DE2800479C2 - - Google Patents
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Description
Die gefährlichsten Schädlinge in Wäldern bzw. Tannenwäldern
bzw. Fichtenwäldern Nordeuropas sind die Nadelbaumborkenkäfer
bzw. Fichtenborkenkäfer (Ips typographus), die
sich in einen Raum einbohren und ihn töten, wenn der Angriff
durch eine ausreichende Anzahl von Käfern erfolgt. Eine Möglichkeit,
solche Borkenkäfer zu kontrollieren, besteht in der Verwendung
von Pestiziden, deren Anwendung jedoch aus zwei Gründen
beschränkt ist. Erstens ist es schwierig, eine gute Wirkung
zu erreichen, da die Käfer meist unter der Rinde verborgen
leben, und zweitens sollte die Verwendung von Chemikalien so
weit wie möglich vermieden werden, da sie Störungen in dem
ökologischen Waldsystem verursachen.
Im Kampf gegen den Borkenkäfer sucht die Forschung
daher nach neuen Verfahren. Während der letzten 10 bis 15 Jahre
hat die Forschung, insbesondere in den USA, neue Wege gewiesen.
Beachtliche Mühen wurden aufgewendet, um das Problem der
Borkenkäfer mit neuen Waffen zu bekämpfen. Man hat gefunden,
daß es geeignet sein könnte, das Kommunikationssystem der Borkenkäfer
zu stören, das hauptsächlich chemischer Natur ist.
Bei bestimmten Bedingungen bilden die Käfer Verbindungen,
inter alia aus dem Harz in den angegriffenen Bäumen. Diese
Substanzen werden auf die Umgebung übertragen und beeinflussen
andere Individuen der gleichen Species. Solche Kommunikationssubstanzen,
die als Pheromone bezeichnet werden, sind in der
Natur weit verbreitet und können von den Tieren selbst in sehr
geringen Mengen registriert werden. Wenn das Pheromon aufgenommen
wurde, stimuliert es bestimmte Reaktionen in dem
empfangenden Individium. Einige Kommunikationssubstanzen werden
eine anziehende Wirkung besitzen, während andere beispielsweise
eine erregende oder alarmierende Wirkung aufweisen.
Zum Nachweis der einzelnen Peromon-Komponenten hat
man Analysen durchgeführt, insbesondere am Kot der Käfer bzw.
Käferlarven. Dieser besteht inter alia aus den Exkrementen der
Käfer. Nachdem die Analysen durchgeführt wurden, wurde
die Wirkung der individuellen Pheromone geprüft, und
sie wurden synthetisiert. Diese Arbeiten werden inter
alia in Science, 28. Oktober 1966, Band 154, Nr. 3748,
Seiten 509-510, beschrieben. Während dieser Arbeiten
hat man festgestellt, daß die folgenden Verbindungen
die Hauptkomponenten des Kommunikationssystems verschiedener
Borkenkäfer sind:
cis-Verbenol (Fp. 69°C, Kp. etwa 120°C/15 mmHg);
2-Methyl-6-methylen-2,7-octadien-4-ol (Ipsdienol), (Kp. 54 bis 59°C/0,15 mmHg);
2-Methyl-6-methylen-7-octen-4-ol (Ipsenol).
2-Methyl-6-methylen-2,7-octadien-4-ol (Ipsdienol), (Kp. 54 bis 59°C/0,15 mmHg);
2-Methyl-6-methylen-7-octen-4-ol (Ipsenol).
Später wurde gefunden, daß Borkenkäfer die verschiedenen
Pheromone in veränderter Konzentration und in wechselnder
Zusammensetzung je nach Zeitpunkt des Baumbefalles
ausscheiden (A. Bakke, Naturwissenschaften, 63, (1976),
92). Danach wird in einem frühen Befallstadium Ipsdienol
abgesondert, das eine anlockende Wirkung aufweist. Nach
der Eiablage des Weibchens wird dann noch zusätzlich
Ipsenol ausgeschieden, das die durch Ipsdienol ausgelöste
anlockende Wirkung unterdrückt. Auf diese Weise
wird ein die Brut zerstörender zu dichter Befall des
Baumes verhindert. Ein unterschiedliches Verhalten von
männlichen und weiblichen Borkenkäfern auf die verschiedenen
Pheromonkombinationen wird in dieser Arbeit nicht
gefunden.
Zur weiteren Klärung des Kommunikationssystems der
Borkenkäfer und wegen der möglichen Entdeckung weiterer
Kommunikationssubstanzen, zusätzlich zu den zuvor
nachgewiesenen, wurde nun der Hinterdarm bzw. die
hinteren Eingeweide bzw. der hintere Darmkanal des
Fichtenborkenkäfers analysiert. Dazu wurden die Gaschrotmatographie
und die Massenspektrometrie kombiniert
verwendet. Die Gaschromatographiesäule, 20 mm×
2,5 mm, wurde mit 10% FFAP (freier Fettsäurepolyester)
auf "Varaport 30" gepackt und bei 70 bis 230°C gehalten.
MS-Quelle 250°C und 70 eV. Es wurde festgestellt, daß
die Retentionszeit und die Massenspektren der aktiven
Verbindungen in vollständiger Übereinstimmung mit denen
authentischer Materialien sind.
Diese Analysen zeigen, daß die Därme der Fichtenborkenkäfer
ebenfalls eine Verbindung enthalten, die zuvor
nicht als Pheromon in solchen Käfern oder anderen
Insekten nachgewiesen wurde, d. h. 2-Methyl-3-buten-2-ol
(Methylenbutenol), Kp. 99°C.
Für eine weitere Untersuchung der Wirkung der einzelnen
Pheromone, allein und im Gemisch, wurden Olfaktometer
bzw. Geruchsmeter bzw. Geruchsbestimmungsgeräte der folgenden
Bauart verwendet.
Der Hauptbestandteil ist ein großer Aluminiumtrichter
mit einem Durchmesser von 80 cm und einer Tiefe von 65 cm.
Er wird auf drei Aluminiumrohrbeine gelegt, so daß sich die
obere Kante 170 cm über dem Boden erstreckt. Über die Öffnung
des Trichters werden vertikal zwei 30 cm hohe Plexiglasflügel
bzw. -schaufeln in einem Kreuz gelegt und im Zentrum der Plexiglasflügel
wird ein Pappezylinder, 40 cm hoch und mit einem
Durchmesser von 15 cm, eingepaßt. Der Zylinder ist am oberen
Ende geschlossen und perforiert. Unter dem Zylinder wird ein
elektrisches Gebläse befestigt, das Luft aufwärts in den Zylinder
bläst. An den Wänden im Inneren des Zylinders wird ein
Polyäthylenrohr angebracht, in dem die Testverbindungen in
50 mm langen Kapillarglasrohren mit einem Innendurchmesser
von 1,4 mm gehalten werden. Bei einigen Versuchen wird das Polyäthylenrohr
durch einen Bolzen ersetzt, in den sich 40 männliche
Käfer während 2 Tagen eingebohrt haben, oder durch
einen frischen Bolzen. Die Luft, die in den Zylinder geblasen
wird, transportiert alle Testsubstanzen, die durch alle Löcher
in den Wänden des Zylinders verteilt werden, mit sich weg. Die
Menge an Testsubstanzen, die während der Versuche verdampft,
ist recht gering. Normalerweise beträgt die Menge an der flüchtigsten
Verbindung (Methylbutenol), die verdampft wird, etwa
0,4 mg/h, während die Menge der anderen etwa 0,02 mg/h bei
20 bis 25°C beträgt. Fünf Olfaktometer bzw. Geruchsbestimmungsgeräte
werden in die Testfläche gegeben. Die Testproben werden
zwischen den Olfaktometern nach der Durchführung des Versuchs
zirkuliert. Die Versuchszeit beträgt normalerweise 30 min,
wenn die Flug- bzw. Verfliegaktivität gut ist. An kühleren
Tagen mit geringer Erwärmung betragen die Zeitintervalle
60 min.
In den folgenden Tabellen sind die Ergebnisse dargestellt,
die man bei fünf Versuchsreihen erhält. Der Grund,
weshalb die absoluten Werte etwas unterschiedlich sind, ist
der, daß die Versuche zu unterschiedlichen Zeiten und bei unterschiedlichen
Temperaturen durchgeführt wurden, die einen
Einfluß auf die Flugaktivität der Käfer besitzen. In der Tabelle
werden die verwendeten Testsubstanzen und die Mittelwerte
der Anzahl der gefangenen Nadelwaldborkenkäfer (Ips
typographus) angegeben.
Aus den Tabellen geht hervor, daß in jedem Fall gute
Ergebnisse erhalten werden mit einem Gemisch aus Methylbutenol
und cis-Verbenol, und daß die besten Ergebnisse erhalten werden,
wenn die Zusammensetzung ebenfalls Ipsdienol enthält, während
Ipsenol einen negativen Einfluß zu haben scheint. Die Verbindungen
α-Pinen, b-Pinen und Mycren, die natürliche Komponenten
in Fichten bzw. Tannen sind, ergeben keine erhöhte bzw.
verbesserte Anziehung.
Gegenstand der Erfindung ist eine Verbenol enthaltende
Zusammensetzung zum Anlocken bzw. Anziehen von Borkenkäfern,
insbesondere Nadelholz- bzw. Fichtenborkenkäfern (Ips)
Typographus), die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ebenfalls
2-Methyl-3-buten-2-ol enthält. Es ist bevorzugt, daß sie ebenfalls
Ipsdienol enthält.
Die Menge an aktiven Komponenten, Verbenol und Methylbutenol,
und gegebenenfalls Ipsdienol, in der Zusammensetzung
ist idealerweise so, daß die Zusammensetzung während ihrer gesamten
Verwendungszeit alle aktiven Komponenten emittiert bzw.
abgibt, d. h., daß die aktiven Komponenten etwa gleichzeitig verdampfen.
Eine solche eingestellte Verdampfung kann erhalten
werden, indem man sowohl die Menge der aktiven Komponenten
in der Zusammensetzung als auch die Art bzw. Zubereitung
der Zusammensetzung variiert. Die Zusammensetzung kann
z. B. aus einem mehrschichtigen, imprägnierten Material bestehen,
in dem das flüchtigste Pheromon (Methylbutenol) in der
innersten Schicht ist, z. B. wie in dem "Hercon-System", oder
die aktiven Komponenten werden in einem festen, flüchtigen
Lösungsmittel, wie Wachs, vergossen.
Abhängig von dem Aufbau der Zusammensetzung,
kann sie die aktiven Komponenten in irgendwelchen Verhältnissen
bzw. Anteilen enthalten. Geeigneterweise enthält sie Methylbutenol
in einer Menge unter 100% und jede der anderen aktiven
Komponenten in einer Menge bis zu 50%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der aktiven Komponenten. Insbesondere enthält sie
Methylbutenol in einer Menge über 20%, aber unter 100%, und
jede der anderen aktiven Komponenten in Mengen bis zu 20%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der aktiven Komponenten. Eine geeignete
Zusammensetzung kann 70 Gew.Teile Methylbutenol, 20
Gew.Teile cis-Verbenol und 10 Gew.Teile Ipsdienol enthalten.
Die bei den obigen Versuchen beschriebenen Zusammensetzungen
enthalten etwa 20 Gew.Teile Methylbutenol und etwa 1 Gew.Teil
jeder der anderen aktiven Komponenten.
Für Verbenol liegen geometrische Isomere wie auch
optische Isomere (Chiralität) vor.
Die Anmelderin hat Verbenol aus α-Pinen synthetisiert,
das in einer dextro- und in einer laevo-Rotationsform, R- bzw.
S-a-Pinen, gefunden wird.
Aus jeder dieser enantiomeren Formen von α-Pinen werden
die entsprechenden Enantiomeren von trans-Verbenol gebildet
(über das Acetat).
S-a-Pinen ergibt R-trans-Verbenol (R-Konfiguration
an der OH-Gruppe). Das bicyclische System selbst wird bei der
Synthese nicht angegriffen, so daß die Grundkonfiguration
nicht geändert wird. Weiterhin ergibt R-α-Öinen S-trans-
Verbenol. Cis-Verbenol wurde ebenfalls aus trans-Verbenol
synthetisiert. Nach diesem Verfahren ergibt R-trans-Verbenol
S-cis-Verbenol und S-trans-Verbenol ergibt R-cis-Verbenol.
Durch Auswahl der geeigneten Exantiomeren von α-Pinen ist es
möglich, das gewünschte Enantiomere von cis-Verbenol zu erhalten.
Bei den Versuchen wurden etwa 93% optisch reines
S-cis-Verbenol (93% S-, 7% R-Enantiomer) verwendet. Es wurde
aus a-Pinen mit einer entsprechenden optischen Reinheit [93% S
oder (-)-α-Pinen] hergestellt. Das cis-Verbenol enthält weiter
etwa 5 bis 10% R-trans-Verbenol.
Ipsdienol liegt ebenfalls in der R- und S-Form vor.
Ein racemisches Gemisch wurde während der Versuche verwendet
(gleiche Teile an R- und S-Form).
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann geeigneterweise
als Teil einer integrierten Kontrolle verwendet werden,
indem man sie an Bäumen oder künstlichen Fallen anbringt.
Formeln der bei den Versuchen verwendeten Verbindungen:
Claims (2)
1. Verbenol, insbesondere cis-Verbenol enthaltende
Zusammensetzung zum Anlocken bzw. Anziehen von Borkenkäfern,
insbesondere Nadelholzborkenkäfern (Ips typographus), dadurch
gekennzeichnet, daß sie ebenfalls 2-Methyl-3-buten-2-ol
(Methylbutenol) enthält.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie zusätzlich zu Verbenol, insbesondere cis-Verbenol,
und Methylbutenol ebenfalls Ipsdienol enthält.
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