und Testsubstanz) zum ersten Mal nach Versuchsbeginn auftrat. Die mittlere Latenzzeit auf der Kontrolle (Bohne und Gurke bzw. Lauch und Gurke) wurde 100% gesetzt und mit den Latenzzeiten auf den mit Testsubstanzen behandelten Blattstückchen in Bezug gebracht. F. occidentalis T. tabaci Carvacrol Methyl sal. Kontrolle Linalool Eugenol Kontrolle 41540 34362 29684 25168 17483 19302 15915 19583 15666 15240 7251 7869 238 170 100 219 216 100 mittlere Latenz [s] SD [s] Prozent [%] 3.4.2 Saugverhalten In den Tabellen 3.4.4 und 3.4.5 ist der prozentuelle Zeitanteil dargestellt den F. occidentalis und T. tabaci während der 24stündigen Versuchsdauer auf mit Testsubstanz behandelten Blattstückchen bzw. auf der Kontrolle mit Saugen zubrachten. Dem prozentuellen Zeitanteil wurde der prozentuelle Saugschaden, bezogen auf die Gesamtfläche des Blattstückchens, gegenübergestellt. Bei F. occidentalis zeigte sich gegenüber der Kontrolle eine durchgehende Reduktion des Saugschadens auf Blattstückchen die mit Testsubstanz (Methylsalicylat oder Carvacrol) behandelt worden waren. Auf Gurke war dieser Unterschied signifikant (One Way ANOVA; F=7,6; p≤0,01). Der insgesamt zum Saugen aufgewendete Zeitanteil unterschied sich nicht zwischen den Kontrollen und den Testsubstanzen. Dieser Anteil lag auf der Bohne bei rund 60% und auf der Gurke bei 70-80%. Der Zeitanteil und die Schadfläche korrelierten lediglich auf der Bohne (siehe Tab. 3.4.4). Tab. 3.4.4: Mittlerer prozentueller Saugschaden an der Gesamtfläche der Blattstückchen (±SD) und mittlerer prozentueller Anteil der Zeit die innerhalb der Versuche (24h) mit Saugen zugebracht wurde (±SD) bei F. occidentalis (n=8 für jede Pflanzenart und Testsubstanz). Die Korrelation zwischen Schadausmaß und Zeit erfolgte nach Pearson. Testsubstanz Pflanze Carvacrol Methylsalicyl. Kontrolle Bohne Gurke Bohne Gurke Bohne Gurke Schaden [%] ±SD [%] Zeit [%] ±SD [%] 20,4 16,1 23,8 27,6 27,4 32,1 9,7 8,3 11,3 8,0 11,0 7,0 54,4 73,3 67,0 75,3 61,1 75,9 15,6 13,5 14,0 6,7 13,5 7,6 Korrelation p≤0,05; r=0,71 Bei T. tabaci zeigte sich mit Ausnahme der Beobachtungsreihe „Eugenol auf Gurke“ eine durchgehende Reduktion des Saugschadens gegenüber der jeweiligen Kontrolle. In den Versuchen mit T. tabaci auf Lauch war dieser Effekt besonders deutlich (Kruskal-Wallis; H=10,85; p≤0,01). Die mit Saugen zugebrachte Zeit unterschied sich nicht zwischen Testsubstanz und Kontrolle. Auf Lauch wurde in Analogie zum Kalifornischen Blütenthrips auf Bohne zu rund 60% der Gesamtzeit gesaugt, auf Gurke lag der Zeitanteil ebenfalls wie auch bei F. occidentalis zwischen 70 und 80%. Die Saugzeit und das Ausmaß des Saugschadens korrelierten nur bei Linalool miteinander (siehe Tab. 3.4.5). Ergebnisse 79 Tab. 3.4.5: Mittlerer prozentueller Saugschaden an der Gesamtfläche der Blattstückchen (±SD) und mittlerer prozentueller Anteil der Zeit die innerhalb der Versuche (24h) mit Saugen zugebracht wurde (±SD) bei T. tabaci (n=8 für jede Pflanzenart und Testsubstanz). Die Korrelation zwischen Schaden und Zeit erfolgte nach Pearson. Testsubstanz Pflanze Linalool Eugenol Kontrolle Lauch Gurke Lauch Gurke Lauch Gurke Schaden [%] ±SD [%] Zeit [%] ±SD [%] Korrelation 9,3 18,0 6,3 27,4 19,2 22,4 4,6 13,5 3,0 16,3 8,5 12,6 54,7 74,0 60,9 78,5 65,6 80,0 14,9 5,8 6,5 11,0 9,2 6,9 p≤0,05; r=0,81 p≤0,05; r=0,86 Mögliche Gründe für die Diskrepanz zwischen der Dauer des Saugverhaltens und dem Saugschaden werden in der Diskussion eingehend behandelt. Eine Möglichkeit mag in der Problematik liegen, dass „saugen“ unter Zeitraffung nicht von „probieren“ unterschieden werden kann. Unter der Annahme, dass es sich auf den mit Testsubstanz behandelten Blattstückchen um verstärkt explorative Saugprozesse gehandelt hat, sollte das Saugverhalten auf diesen Blattstückchen eher über das gesamte Blattstückchen verstreut erfolgen. Auf den Kontrollen sollte das Saugverhalten hingegen vergleichsweise stärker an ein bestimmtes Areal gebunden sein. Mittels Aufteilung des Saugverhaltens in die Untergruppe „Quadrant“ konnte die Saugzeit je nach Ort des Saugverhaltens einem bestimmten Quadranten zugeordnet werden. Es wurden pro Versuch Rangfolgen gebildet, von dem Quadranten mit der längsten Saugzeit bis zu jenem mit der kürzesten. Es wäre zu erwarten, dass in den Messserien der Kontrollen die Saugzeit relativ stark auf einen Quadranten beschränkt bleibt während sie sich bei Versuchen mit Testsubstanz stärker zwischen den Quadranten verteilt. In den Abb. 3.4.1 und 3.4.2 ist zu erkennen, dass dies sowohl für den Kalifornischen Blütenthrips als auch den Zwiebelthrips zutraf. (a) Kontrolle Methyl salicylat Carvacrol (b) (c) Abb. 3.4.1: Mittlere Verteilung der Saugzeit von F. occidentalis (n=16 für jede Testsubstanz) in Prozent auf die vier Quadranten des Blattstückchens. Die Quadranten mit der längsten, zweitlängsten, drittlängsten und kürzesten Saugzeit sind in rot, braun, orange und schwarz dargestellt. Ergebnisse 80 Eugenol Linalool (a) Kontrolle (b) (c) Abb. 3.4.2: Mittlere Verteilung der Saugzeit von T. tabaci (n=16 für jede Testsubstanz) in Prozent auf die vier Quadranten des Blattstückchens. Die Quadranten mit der längsten, zweitlängsten, drittlängsten und kürzesten Saugzeit sind in rot, braun, orange und schwarz dargestellt. Weiters trat auch das Saugverhalten, ähnlich dem Ovipositionsverhalten, auf mit Testsubstanz besprühten Blattstückchen später auf als auf den Kontrollblattstückchen (Tab. 3.4.6). Beim Kalifornischen Blütenthrips ist der Unterschied zwischen den Latenzzeiten nach Versuchsbeginn signifikant (Kruskal-Wallis; H=8,1; p≤0,05). Tab. 3.4.6: Durchschnittliche Latenzzeit (±SD) in Sekunden [s] nach welcher Saugverhalten von F. occidentalis und T. tabaci (n=16 für jede Thripsart und Testsubstanz) zum ersten Mal nach Versuchsbeginn auftrat. Die mittlere Latenzzeit auf den Kontrollblattstückchen (Bohne und Gurke bzw. Lauch und Gurke) wurde auf 100% gesetzt und mit den Latenzzeiten auf den mit Testsubstanzen behandelten Blattstückchen in Bezug gebracht. F. occidentalis mittlere Latenz [s] SD [s] Prozent [%] T. tabaci Carvacrol Methyl sal. Kontrolle Linalool Eugenol Kontrolle 7815 8134 4649 6018 3472 6120 3130 2579 2570 3009 1897 1768 225 134 100 165 135 100 Zeit [min] In Analogie zu den Observerversuchen mit Realzeit (Entscheidungstests), wurde auch in den Versuchen mit Zeitraffung der zeitliche Abstand zwischen den einzelnen Analtröpfchenabgaben während des kontinuierlichen Saugvorgangs ermittelt (Abb. 3.4.3a+b). 10 10 8 8 6 6 4 4 2 0 (a) Bohne Gurke l l. trolle arvacro yl sa Kon C Meth 2 Lauch Gurke 0 tro Kon lle n Euge ol Lina l ool (b) Abb. 3.4.3: Mittleren Häufigkeiten (± SE) der Analtröpfchenabgabe durch (a) F. occidentalis und (b) T. tabaci (n=8 für jede Thrips- und Pflanzenart sowie jede Testsubstanz) auf Bohne bzw. Lauch (dunkelgrün) und Gurke (hellgrün). Ergebnisse 81 Die Häufigkeit der Analtröpfchenabgabe war bei beiden Thripsarten auf jeweils beiden Pflanzen unterschiedlich (Kruskal-Wallis; F. occidentalis auf Bohne: H=33,83; p≤0,001 und Gurke: H=49,63; p≤0,001 sowie T. tabaci auf Lauch: H=20,9; p≤0,001 und Gurke: H=33,15; p≤0,001). Bei F. occidentalis wurden sowohl in den Versuchen mit Bohne als auch in den Versuchen mit Gurke auf den Kontrollblattstückchen signifikant häufiger Analtröpfchen abgegeben als auf mit Carvacrol oder Methylsalicylat behandelten Blattstückchen. Lediglich zwischen Methylsalicylat und Carvacrol auf Gurke war die Häufigkeit der Analtröpfchenabgabe nicht unterschiedlich (siehe Tab. 3.4.7). Tab. 3.4.7: Statistische Größe Q (Dunn's method following Kruskal-Wallis) im paarweisen Vergleich zwischen den unterschiedlich behandelten Blattstückchen bezüglich der Häufigkeit der Analtröpfchenabgabe durch F. occidentalis (n=8 für jede Pflanzenart sowie Testsubstanz) während des kontinuierlichen Saugens. Nicht signifikante Größen (p>0,05) wurden kursiv geschrieben. Bohne Kontrolle Methylsal. Methylsal. 5,815 Gurke Carvacrol 2,785 3,111 Methylsal. 6,216 Carvacrol 6,048 0,129 In Analogie zum Kalifornischen Blütenthrips wurden bei T. tabaci auf Lauch und auf Gurke jeweils auf den Kontrollblattstückchen signifikant häufiger Analtröpfchen abgegeben als auf mit Linalool oder Eugenol behandelten Blattstückchen. Lediglich auf Lauch war die Häufigkeit der Analtröpfchenabgabe zwischen Linalool und Eugenol nicht unterschiedlich (siehe Tab. 3.4.8). Tab. 3.4.8: Statistische Größe Q (Dunn's method following Kruskal-Wallis) im paarweisen Vergleich zwischen den unterschiedlich behandelten Blattstückchen bezüglich der Häufigkeit der Analtröpfchenabgabe durch T. tabaci (n=8 für jede Pflanzenart sowie Testsubstanz) während des kontinuierlichen Saugens. Nicht signifikante Größen (p>0,05) wurden kursiv geschrieben. Bohne Kontrolle Eugenol Eugenol 3,070 Gurke Linalool 4,516 1,498 Eugenol 2,463 Linalool 5,637 3,792 Ergebnisse 82 Diskussion 83 4 Diskussion 4.1. Abweisende Wirkung Neben Phago- und Ovipositionsdeterrenz zur Verminderung des Saugschadens an Pflanzen bzw. zur Eindämmung des raschen Populationsaufbaus, ist die abweisende Wirkung einer Substanz für den Pflanzenschutz relevant. Da eine repellent wirkende Substanz den Schädling dazu veranlasst sich von der Duftquelle weg zu orientieren (Dethier et al., 1960), kann die abweisende Wirkung bei Applikation als Pflanzenschutzmittel zum Verlassen der zu schützenden Kulturpflanze führen. Repellente/deterrente Substanzen können somit in einem push-pull System die „push“ Komponente darstellen die den Schädling in Richtung einer pull Komponente mit attraktivem Duft treibt (Cook et al., 2007). Bei 1%igen Lösungen von Carvacrol und Salicylaldehyd bei F. occidentalis sowie von Eugenol bei T. tabaci kam es verglichen mit Kontrolllösungen ohne Komponenten eines ätherischen Öls zu signifikant verkürzten Aufenthaltszeiten auf Bohnen- bzw. Lauchblattscheibchen. Auf Gurke bestand kein Unterschied in der Aufenthaltsdauer auf den verschiedenen Blattscheibchen. Auch in Versuchen mit niedriger Konzentration (0,1%ige Lösung) von Salicylaldehyd oder Carvacrol auf Bohne (F. occidentalis) sowie Eugenol auf Lauch (T. tabaci) verlängerte sich die Aufenthaltsdauer. Das Verhalten der Thripse auf den mit Salicylaldehyd oder Carvacrol (F. occidentalis) bzw. Eugenol (T. tabaci) besprühten Blattscheibchen blieb allerdings unabhängig von der Pflanze in seiner „Qualität“ gleich, da es bei keiner Verhaltensweise zu einer signifikanten Wechselwirkung zwischen Pflanze und Substanz kam. Das durch eine bestimmte Testsubstanz ausgelöste Verhalten veränderte sich somit in Relation zu den anderen Testsubstanzen nicht. Allerdings scheint der Effekt der Testsubstanzen insgesamt auf Gurke gegenüber Lauch oder Bohne abgeschwächt zu sein. Auf jeweils beiden Pflanzen führten sowohl Salicylaldehyd, Carvacrol und Methylsalicylat beim Kalifornischen Blütenthrips als auch Eugenol und Linalool beim Zwiebelthrips zu vermindertem Akzeptanzverhalten („stationary“). Die dem Akzeptanzverhalten entgegengesetzte Verhaltensweise beschreibt den Aufenthalt am Rand des Blattscheibchens („edge“) und wies, da sie mit dem Akzeptanzverhalten negativ korreliert ist, bei den gleichen Substanzen erhöhte Werte auf. Die abweisende Wirkung dieser Substanzen dürfte sich aufgrund des vermehrten Aufenthalts am Blattrand sowie des deutlich verstärkten Auftretens dieser Verhaltensweise auf Blattscheibchen die vor Versuchsende verlassen wurden, in einem stärkeren „Fluchtverhalten“ als bei anderen Testkomponenten ausdrücken. Bei zeitlicher Auflösung der beiden Verhaltenselemente über die fünf Versuchsminuten hinweg zeigte sich auch, dass die Werte des Fluchtverhaltens jene der Akzeptanz bei eben diesen fünf Komponenten (Methylsalicylat, Salicylaldehyd und Carvacrol bei F. occidentalis sowie Linalool und Eugenol bei T. tabaci) während des gesamten Versuchs überstiegen. Da zwischen den Kontrollen und Substanzen die Werte für die Fortbewegung auf dem Blattstückchen („walking“) gleich blieben, war weiters die Gesamtaktivität aufgrund der vermehrten Aktivität am Blattrand („edge“ besteht zu über 95% aus „laufen am Blattrand“) durch diese Substanzen erhöht. Die Ergebnisse zur erhöhten Aktivität von F. occidentalis und T. tabaci stimmen mit jenen ähnlicher Versuche an Nymphen der grünen Pfirsichblattlaus (Myzus persicae Sulzer) auf Senfblattscheibchen überein. So fingen Nymphen, die auf mit abweisenden Komponenten ätherischer Öle behandelten Blattscheibchen abgesetzten worden waren, nicht zu saugen an, sondern liefen auf ihnen herum (Isman, 2000). In den Entscheidungstests zeigte sich ebenfalls eine etwas stärkere Aktivität auf den mit Testsubstanz besprühten Blatthälften. Die vermehrte Fortbewegung auf den Testsubstanzseiten kam wie auch bei den Abflugversuchen aufgrund einer tendenziell höheren Häufigkeit und nicht aufgrund der Dauer der einzelnen Verhaltenssequenzen zustande. In den Verhaltensmustern des explorativen Verhaltens (der „Aktivität“) kam es zu keinem qualitativen aber zu einem geringen quantitativen Unterschied. So blieb der Diskussion 84 Zusammenhang der einzelnen Verhaltenselemente des explorativen Verhaltens zueinander gewahrt. Der Zusammenhang der Elemente verstärkte sich allerdings bei den abweisend wirkenden Substanzen Carvacrol (F. occidentalis) und Eugenol (T. tabaci) und führte somit zu verstärkt auftretender Exploration die seltener in andere Verhaltenskategorien wie Ruhen oder Saugverhalten überging. In den Versuchen mit T. tabaci änderte sich das Verhalten auch leicht qualitativ. So mündeten die Verhaltenselemente auf der Substanzseite „gehen“ und „zirkulieren“ zu einem nicht vernachlässigbaren Prozentsatz von deutlich über fünf Prozent in Putzverhalten. Möglicherweise war das verstärkte Putzverhalten auf Irritation der Tiere zurückzuführen. Moritz & Fröhlich (1996) zeigten, dass das Putzverhalten von F. occidentalis bei Infektion mit entomopathogenen Pilzen (Verticillium lecanii) zunahm. Bezüglich der Aufenthaltsdauer in den Entscheidungstests führten Methylsalicylat und Carvacrol bei F. occidentalis sowie Linalool und Eugenol bei T. tabaci zwischen den beiden Blattstückchenhälften auf zumindest einer Pflanze zu signifikant verkürzter Aufenthaltszeit auf der Testsubstanzseite. Salicylaldehyd beim Kalifornischen Blütenthrips und Carvacrol beim Zwiebelthrips ließen eine Tendenz in Richtung verkürzter Aufenthaltsdauer auf der Testsubstanzseite erkennen, bei Thymol (F. occidentalis) und Terpinen-4-ol (T. tabaci) kam es zu keinem eindeutigen Unterschied zwischen den Blatthälften. In Olfaktometerstudien wirkten die gleichen Substanzen (Methylsalicylat, Carvacrol und Salicylaldehyd) auf den Kalifornischen Blütenthrips repellent (Koschier et al., 2000; Chermenskaya et al., 2001), die auch in den Entscheidungstests eher dazu führten, dass F. occidentalis den Aufenthalt auf mit diesen Testsubstanzen behandelten Blatthälften vermied. Die Repellenz einer Testsubstanz konnte allerdings nicht alleine ausschlaggebend für die Entscheidung des Aufenthalts auf einer Blatthälfte sein, da Linalool aber nicht Eugenol in Olfaktometerstudien abweisende Wirkung gegenüber T. tabaci hatte (Koschier et al., 2002, 2007). Beide Substanzen führten auf den Kontrollblatthälften zu verkürzten Aufenthaltszeiten. Die Wirkmechanismen von Repellentien und Deterrentien sind nach dem Kontakt mit der Wirtspflanze (Landung) nicht mehr klar zu unterscheiden und können beide zum Verlassen einer Wirtspflanze führen (Renwick, 1990, 1999). Sowohl Methylsalicylat als auch Carvacrol wirkten auf Blumenwanzen (Heteroptera: Anthocoridae), einem Gegenspieler von F. occidentalis, anziehend und können somit zusätzlich zur Reduktion der Thripspopulation in einem push-pull System beitragen (James, 2003,2005; Kornherr & Blümel, 2005). Kornherr et al. (2005) zeigten, dass Carvacrol keinerlei letale oder subletale Effekte auf die Blumenwanze Orius laevigatus hatte. Da Salicylaldehyd und Carvacrol bei F. occidentalis bzw. Eugenol bei T. tabaci zu verminderter Aufenthaltsdauer sowohl in den Abflugversuchen als auch den Entscheidungstests auf mit diesen Komponenten besprühten Pflanzenmaterial führten, scheinen sich diese Substanzen besonders als „push“ Elemente in einem push-pull System zu eignen. Ein gesteigertes Fluchtverhalten durch eine erhöhte Abflugrate kann in anderen Pflanzenschutzsystemen allerdings zur unerwünschten Verbreitung der Thripse von einem begrenzten Befallsherd aus in den umliegenden Pflanzenbestand führen und somit z.B. zur Verbreitung des Tomatenbronzefleckenvirus beitragen (MacDonald et al., 2002). Da sich die Häufigkeit der Abflüge bei niedrigerer Konzentration der Substanzen deutlich verringerte, scheint dieses Verhalten allerdings konzentrationsabhängig manipulierbar zu sein. Das Verhalten der Thripse auf den Blattscheibchen selbst erwies sich hingegen als konzentrationsunabhängig. So waren in den Abflugversuchen die Werte für die Verhaltenselemente „stationary“ und „edge“ von Carvacrol, Salicylaldehyd und Eugenol in 0,1%iger Verdünnung mit jenen in 1%iger Konzentration vergleichbar. In Pflanzenkulturen bei denen eine erhöhte Verbreitungsaktivität der Schädlinge vermieden werden soll, könnten daher Substanzen welche in hoher Konzentration zu vermehrten Abflügen führten (Carvacrol und Salicylaldehyd bei F. occidentalis und Eugenol bei T. tabaci), in niedriger Konzentration sowie Methylsalicylat bei F. occidentalis und Linalool bei T. tabaci erfolgreich eingesetzt werden. Roditakis et al. (2000) zeigten bei der Blattlaus M. persicae und dem Alarmpheromon E-β-farnesene, dass die erhöhte Aktivität der Schädlinge zu verstärktem Kontakt mit Pilzkonidien führte. Erhöhte Aktivität bezüglich Fortbewegung kann somit zu Diskussion 85 verstärktem Kontakt oder vermehrter Aufnahme von „Bioinsektiziden“ wie Pilzkonidien oder anderen Pathogenen ausgenutzt werden. Dies könnte bei der Bekämpfung von Thysanopteren durchaus ausschlaggebend sein, da sich der Einsatz von Mykoinsektiziden aufgrund des komplexen Lebenszyklus und der kryptischen Lebensweise von Thripsen oftmals als schwierig gestaltet (Brødsgaard, 2004). Die Versuchsmethode der fünf Minuten Intervalle, bei denen die Abflughäufigkeit und einige mit freiem Auge erkennbare Verhaltensparameter aufgenommen wurden, hat sich außerdem als effektive und unkomplizierte Möglichkeit erwiesen, die potentiell abweisende Wirkung einer Testsubstanz auf Thripse allgemein zu testen. 4.2. Ovipositionsdeterrenz Ein weiteres wichtiges Charakteristikum für eine erfolgreiche Pflanzenschutzmaßnahme betrifft das Potential zur Reduzierung der Schädlingsreproduktion. In Versuchen über 24h wurde die Eiablage durch die Substanzen Carvacrol und Methylsalicylat (F. occidentalis) sowie Eugenol und Linalool (T. tabaci) deutlich reduziert. Die Latenzzeit von Versuchsbeginn bis zum ersten Auftreten des Ovipositionsverhaltens war auf mit Testsubstanz behandelten Blattstückchen etwa doppelt so lange wie auf Kontrollblättchen. Die Thripsweibchen zeigten auf beiden Pflanzen (Bohne bzw. Lauch und Gurke) signifikant seltener Ovipositionsverhalten und legten auch weniger Eier. Die Auftretenshäufigkeit des Ovipositionsverhaltens und die Anzahl der tatsächlich gelegten Eier stand in hoch signifikantem positiv korrelativem Zusammenhang. Die geringe Anzahl an Eiern von F. occidentalis gegenüber dem Zwiebelthrips spiegelte sich auch im Verhaltensmuster der Eiablage wieder. So folgte auf die Kontraktion des Abdomens beim Kalifornischen Blütenthrips nur in durchschnittlich 13% der Fälle die eigentliche Eiablage, beim Zwiebelthrips hingegen in 39,5% der Fälle. Der Unterschied in der Ovipositionsrate zwischen den beiden Thripsarten wurde bereits von van Rijn (1995) dokumentiert. Die ovipositionsdeterrente Wirkung von Carvacrol und Thymol auf den Kalifornischen Blütenthrips konnte auf Bohne in vorangegangenen Studien gezeigt werden (Sedy & Koschier, 2003). Bezüglich Carvacrol bei F. occidentalis wurde der Unterschied nur in Wahlversuchen deutlich, Thymol reduzierte hingegen die Eiablage auch in Versuchen ohne Wahlmöglichkeit. Auf Paradeiserblattstückchen konnte die ovipositionsdeterrente Wirkung von Thymol jedoch nicht nachgewiesen werden (Hoffmann, 2005). Die divergierenden Ergebnisse zur Oviposition von F. occidentalis auf unterschiedlichen Wirtspflanzen, lassen auf einen Einfluss der biochemischen Zusammensetzung der Inhaltsstoffe und/oder der Oberflächenstruktur einer Pflanze schließen. Die biochemischen Oberflächeneigenschaften können unter anderem auch durch externe Faktoren wie das Applizieren von Chemikalien verändert werden. Neben ihrer Funktion als Barriere nehmen die Oberflächen-Schichten vielfältige physiologische Aufgaben wahr, die Fähigkeit einer Pflanzenoberfläche mit flüssigen oder festen Substanzen zu interagieren, bestimmt die Effizienz dieser Chemikalien und hat bedeutenden Einfluss auf die Wahl der Eiablagestellen (Klingauf et al., 1978; Eigenbrode & Espelie, 1995; Terry 1997; Müller & Rieder, 2005). Linalool und Eugenol führten in Versuchen mit dem Zwiebelthrips auf Lauch sowohl mit als auch ohne Entscheidungsmöglichkeit zu einer reduzierten Eiablage (Koschier et al., 2007). 4.3. Phagodeterrenz Zusätzlich zur Beobachtung des Saugverhaltens wurde nach den 24stündigen Versuchen der auf den Blattstückchen entstandene Saugschaden ermittelt. Der durchschnittliche Schaden reduzierte sich durchgehend auf mit Testsubstanz behandelten Blattstückchen. Die einzige Ausnahme stellte hierbei „Eugenol auf Gurke“ beim Zwiebelthrips dar. Der Saugschaden war hier sogar um 22,2% größer als in der Kontrolle. Auf Lauch ist der Saugschaden auf Blattstückchen mit Eugenol hingegen signifikant geringer als auf Kontrollblattstückchen. Dies entspricht vorangegangenen Experimenten bei denen eine signifikante Reduktion des Saugschadens von T. tabaci durch Linalool und Eugenol auf Diskussion 86 Lauch gefunden wurde (Koschier et al., 2002). Weiters blieben in den Entscheidungstests mit Eugenol Weibchen von T. tabaci durchschnittlich sowohl auf Lauch als auch auf Gurke signifikant länger auf der Kontrollseite. Es wirkt somit unwahrscheinlich, dass das Ausmaß des Saugschadens auf mit Eugenol behandelten Gurkenpflanzen tatsächlich derartig unterschiedliche Dimensionen verglichen mit Lauch annehmen sollte. Möglicherweise ist der Saugschaden bei „Eugenol auf Gurke“ durch die schwierigen Auswertungsbedingungen auf den hell reflektierenden Blattunterseiten in dieser Studie überbewertet (siehe 2.4.2.3, Langzeit Verhaltensbeobachtungen). Das Saugverhalten trat im Vergleich zur Kontrolle zwar erst später auf, der dem Saugen gewidmete prozentuelle Zeitanteil unterschied sich in den 24stündigen Versuchen allerdings nicht. So war der Unterschied zwischen Kontrolle und Testsubstanz weder bei F. occidentalis noch bei T. tabaci auf einer der beiden Pflanzen signifikant. Durch den zumindest scheinbaren Widerspruch der Reduktion des Saugschadens bei gleich bleibender Besaugungsdauer, kam es lediglich in drei Versuchsserien (Kontrollversuche mit F. occidentalis auf Bohne und Versuche mit Linalool und T. tabaci auf Lauch und Gurke) zu signifikant positiver Korrelation zwischen der Saugzeit und dem durch das Saugen entstandenen Schaden. Eine mögliche Erklärung für den meist fehlenden Zusammenhang zwischen Saugschaden und Saugzeit in den 24stündigen Versuchen könnte darin bestehen, dass es durch die Zeitraffung nicht möglich war „saugen“ von „probieren“ zu unterscheiden. Die „Qualität“ des Saugens wurde insofern nicht erfasst da „probieren“ noch keinen kontinuierlichen Saugvorgang darstellt sondern lediglich der Blattexploration dient (Hunter & Ullman, 1994). Die Ergebnisse der erhöhten Aktivität bzw. der verstärkten Exploration aufgrund abweisender Wirkungen bei mit Testsubstanz behandeltem Pflanzenmaterial, könnten auf vermehrt exploratives Verhalten während des Saugvorgangs hinweisen. So wechselten die Thripsweibchen auf mit Carvacrol oder Methylsalicylat (F. occidentalis) bzw. mit Eugenol und Linalool (T. tabaci) behandelten Blattstückchen öfters den Ort an dem sie saugten als in den Kontrollvarianten. Die Ergebnisse aus den Entscheidungstests bestätigen die Annahme einer unterschiedlichen Qualität des Saugens auf mit Testsubstanz behandeltem Pflanzenmaterial gegenüber Kontrollvarianten. Bei T. tabaci ist die mittlere Dauer eines Saugabschnitts auf einem Kontrollblattstückchen signifikant länger (187 Sekunden) als auf der Testsubstanzseite (134 Sekunden). Bei F. occidentalis ist die gleiche Tendenz zu erkennen (175 zu 146 Sekunden). Die Auftretenshäufigkeit des Saugverhaltens war bei beiden Thripsarten auf der Testsubstanzseite tendenziell höher. Thripsweibchen saugten auf mit Testsubstanz besprühtem Pflanzenmaterial somit durchschnittlich kürzer aber häufiger. In Studien an der grünen Pfirsichblattlaus (M. persicae) auf Pflanzen die mit abweisend wirkenden ätherischen Ölen behandelten worden waren, zeigte sich ebenfalls eine erhöhte Frequenz des Einstechens der Mundwerkzeuge bei abnehmender Penetrationsdauer (Hori, 1999). Auch diese Ergebnisse lassen bei etwa gleicher Gesamtdauer auf einen qualitativen Unterschied im Saugverhalten schließen. So weisen die häufigen Unterbrechungen und neuerlichen Saugprozesse auf exploratives Verhalten hin. Da nach Hunter & Ullman (1992, 1994) gustatorisch-exploratives Verhalten zusammen mit dem Betrillern der Pflanzenoberfläche über die Antennen (olfaktorisch), der Akzeptanz einer Wirtspflanze voraus geht, lassen die Ergebnisse dieser Arbeit darauf schließen, dass die deterrent/repellent wirkenden chemischen Reize der Testsubstanzen eine gustatorische/olfaktorische Akzeptanz der Wirtspflanze nicht in gleichem Ausmaß zuließen wie dies in den Kontrollversuchen der Fall war. Als weiterer Indikator der Qualität des Saugverhaltens diente die Analtröpfchenabgabe der Thripse. Unter der Annahme, dass während eines kontinuierlichen Saugvorgangs und bei etwa gleich großer Tröpfchengröße die Häufigkeit der Tröpfchenabgabe positiv mit der aufgenommenen Nahrungsmenge korreliert, wurde die Analtröpfchenabgabe während diskreter Saugvorgänge analysiert. Nach dieser Hypothese sollte auf Blattstückchen mit geringerer Nahrungsaufnahme auch die Exkretion seltener auftreten. Sowohl in den Diskussion 87 Versuchen mit dreistündiger Versuchsdauer (Entscheidungstests) auf Gurke als auch in jenen mit 24stündiger Versuchsdauer erfolgte die Analtröpfchenabgabe auf mit Testsubstanz besprühten Blattstückchen seltener als auf den Kontrollblattstückchen. Zusammen mit den Daten des Saugverhaltens lässt sich somit schließen, dass beide Thripsarten im Mittel auf einem mit Testsubstanz besprühten Blattstückchen zwar kürzer aber häufiger saugen und trotz der daraus resultierenden ähnlichen Gesamtsaugzeiten weniger Nahrung aufnehmen. 4.4. Pflanzenfaktor Durch die Ergebnisse des Verhaltenskatalogs wurde deutlich, dass Dauer und Frequenz ein und desselben Verhaltens von der Wirtspflanze abhängt. So putzten sich Thripsweibchen beider Arten beispielsweise in den ersten drei Stunden auf Gurke kürzer (bei gleicher Häufigkeit) als dies auf Lauch bzw. Bohne der Fall ist. Auch der Effekt der Einzelkomponenten ätherischer Öle auf das Verhalten der Thripse kann durch die Wirtspflanze beeinflusst werden. So veränderte sich zwar die qualitative Wirkung der Testsubstanz auf den verschiedenen Pflanzen nicht, das Ausmaß der Verhaltensmanipulation wurde hingegen beeinflusst. In den Abflugversuchen („short-term“) kam es bei F. occidentalis zu signifikant unterschiedlichem Abflugverhalten zwischen den Pflanzen, allerdings zu keiner Wechselwirkung zwischen Pflanze und Testsubstanz. Wie bereits erwähnt, sind die Ergebnisse aus den Entscheidungstests („medium-term“) unter Realzeit nicht direkt mit jenen aus den 24stündigen Versuchen („long-term“) vergleichbar. Durch die Zeitraffung in den 24stündigen Experimenten konnten die Verhaltensweisen nicht in der gleichen Schärfe voneinander abgegrenzt werden. Ein direkter Vergleich der Analtröpfchenabgabe zeigte z.B., dass zwar die Häufigkeit der Analtröpfchenabgabe auf der Testsubstanzseite immer geringer war als auf der Kontrollseite, die Relation zwischen den Pflanzen sowie den Thripsarten verschob sich allerdings. In den 24stündigen Versuchen waren die Intervalle zwischen den Tröpfchenabgaben auf Bohne bzw. Lauch länger als auf Gurke. In den dreistündigen Versuchen war dieses Verhältnis umgekehrt. In den „mediumterm“ Versuchen gab T. tabaci öfter Analtröpfchen ab als F. occidentalis, in den „long-term“ Experimenten war die Tröpfchenabgabe in etwa gleich häufig. Wie lässt sich der zeitliche Unterschied in der Analtröpfchenabgabe zwischen den beiden Versuchstypen nun erklären? Durch die Zeitraffung sollten sich die zeitlichen Intervalle gegenüber Messungen mit Realzeit generell verlängern, die Relation zwischen den Pflanzen bzw. Thripsarten sollte jedoch gewahrt bleiben. Insofern ist eine Erklärung nicht direkt über die Zeitraffung möglich. Da „probieren“ in den 24stündigen Versuchen allerdings aufgrund der Zeitraffung als Teil des Saugverhaltens gewertet wurde, kann sich dies natürlich auf die Qualität des Saugverhaltens - wie bereits diskutiert - ausgewirkt haben. Die Analtröpfchenabgabe als Indikator der Qualität des Saugens wäre somit indirekt auch betroffen. Weiters stellten Moritz & Fröhlich (1996) in ihren Verhaltensbeobachtungen an F. occidentalis fest, dass in den ersten sechs Stunden vermehrt die Verhaltenskategorien der Fortbewegung, des Ruhens, des Putzens und der Exploration auftraten. Es könnte also auch umgekehrt, eher in den dreistündigen Versuchen ein Effekt des explorativen Saugverhaltens mitwirken. Das Saugverhalten hätte somit in den ersten Stunden einen stärker explorativen Charakter und würde erst nach mehreren Stunden in länger dauernde Saugvorgänge übergehen. Es scheint durchaus plausibel, dass hierbei auch Lernprozesse involviert waren. Lernen ist die Veränderung des Verhaltens durch Erfahrung (z.B. Papaj and Lewis, 1993; Alcock, 1996). So könnten die Thripse z.B. lernen, dass olfaktorisch repellent/deterrent wirkende Substanzen gustatorisch akzeptabel sind und keinerlei toxische Wirkung haben. Letztere Erfahrungen könnten einem anfänglich repellent/deterrent wirkenden Effekt entgegenwirken oder diesen sogar aufheben. Ein direkter Vergleich zwischen den beiden Versuchstypen (dreistündige und 24stündige Versuche) innerhalb des gleichen Versuchszeitraums war nicht möglich, da in den 24stündigen Versuchen nur jeweils acht Wiederholungen durchgeführt wurden und in den ersten drei Stunden insgesamt nicht genügend kontinuierliche Saugvorgänge auftraten um diese auszuwerten. Da die Analtröpfchenabgabe auf mit Testsubstanz behandeltem Diskussion 88 Blattmaterial allerdings immer seltener auftrat als auf Kontrollblattstückchen, die Relation zwischen Substanz und Kontrolle also gewahrt blieb, würde die phagodeterrente Wirkung trotz unterschiedlicher Bedingungen bestätigt bleiben. Das Verhalten von Thripsen scheint insofern nicht nur auf verschiedenen Pflanzen unterschiedlich ausgeprägt zu sein, es ist möglicherweise auch über die Zeit hinweg durch Akklimatisation der Tiere, Lernprozesse oder durch veränderte pflanzenphysiologische Vorgänge variabel. Die Untersuchung der Variabilität des Verhaltens von Thripsweibchen über die Zeit könnte Ziel für weitere Studien sein. 4.5. Aussichten Die in dieser Arbeit beschriebenen Komponenten ätherischer Öle zeichnen sich durch ihre deutliche und/oder breite Wirksamkeit über mehrere Schädlingsfamilien hinweg aus (siehe 2.3.5, Wirkung der ausgewählten Komponenten auf andere Arthropoden bzw. Entwicklungsstadien von F. occidentalis und T. tabaci). Ein Vorteil von Einzelkomponenten bei möglicher Anwendung im Pflanzenschutz besteht darin, dass das Problem der starken Varianz in der Zusammensetzung ätherischer Öle bei Einsatz einzelner Komponenten nicht gegeben ist und die Anwendung somit kontrolliert erfolgen kann. Neben den vergleichsweise hohen Kosten (Steward & Weatherstone, 2002) stellt die starke Volatilität der Substanzen aufgrund ihrer niedermolekularen Struktur ein Problem dar, da die Wirkung somit nur über kürzere Zeiträume anhält (Tunç & Erler, 2003). Die Lösung ist hier vor allem eine Frage der geeigneten Formulierung. Mischungen verschiedener Komponenten können Desensibilisierung (Habituation) oder assoziative Lernprozesse von Schädlingen an einen bestimmten Duft eventuell beeinflussen (Isman, 2002; Erler & Tunç, 2005). Die Phytotoxizität einiger ätherischer Öle bzw. ihrer Komponenten erweist sich im Pflanzenschutz ebenfalls als problematisch. Dieses Risiko könnte bei geringen aber effektiven Konzentrationen vermindert werden (Erler & Tunç, 2005). Die Aussicht ätherische Öle bzw. ihre Komponenten als Pflanzenschutzmittel einzusetzen ist vielversprechend. Durch ihre meist subletale Wirkung sind sie für sich alleine zwar nicht potent genug um Massenvermehrungen von Schädlingen ausreichend zu kontrollieren, ihre vielseitigen Wirkungen als Repellentien, Phago- und Ovipositionsdeterrentien aber auch Attraktantien und Entwicklungshemmer lassen jedoch ihr Potential in Kombination mit anderen Pflanzenschutzmaßnahmen erkennen (Renault-Rogner, 1997; Cook, 2007; Koschier, 2008). Der konkrete Einsatz dieser „natürlichen Pflanzenschutzmittel“ ist jedoch nicht ohne genaue Kenntnis zu Verhalten und Ökologie von Schädlingen und Nützlingen möglich, da die Wirkung sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe aus ätherischen Ölen nur in diesem Kontext voll ausgeschöpft werden kann (Foster & Harris, 1997). Weiterführende Studien setzen außerdem standardisierte Verfahren voraus, um die Wirkung der eingesetzten Substanzen zur Entwicklung effizienter Pflanzenschutzmaßnahmen vergleichbar zu machen. Literatur 89 5 Literaturverzeichnis Alcock J 1996. Das Verhalten der Tiere aus evolutionsbiologischer Sicht. Stuttgart, Jena, New York, USA: Fischer-Verlag, p. 20-21. Ananthakrishnan TN 1993. Bionomics of thrips. Annu Rev Entomol 38:71-92 Ananthakrishnan TN, Gopichandran R 1993. Chemical ecology in thrips-host plant interactions. New Delhi, India: Oxford & IBH Publishers, p. 1-25. Ananthakrishnan TN 2001. Molecular modalities in the manipulation of insect natural enemies: Role of biosemiotics. Curr Sci 81:442. Bailey LA, Rath AC 1994. Production of Metarhizium anisopliae spores using nutrientimpregnated membranes and its economic analysis. BST 4:297-307 Bainard LD, Isman MB, Upadhyaya MK 2006. 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Nachrichtenbl Dtsch Pflanzenschutzdienstes 38:86-88 Tabellenverzeichnis 99 6 Tabellenverzeichnis 1.1: Einteilung der Allelochemikalien bezüglich ihrer interspezifischen Signalwirkung 2.1: Wirtspflanzen und Komponenten ätherischer Öle für die Experimente mit T. tabaci und F. occidentalis 2.2: Bezeichnung und Definition der mit freiem Auge erkennbaren Verhaltensweisen von T. tabaci und F. occidentalis auf Blattscheibchen 2.3: Unterscheidung der mit freiem Auge erkennbaren Verhaltensweisen von T. tabaci und F. occidentalis auf Blattscheibchen 2.4: Auflistung aller Elemente der Verhaltensklasse „Verhaltenskategorien“ (behaviour) in den Entscheidungstests 2.5: Auflistung aller Elemente der Verhaltensklasse „Aufenthaltsort“ (location) in den Entscheidungstests 2.6: Bildung neuer Elemente mit zeitlicher Dauer aus der Verhaltensklasse „Verhaltenskategorien“ in den Entscheidungstests 2.7: Auflistung aller Elemente der Verhaltensklasse „Verhaltenskategorien“ in den Versuchen der Tag-Nacht-Zyklen 3.1.1: Durchschnittlicher prozentueller Zeitanteil der einzelnen Verhaltenselemente des Putzverhaltens 3.1.2: Durchschnittliche Anzahl des Fransenkämmens vor einem Abflug 3.1.3: Durchschnittliche prozentuelle Häufigkeit bei der das Ruheverhalten in gestreckter Körperhaltung bzw. mit Abwinkelung des Kopfes links oder rechts der Körperachse auftrat 3.1.4: Durchschnittliche prozentuelle Häufigkeit bei der das Saugverhalten In gestreckter Körperhaltung bzw. mit Abwinkelung des Kopfes links oder Rechts der Körperachse auftrat 3.1.5: Auflistung der häufigsten auf die Verhaltenselemente der Kategorie „Exploration“ folgenden Verhaltensweisen von F. occidentalis 3.1.6: Auflistung der häufigsten auf die Verhaltenselemente der Kategorie „Exploration“ folgenden Verhaltensweisen von T. tabaci 3.1.7: Auflistung der häufigsten, auf die Verhaltenselemente der Kategorie „Oviposition“ folgenden Verhaltensweisen von F. occidentalis 3.1.8: Auflistung der häufigsten auf die Verhaltenselemente der Kategorie „Oviposition“ folgenden Verhaltensweisen von T. tabaci 3.2.1: Statistische Unterschiedlichkeit nach Kaplan-Meier und Log Rank (Mantel-Cox) in der mittleren Aufenthaltsdauer von F. occidentalis 3.2.2: Statistische Unterschiedlichkeit nach Kaplan-Meier und Log Rank (Mantel-Cox) in der mittleren Aufenthaltsdauer von T. tabaci 3.2.3: F. occidentalis: Durchschnittliche Häufigkeiten der drei Verhaltensweisen der „short term experiments“ auf Bohne und Gurke in allen Kontrollversuchen 3.2.4: T. tabaci: Durchschnittliche Häufigkeiten der drei Verhaltensweisen der „short term experiments“ auf Lauch und Gurke in allen Kontrollversuchen 9 25 31 32 33 34 34 36 42 44 44 45 47 47 49 49 52 54 57 59 Tabellenverzeichnis 3.4.1: Durchschnittliche Abschnittsdauer der Oviposition (i.e.S.) von F. occidentalis in Sekunden, Summe der Auftretenshäufigkeit und Anzahl der abgelegten Eier über alle Versuche 3.4.2: Durchschnittliche Abschnittsdauer der Oviposition (i.e.S.) von T. tabaci in Sekunden, Summe der Auftretenshäufigkeit und Anzahl der abgelegten Eier über alle Versuche 3.4.3: Durchschnittliche Latenzzeit (±SD) in Sekunden [s] nach welcher Ovipositionsverhalten (Kontraktion und Oviposition i.e.S.) bei F. occidentalis und T. tabaci (n=16 für jede Thripsart und Testsubstanz) zum ersten Mal nach Versuchsbeginn auftrat 3.4.4: Mittlerer prozentueller Saugschaden an der Gesamtfläche der Blattstückchen und mittlerer prozentueller Anteil der Zeit die innerhalb der Versuche (24h) mit Saugen zugebracht wurde bei F. occidentalis 3.4.5: Mittlerer prozentueller Saugschaden an der Gesamtfläche der Blattstückchen und mittlerer prozentueller Anteil der Zeit die innerhalb der Versuche (24h) mit Saugen zugebracht wurde bei T. tabaci 3.4.6: Durchschnittliche Latenzzeit (±SD) in Sekunden [s] nach welcher Saugverhalten von F. occidentalis und T. tabaci zum ersten Mal nach Versuchsbeginn auftrat 3.4.7: Statistische Größe Q (Dunn's method following Kruskal-Wallis) im paarweisen Vergleich zwischen den unterschiedlich behandelten Blattstückchen bezüglich der Häufigkeit der Analtröpfchenabgabe durch F. occidentalis während des kontinuierlichen Saugens 3.4.8: Statistische Größe Q (Dunn's method following Kruskal-Wallis) im paarweisen Vergleich zwischen den unterschiedlich behandelten Blattstückchen bezüglich der Häufigkeit der Analtröpfchenabgabe durch T. tabaci während des kontinuierlichen Saugens 100 77 77 78 78 79 80 81 81 Abbildungsverzeichnis 101 7 Abbildungsverzeichnis 1.1: Saugschaden von T. tabaci an Lauch 1.2: Thysanoptera: Schematische Darstellung des Kopfes mit Mundwerkzeugen (aus Storch & Welsch, 1997) 1.3: Schematische Darstellung eines Drüsenhaars (modifiziert aus Strasburger - Lehrbuch der Botanik) 1.4: Mögliche Verhaltenssequenz von Thysanoptera bei der Untersuchung einer Wirtspflanze (modifiziert aus Hunter & Ullman, 1994) 1.5: Push-pull Strategie: schematische Darstellung des generellen Mechanismus 2.1: Darstellung eines adulten „Fransenflüglers“ der UO Terebrantia (modifiziert aus Lewis, 1973) 2.2: Haftblase und paarige Kralle am Fußende der „Physiopoda“ (aus Storch & Welsch, 1997) 2.3: Adultes Weibchen von F. occidentalis 2.4: Adultes Weibchen von T. tabaci 2.5: Hemimetabole Entwicklung des Birnenthrips (Taeniothrips inconsequens) (aus Grzimeks Tierleben: Zur Strassen, 1979) 2.6: Stammzucht F. occidentalis: Einmachglas (0,5l) mit aufgeschnittenem Metalldeckel, der mit einem feinmaschigen Netz (80μm) gesichert war 2.7: Untere (a) und obere Hälfte (b) einer Petrischale (Durchmesser: 14cm) zur Zucht von Thripsen 2.8: (a) Thymol und (b) Carvacrol 2.9: Linalool 2.10: 4-Terpineol 2.11: 1-Phenylpropan 2.12: Eugenol 2.13: Methylsalicylat 2.14: Salicylaldehyd 2.15: Wasserbedeckte gläserne Petrischale (Durchmesser 9cm) in deren Mitte ein Blattscheibchen (Durchmesser 1,6cm; Fläche 2cm2) lag 2.16: Gläserne Petrischale in deren Mitte ein etwa 1cm hoher Würfel aus Wasseragar (1%) positioniert war auf dem zwei Blattstückchen zu je 0,35cm2 lagen 2.17: Gläserne Petrischale in deren Mitte ein etwa 1cm hoher Würfel aus Wasseragar (1%) positioniert war auf dem ein Blattstückchen (0,7cm2) lag 2.18: Auflistung aller im Datenprofil („data profil“) selektierbaren Möglichkeiten des Observers 2.19: Auflistung aller Analysefunktionen („analysis functions“) des Observers 3.1.1: Durchschnittliche Dauer der Verhaltenselemente des Putzverhaltens von F. occidentalis 7 8 9 11 14 19 19 20 20 21 22 23 26 26 26 27 27 27 28 31 33 35 37 37 42 Abbildungsverzeichnis 3.1.2: Durchschnittliche Dauer der Verhaltenselemente des Putzverhaltens von T. tabaci 3.1.3: Darstellung der abgespreizten (links) bzw. angelegten (rechts) Flügelfransen der Terebrantia (aus Ellington, 1980) 3.1.4: Prozentueller Anteil der abdominalen Putzsequenzen bei denen Fransenkämmen als Teil dieses Verhaltens auftrat 3.1.5: Durchschnittliche Dauer der Einzelelemente des Saugverhaltens von (a) F. occidentalis und (b) T. tabaci 3.1.6: Durchschnittliche Häufigkeit der Analtröpfchenabgabe während des Saugverhaltens von (a) F. occidentalis und (b) T. tabaci 3.1.7: Aufeinanderfolge der einzelnen Verhaltenselemente in der Kategorie „Exploration“ von (a) F. occidentalis und (b) T. tabaci 3.1.8: Aufeinanderfolge der einzelnen Verhaltenselemente in der Kategorie „Oviposition“ von (a) F. occidentalis und (b) T. tabaci 3.1.9: Kopulationsverhalten bei F. occidentalis (aus Terry, 1997) 3.1.10: Agonistisches Verhalten bei F. occidentalis (aus Terry, 1997) 3.2.1: Mittleren Aufenthaltsdauer von F. occidentalis auf Bohnen- und Gurkenblattscheibchen 3.2.2: Mittlere Aufenthaltsdauer von T. tabaci auf Lauch- und Gurkenblattscheibchen 3.2.3: Definition der Verhaltensweisen aus den Abflugversuchen 3.2.4: Mittleren Auftretenshäufigkeit des Verhaltenselements „edge“ bei F. occidentalis 3.2.5: Mittleren Auftretenshäufigkeit des Verhaltenselements „stationary“ bei F. occidentalis 3.2.6: Mittleren Auftretenshäufigkeit des Verhaltenselements „walking“ bei F. occidentalis 3.2.7: Korrelativer Zusammenhang zwischen den Häufigkeiten der Verhaltensweisen „edge“ und „stationary“ bei F. occidentalis 3.2.8: Mittleren Auftretenshäufigkeit des Verhaltenselements „edge“ bei T. tabaci 3.2.9: Mittleren Auftretenshäufigkeit des Verhaltenselements „stationary“ bei T. tabaci 3.2.10: Mittleren Auftretenshäufigkeit des Verhaltenselements „walking“ bei T. tabaci 3.2.11: Korrelativer Zusammenhang zwischen den Häufigkeiten der Verhaltensweisen „edge“ und „stationary“ bei T. tabaci 3.2.12: Prozentueller Anteil der einzelnen Verhaltensweisen von F. occidentalis in den „short term experiments“. Ein Vergleich zwischen Versuchen mit frühzeitigem Verlassen des Blattscheibchens und Versuchen in denen das Blattscheibchen nicht vor Versuchsende (A) verlassen wurde 3.2.13: Prozentueller Anteil der einzelnen Verhaltensweisen von T. tabaci in den „short term experiments“. Ein Vergleich zwischen Versuchen mit frühzeitigem Verlassen des Blattscheibchens und Versuchen in denen das Blattscheibchen nicht vor Versuchsende (A) verlassen wurde 102 43 43 44 45 46 47 48 50 50 52 53 55 55 56 56 57 58 58 59 60 61 61 Abbildungsverzeichnis 3.2.14: Zeitlicher Verlauf der Abflugversuche von F. occidentalis über beide Pflanzen 3.2.15: Zeitlicher Verlauf der Abflugversuche von T. tabaci über beide Pflanzen 3.3.1: Häufigkeit der Wechsel zwischen mit Kontrollflüssigkeit bzw. Testsubstanz besprühten Blatthälften des jeweiligen Testblattstückchens (Lauch bzw. Bohne und Gurke) bei F. occidentalis und T. tabaci 3.3.2: Mittlere Aufenthaltsdauer von F. occidentalis auf zwei Blattstückchenhälften, wovon eine mit einer 1%igen Lösung einer Testsubstanz und die andere mit Kontrollflüssigkeit besprüht war 3.3.3: Mittlere Aufenthaltsdauer von T. tabaci auf zwei Blattstückchenhälften, wovon eine mit einer 1%igen Lösung einer Testsubstanz und die andere mit Kontrollflüssigkeit besprüht war 3.3.4: F. occidentalis: Die Abfolge der einzelnen Verhaltenselemente in der Kategorie „Exploration“ auf einer mit (a) Kontrollflüssigkeit bzw. (b) Carvacrol behandelten Blattstückchenhälfte 3.3.5: T. tabaci: Die Abfolge der einzelnen Verhaltenselemente in der Kategorie „Exploration“ auf einer mit (a) Kontrollflüssigkeit bzw. (b) Eugenol behandelten Blattstückchenhälfte 3.3.6: Prozentuelle Darstellung des Verhaltens von F. occidentalis auf zwei Blattstückchenhälften, wovon eine mit einer 1%igen Lösung einer Testsubstanz und die andere mit Kontrollflüssigkeit besprüht war 3.3.7: Prozentuelle Darstellung des Verhaltens von T. tabaci auf zwei Blattstückchenhälften, wovon eine mit einer 1%igen Lösung einer Testsubstanz und die andere mit Kontrollflüssigkeit besprüht war 3.3.8: Mittleren Abschnittsdauer von „saugen“ (a), sowie die durchschnittliche Auftretenshäufigkeit pro Stunde (b) auf Gurke bei F. occidentalis und T. tabaci 3.3.9: Mittlere Zeitintervalle der Analtröpfchenabgabe durch F. occidentalis und T. tabaci 3.3.10: Mittlere Abschnittsdauer von (a) „gehen“ und (b) „zirkulieren+stopp“ sowie die durchschnittliche Häufigkeit mit der diese Verhaltensweisen pro Stunde auf Gurke gezeigt wurden (c) und (d) bei F. occidentalis und T. tabaci 3.4.1: Mittlere Verteilung der Saugzeit von F. occidentalis in Prozent auf die vier Quadranten des Blattstückchens. Die Quadranten mit der längsten, zweitlängsten, drittlängsten und kürzesten Saugzeit sind in rot, braun, orange und schwarz dargestellt 3.4.2: Mittlere Verteilung der Saugzeit von T. tabaci in Prozent auf die vier Quadranten des Blattstückchens. Die Quadranten mit der längsten, zweitlängsten, drittlängsten und kürzesten Saugzeit sind in rot, braun, orange und schwarz dargestellt 3.4.3: Mittleren Häufigkeiten der Analtröpfchenabgabe durch (a) F. occidentalis und (b) T. tabaci auf Bohne bzw. Lauch (dunkelgrün) und Gurke (hellgrün) 103 63 64 65 66 67 68 69 71 72 73 74 75 79 80 80 Abbildungsverzeichnis 104 105 Anhang 8 Anhang Configuration Review - mediumterm Location : C:\Documents and Settings\All Users\Noldus\ The Observer\Workspaces\Projects\ Thripsen(2).opp,.ocp,.opd Observation recorder: PC Description Verhaltenselemente die von einzelnen weiblichen Versuchstieren (single subjects) der Arten Frankliniella occidentalis und Thrips tabaci (Thysanoptera: Thripidae) während einer 3-stündigen Versuchsdauer gezeigt werden (class 1). Die Tiere können sich während der gesamten Versuchsdauer zwischen einer Substanz- und einer Kontrollseite entscheiden (class 2). Settings Setting Recording method Automatically generate key codes Case sensitive Duration of Observation Value Continuous No No Open Ended Independent Variables Number of Independent Variables: 5 Independent Variable Name Anzahl der Wiederholungen Thripsarten Pflanzenart Substanz Konzentration Type Values Numeric 1 to 6 (...Add while scoring) Nominal Frankliniella occidentalis Thrips tabaci (...Add while scoring) Nominal Bohne Gurke Lauch (...Add while scoring) Nominal Carvacrol Thymol Salicylaldehyd Methylsalicylat Terpinen-4-ol Linalool Eugenol Kontrolle (...Add while scoring) Nominal 1% 0% (...Add while scoring) 106 Anhang Subjects Number of Subjects: 1 Subject Name Subject Code ? Element Descriptions: Subject Name Subject Description single female thrips Behaviors Number of behavioral classes: 2 Behavioral Class 1: behaviour Type: Nominal Number of Elements: 17 Behavior Name walking resting stop cleaning fringe combing take off feeding defecation spinning abdomen oviposition contraction edge turning probing missing oscillation Code W R S C F T N D H A E K G U P M O Type State State State State Event Event State Event State State State Event State Event Event State Event Modifier Class 1 speed head direction bodyparts (None) (None) head (None) (None) (None) (None) (None) edge (None) (None) (None) (None) Modifier Class 2 (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) Element Descriptions: Behavior Name walking resting stop cleaning fringe combing take off feeding defecation spinning abdomen oviposition contraction Description moves across the leaf surface inactive state with no visible movement for more than 10 seconds as described for resting but only lasts up to 10 seconds cleaning of abdomen, antennae and legs combing of fringes with use of abdominal ctenidia take-off from the surface typical pumping movement of the head secretion of liquid excrements circles around its own axis abdomen is dragged across the leaf surface ovipositor is pushed into the surface at an perpendicular angle to the plant tissue contraction of abdomen 107 Anhang edge turning probing missing oscillation moves along, rests or stops at the edge of leaf disk change of direction while walking pumping movements of head (one to five times) missing or not identified behaviour oscillation with antennae Behavioral Class 2: location Type: Nominal Number of Elements: 3 Behavior Name control substance border Code X Y B Type State State State Modifier Class 1 (None) (None) (None) Modifier Class 2 (None) (None) (None) Element Descriptions: Behavior Name control substance border Description thrips is in the area of control thrips is in the area of substance thrips moves or rests at the border between the two areas Modifiers Number of modifier classes: 5 Modifier Class 1: speed Type: Nominal Number of Elements: 3 Modifier Name Missing speed slow fast Code ? S F Element Descriptions: Modifier Name Missing speed slow fast Description calm walking running Modifier Class 2: head Type: Nominal Number of Elements: 4 Modifier Name Missing head left right straight Code ? L R M 108 Anhang Modifier Name Description Missing head left head is bend left right head is bend right straight head remains straight Modifier Class 3: bodyparts Type: Nominal Number of Elements: 4 Modifier Name Missing bodyparts abdomen head/antennae legs Code ? A H L Element Descriptions: Modifier Name Missing bodyparts abdomen head/antennae legs Description hind legs clean abdomen fore legs clean head and antennae legs are rubbed against each other Modifier Class 4: direction Type: Nominal Number of Elements: 3 Modifier Name Missing direction yes no Code ? J N Element Descriptions: Modifier Name Missing direction yes no Description change of direction after a stop no change of direction after stop Modifier Class 5: edge Type: Nominal Number of Elements: 4 Modifier Name Missing edge moving resting stop Code ? M R S Element Descriptions: Modifier Name Missing edge moving resting stop Description moves along the edge of leaf disk rests with its head oriented towards the edge stops at the edge, turns and moves on 109 Anhang Configuration Review - longterm Location : C:\Documents and Settings\All Users\Noldus\ The Observer\Workspaces\Projects\ longterm.opp,.ocp,.opd Observation recorder: PC Description Verhaltenselemente welche von einzelnen weiblichen Versuchstieren (single subjects) der Arten Frankliniella occidentalis und Thrips tabaci (Thysanoptera: Thripidae)während einer 24-stündigen Versuchsdauer (16:8 hell:dunkel) gezeigt werden (class 1). Settings Setting Recording method Automatically generate key codes Case sensitive Duration of Observation Value Continuous No No Open Ended Independent Variables Number of Independent Variables: 5 Independent Variable Name Anzahl der Wiederholungen Thripsarten Pflanzenart Substanz Konzentration Type Values Numeric 1 to 8 (...Add while scoring) Nominal Frankliniella occidentalis Thrips tabaci (...Add while scoring) Nominal Bohne Gurke Lauch (...Add while scoring) Nominal Carvacrol Thymol Salicylaldehyd Methylsalicylat Terpinen-4-ol Linalool Eugenol Kontrolle (...Add while scoring) Nominal 1% 0% (...Add while scoring) 110 Anhang Subjects Number of Subjects: 1 Subject Name Subject Code ? Element Descriptions: Subject Name Subject Description single female thrips Behaviors Number of behavioral classes: 1 Behavioral Class 1: behaviour Type: Nominal Number of Elements: 9 Behavior Name walking resting cleaning fringe combing feeding defecation orientation oviposition missing Code W R C F N D O E M Type State State State Event State Event State State State Modifier Class 1 (None) location (None) (None) quadrant backwards (None) oviposition (None) Modifier Class 2 (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) (None) Element Descriptions: Behavior Name walking resting cleaning fringe combing feeding defecation orientation oviposition missing Description moves across the leaf surface or along the edge inactiv state with no visible movement cleaning of abdomen, antennae and legs combing of fringes with use of abdominal ctenidia typical pumping movement of the head secretion of liquid excrements contains former "spinning", "stop" and "oscillation"; circles around its own axis or stops for a few seconds while waving antennae ovipositor is pushed into the plant surface & preactions to oviposition ("abdomen dragging" and "contraction") missing or not identified behaviour 111 Anhang Modifiers Number of modifier classes: 4 Modifier Class 1: location Type: Nominal Number of Elements: 3 Modifier Name Missing location edge leaf Code ? E L Element Descriptions: Modifier Name Missing location edge leaf Description moves along the leaf edge moves across the leaf surface Modifier Class 2: quadrant Type: Nominal Number of Elements: 5 Modifier Name Missing quadrant up left up right down left down right Code ? A B C D Element Descriptions: Modifier Name Missing quadrant up left up right down left down right Description upper upper lower lower left quadrant right quadrant left quadrant right quadrant Modifier Class 3: oviposition Type: Nominal Number of Elements: 4 Modifier Name Code Missing oviposition ? dragging X contraction Y oviposition Z 112 Anhang Element Descriptions: Modifier Name Description Missing oviposition dragging dragging of abdomen contraction contraction of abdomen oviposition actual act of ovipostion Modifier Class 4: backwards Type: Nominal Number of Elements: 3 Modifier Name Missing backwards yes no Code ? J N Element Descriptions: Modifier Name Missing backwards yes no Description moving backwards remains at the same place Publikationen & Präsentationen 113 9 Publikationen & Präsentationen 2005 Riefler J, Hoffmann D, Koschier EH 2005. Einfluss von Monoterpenen auf Verhalten und Lebensparameter des Kalifornischen Blütenthrips. In: Jezik K, Bedlan G, editors. Book of Abstracts: 5. Symposium Phytomedizin und Pflanzenschutz im Gartenbau; 2005 Sept 1922, Wien, p. 140 Riefler J 2005. Behavioural aspects in the host selection process of Thrips tabaci. IOBC meeting; 2005 Oct 2-7, Ljubljana: Slovenia, poster 2007 Koschier EH, Riefler J, Sedy K 2007a. Bioactive plant compunds for control of Thrips tabaci. Integrated Protection of Field Vegetables IOBC/wprs Bull 30:1-8 Koschier EH, Hoffmann D, Riefler J 2007b. Influence of salicylaldehyde and methyl salicylate on post-landing behaviour of Frankliniella occidentalis Pergande. J Appl Entomol 131:362367 2009 Riefler J, Koschier EH 2009a. Behaviour-modifying activity of eugenol on Thrips tabaci Lindeman. J Pest Sci 82:115-121 Riefler J, Koschier EH 2009b. Comparing Behavioural Patterns of Thrips tabaci Lindeman on Leek and Cucumber. J Insect Behav 22:111-120 Publikationen & Präsentationen 114 Lebenslauf 115 10 Lebenslauf/CV (einseitig) Persönliche Daten Name Julia Riefler Geburtstag 12.09.73 Geburtsort Wien Land Österreich Staatsbürgerschaft Österreich Familienstand ledig Universität Maga. rer. nat. Ausbildung 84-92: Besuch des „Bundesgymnasium und Bundesrealgymnasium BRG 17“ in Wien Aug.-Dez. 89: New York Aufenthalt mit dem „R.S. Lauder Student Exchange Program“ 95-02: Biologiestudium mit dem Studienzweig Zoologie an der Universität Wien 00-01: Forschungsaufenthalt in Brasilien an der Universität São Paulo im Rahmen der Diplomarbeit „Kommunikationssystem von stachellosen Bienen“ Beruflicher Werdegang 92-93: Irlandaufenthalt in Dublin als Au-pair (ÖKISTA) 93-95: Mitarbeiterin an der Wirtschaftsuniversität Wien im „Zentrum für Auslandsstudien“ (ZAS) Juli 95/ 97/ 98/ 99: Saisonarbeiterin im Lainzer Tiergarten, Region Hermesvilla (MA 49) Aug. 97/99: Volunteer für die “Sea Turtle Protection Society of Greece” (ARCHELON) 02: Lehrauftrag an der Universität Wien (Inst. f. Zoologie, Abt. Physiologie-Neurobiologie) 03-04: Medizinisch-technische Analytikerin im LKH Feldkirch (Inst. f. Pathologie, Abt. Medizinische Mikrobiologie) 04-06: Projektmitarbeiterin an der BOKU Wien im Rahmen des FWF Projekts „Beobachtung und Manipulation des Verhaltens von Thysanopteren“ (DAPP, Inst. f. Pflanzenschutz) 07-09: Technikerin an der Medizinischen Universität Wien (Zentrum f. Hirnforschung, Abt. Neuronale Zellbiologie) seit Mai 09: Technikerin am GMI (Gregor Mendel Inst. f. Molekulare Pflanzenbiologie GmbH, Biocenter Wien) Wien Mai 2009