Wenn im Frühling die Temperaturen über 10 Grad klettern, wachen die Stinkwanzen aus dem Winterschlaf auf. Auf dem Speiseplan der aus Asien eingeschleppten hungrigen Wanzen stehen auch einige Obst- und Gemüsearten. Während der warmen Monate stürzen sich die Insekten in großer Zahl auf Marillen und Pfirsiche, aber auch Beeren und Gemüse. Mit ihren Rüsseln stechen die Insekten durch die Fruchthaut und saugen den Saft daraus. Das schädigt die heranreifenden Früchte. Die Folge sind eingesunkene Dellen und braune Flecken. Außerdem kann sich der Geschmack der Nahrungsmittel durch ihr übelriechendes Sekret verändern. Ein Forschungsprojekt der Universität Graz sucht deshalb nach Methoden, mit denen man Obst und Gemüse vor den Schädlingen schützen könnte. Sie setzen auf Roboter und Drohnen, weil in der EU bisher noch kein chemisches Mittel gegen die Plagegeister zugelassen ist.
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Eingeschleppte Plage
„Durch den Welthandel und die globale Erwärmung bekommen wir immer mehr Probleme mit eingeschleppten Insektenarten, die es früher bei uns nicht gab“, erklärt der Biologe Manfred Hartbauer von der Universität Graz, der das Projekt leitet. Vor allem die Stinkwanzen seien ein großes Problem – in Italien, Slowenien und in der Schweiz richten sie bereits große Schäden an, aber auch in Österreich sind sie auf dem Vormarsch.
Die Forscher*innen haben sich dazu ein mehrteiliges, vernetztes Robotik-System überlegt: Zunächst wird auf einem Obstbaum ein spezieller Sensor angebracht, der durch Geräusche erkennen kann, ob sich darauf Wanzen befinden. Eine Software mit Künstlicher Intelligenz ist darauf trainiert, Wanzen-Geräusche von denen anderer Arten zu unterscheiden – anhand von typischen Geräusch-Fequenz-Mustern. Erkennt der Sensor einen Wanzenbefall, holt er über eine Internetverbindung den Roboter herbei. „Die Drohne sitzt huckepack am Roboter. Sie steigt auf, wenn der Roboter die Drohne vor Ort gefahren hat“, erklärt Hartbauer.
Wanzen reagieren auf Schall
Mit an Bord ist auch ein Lautsprecher, der über ein Kabel mit Strom versorgt wird. In ihm verbirgt sich das Kernstück des Systems. „Meine Idee war, dass man ein reflexartiges Fallverhalten der Wanzen ausnutzen könnte, um sie zu bekämpfen. Wenn etwa ein Vogel in der Nähe einer Wanze landet oder eine Eidechse versucht, die Wanze zu erbeuten, dann erzeugen sie Substratschall, also starke Vibrationen.
Die Wanzen sind äußerst empfindlich auf Schallwellen, die entlang von Zweigen, Ästen und Blättern laufen“, erläutert Hartbauer. „Die Drohne fliegt Zickzack von oben nach unten den Baum ab und beschallt die befallenen Bäume“. Nehmen die Schädlinge den Schall wahr, lassen sie sich wie Steine zu Boden fallen. Der Roboter saugt dann die am Boden liegenden Wanzen ein und bringt sie weg. Andere Insekten wie Bienen soll das System nicht stören, sagt Hartbauer. Das „Wanzendrohne“ getaufte System funktioniere autonom als Kreislauf. Nur alle zwei Jahre müssten die Sensoren, die an den Obstbäumen kleben, ausgetauscht werden.
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Roboter und Drohnen aus Österreich
Zum Einsatz kommt ein Mercator-Roboter, der von der TU Graz entwickelt wurde. Die Drohnen für das Projekt stammen vom Kärntner Unternehmen AIR6 Systems. Als Fördergeber ist die österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG an dem Projekt beteiligt. In den kommenden zwei Jahren soll nun ein Prototyp entwickelt werden, der beweist, dass ein solches System grundsätzlich funktionieren kann. In der kommenden Obstsaison wird das Zusammenspiel nun erstmals in der Praxis getestet.
Eine Herausforderung war bisher, die richtige Schallfrequenz zu finden. Für ihre bisherigen Tests verwendeten die Forscher*innen etwa einen Ficus Benjamin, der in Hartbauers Büro steht. „Der hat ähnlich große Blätter wie Obstbaum. Da haben wir kleine Reflektor-Sticks angebracht und ein Laser-Vibrometer darauf fokussiert. Dann wurden unterschiedliche Frequenzen über Lautsprecher vorgespielt. Bei jenen Frequenzen, wo das Blatt oder Zweig zu vibrieren anfangt, ist die Resonanz-Frequenz“, erklärt der Forscher.
Das Grazer „Wanzendrohnen“-System würde ohne Chemie und Pestizide auskommen. Eine EU-Neuzulassung für ein Spritzmittel sei hingegen sehr teuer und würde Millionen verschlingen. Nach wie vor ist unklar, ob es in den kommenden Jahren eines geben wird. Hartbauer sieht daher in dem technischen System eine Alternative. Potenziell könnte man das System auch auf einem gewöhnlichen Rasenmäherroboter aufsetzen. Es könnte neben dem Obst- auch im Gemüsebau eingesetzt werden.
*Diese Serie erscheint in redaktioneller Unabhängigkeit mit finanzieller Unterstützung der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG).
Invasive Insekten
Stinkwanzen
Durch den Sojaanbau hat sich in Österreich die aus Äthiopien stammende Grüne Reiswanze ausgebreitet. Global betrachtet gilt sie als einer der schlimmsten Agrarschädlinge. Auf dem Vormarsch ist auch die Marmorierte Baumwanze, die aus Asien eingeschleppt wurde. Laut Hartbauer betrage der geschätzte wirtschaftliche Schaden in unseren südlichen Nachbarländern und der Schweiz bereits bis zu hundert Millionen Euro im Jahr.
200 Eier
legt eine erwachsene Baumwanze im Schnitt auf die Unterseiten von Blättern. Daraus schlüpfen innerhalb weniger Tage die Larven. Mehrere Generationen werden im Jahr auf diese Weise geboren. Im Winter findet man die Tiere häufig in unseren Häusern, wo sie sich zur Überwinterung hinflüchten.
Fraßschäden
hinterlassen die Tiere an zahlreichen Pflanzenarten. Dazu zählen Obstsorten wie Äpfel, Birnen, Kirschen und Zwetschgen, aber auch Beeren wie Ribiseln, Himbeeren oder Gemüsesorten wie Tomaten und Paprika