Innovative Methode zur Detektion von Holzschädlingen
Die Einschleppung invasiver Schädlinge durch den internationalen Warenverkehr stellt eine erhebliche Bedrohung für heimische Baumbestände dar. Insbesondere Quarantäneschädlinge wie der Asiatische Laubholzbockkäfer können immense Schäden an Laubbäumen verursachen. Um dieser Gefahr entgegenzuwirken, sind effektive und zerstörungsfreie Methoden zur Detektion von Insekten in Holzimportwaren unerlässlich.
Ein Forschungsverbund unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung WKI hat im Projekt „InsectDetect“ ein akustisches Messverfahren entwickelt, das aktive Insektenlarven in Hölzern präzise aufspürt. Dieses System wurde sowohl für den Laboreinsatz als auch für mobile Anwendungen konzipiert und erfolgreich erprobt. Die Finanzierung erfolgte über den Waldklimafonds der Bundesministerien für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) sowie für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV).
Zerstörungsfreie Detektion durch Körperschallanalyse
Das „InsectDetect“-Verfahren ermöglicht den Nachweis von Larvenaktivitäten holzzerstörender Insekten mittels akustischer Messungen. Hierfür werden spezielle Sensoren an das Holz geklemmt, die Körperschall im nicht mehr hörbaren Frequenzbereich aufnehmen. Ein Prüfergebnis liegt in der Regel bereits nach wenigen Minuten vor.
Im Gegensatz zu bisherigen Methoden, die bei Verdacht auf Befall oft eine zerstörende Probenahme – beispielsweise durch Abbeilen – erfordern, bietet dieses Verfahren eine nicht-invasive Alternative. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Untersuchung von Kunstwerken, lebenden Pflanzen oder hochwertigen Holzbauteilen, bei denen eine Beschädigung vermieden werden muss.
Das System minimiert Unsicherheiten, die entstehen, wenn visuelle Anzeichen wie Ausschlupflöcher oder Bohrmehl auf einen Befall hindeuten, aber keine lebenden Schädlinge gefunden werden. In solchen Fällen konnten Prüfer bisher nicht eindeutig feststellen, ob es sich um einen alten oder aktiven Befall handelt. „InsectDetect“ liefert hier eine klare Aussage über die aktuelle Aktivität der Larven.
Grenzen und Erweiterungsmöglichkeiten des Verfahrens
Eine Einschränkung des akustischen Detektionsverfahrens besteht darin, dass nicht alle Lebensstadien von Schadinsekten – wie verborgene Eier oder Puppen – akustisch nachweisbar sind. Daher bleibt eine visuelle Begutachtung weiterhin ein unverzichtbarer Bestandteil der Untersuchung.
In kritischen Fällen, bei denen zunächst keine Larvenaktivitäten messbar sind, kann die Aussagefähigkeit der Messung durch eine Ausdehnung über mehrere Tage und unter dem Einfluss verschiedener Temperaturzyklen gesteigert werden. Im Rahmen des Projekts wurden sowohl eine vierkanalige stationäre Messanlage als auch eine mobile Version erprobt. Die Tests umfassten Laborbedingungen unter Quarantäne, Anwendungen im Holzhandel, an Holzbauteilen sowie an Proben nach chemischen und thermischen Bekämpfungsmaßnahmen. Dabei wurden sowohl kleinere Larven des Splintholzkäfers als auch größere Larven des Hausbocks erfolgreich detektiert.
Potenzial für mobile Anwendungen
Die Forscher des Fraunhofer WKI sehen gute Chancen, das akustische Messverfahren auf mobile Geräte auszuweiten. Eine App zur Datenakquisition wurde bereits erprobt, die künftig mobile Messungen mittels Smartphone und entsprechenden Sensoren ermöglichen könnte. Dies würde die Arbeit der Überwachungsbehörden erheblich erleichtern.
Hintergrund: Die Bedrohung durch Quarantäneschädlinge
Quarantäneschädlinge sind Organismen, die ein hohes Schadpotenzial für Pflanzen in Gebieten aufweisen, in denen sie noch nicht oder nur begrenzt vorkommen. Sie unterliegen amtlichen Überwachungs- und Bekämpfungsmaßnahmen, da sie nicht nur Pflanzen direkt bedrohen, sondern auch die biologische Vielfalt insgesamt gefährden können.
Holzzerstörende Trockenholzinsekten stellen ein globales Problem dar, insbesondere dort, wo Massivholz in tragenden Konstruktionen eingesetzt wird. Ihre Verbreitung erfolgt nicht nur auf natürlichem Wege, sondern auch durch den Transport von infiziertem Bau- und Verpackungsholz. Invasive Arten wie der Asiatische Eschenprachtkäfer oder der Asiatische Laubholzbockkäfer verursachen weltweit erhebliche wirtschaftliche Schäden im Freiland. Diese Entwicklung, verstärkt durch den Klimawandel, ist auch für Mitteleuropa zu befürchten. Der Waldklimafonds, der im Juni 2013 von BMEL und BMUV aufgelegt wurde, fördert Projekte zur Anpassung der Wälder an den Klimawandel und unterstützt damit auch Vorhaben wie „InsectDetect“.