Forscher haben echte Geräte im Batman-Stil getestet, um Mottenschädlinge aus Gewächshäusern zu vertreiben, darunter von Fledermäusen inspirierte fliegende Drohnen, die Motten jagen und vernichten – doch neue Forschungsergebnisse zeigen, dass der Lärm von Drohnen das Flugverhalten der Motten verändern kann. Ihre Forschung wurde auf der vorgestellt SEB-Jahrhundertkonferenz 2023vom 4. bis 7. Juli in Edinburgh, Großbritannien.
„Die Idee, Drohnen als alternative Lösung zur Mottenbekämpfung einzusetzen, entstand im Schlafzimmer eines Miteigentümers des Start-up-Unternehmens PATS“, sagt Dayo Jansen, ein Ph.D. Student von Student der Wageningen University and Research in den Niederlanden. „Er hatte es satt, dass die Mücken ihn wach hielten, und er baute eine Drohne, die Mücken jagt.“
Aufbauend auf dieser Idee entwickelt PATS nun Drohnen und andere von Tieren inspirierte Technologien, um Mottenschädlinge aus großen Gewächshäusern für Pflanzen und Nutzpflanzen auszurotten.
Während die Drohnen Motten effektiv vertreiben, zeigen neue Untersuchungen von Herrn Jansen, dass der Lärm ihres Fluges das Flugverhalten der Motte beeinflusst. „Nach der Analyse der Geräusche stellten wir fest, dass sie Ultraschall in derselben Reichweite erzeugt wie eine Fledermaus, das natürliche Raubtier der Motte“, sagt Herr Jansen. „Einige Motten ignorieren den Lärm immer noch und werden schnell vernichtet, aber für die Motten, die Angst bekommen, haben wir den Klang mit unseren Lautsprechern verdoppelt, indem wir eine Umgebung geschaffen haben, in der einige der Motten aufhören würden zu fliegen.“
Computer-Vision einer Drohne, die im Gewächshaus eine Motte jagt. Bildnachweis: Dayo Jansen
Um zu erkennen, wann eine Motte im Gewächshaus fliegt, verwendet Herr Jansen eine Infrarotkamera, die die Motten anhand der Häufigkeit und Größe ihrer Flügelschläge von anderen Fluginsekten unterscheiden kann. „So stellen wir sicher, dass wir nur Motten befallen und nicht die Hummeln, die zur Bestäubung dienen“, sagt er. „Sobald eine Motte in Erkennungsreichweite fliegt, fliegt eine Drohne hoch und macht Jagd auf die Motte.“
Einige Mottenarten reagieren jedoch recht unberechenbar auf die Drohnen. „Ich untersuche diese unregelmäßigen Reaktionen und versuche Wege zu finden, die zukünftigen Aktionen der Motte vorherzusagen und die Drohne dorthin bewegen zu lassen, wo die Motte bestimmt hingehen wird“, sagt Herr Jansen.
Ein Teil dieser Forschung besteht darin, Ultraschallgeräusche über Lautsprecher abzuspielen, um das Flugverhalten der Motte zu beeinflussen. „Wir finden heraus, vor welchem Geräusch jede Mottenart am meisten Angst hat, was sie dazu bringt, ihren Flug als Ganzes einzustellen“, sagt Herr Jansen. „Wir tun dies erstens, indem wir herausfinden, welche Fledermaus die Mottenart jagt, die wir bekämpfen wollen, und zweitens untersuchen wir das Trommelfell der Motten, um die Geräusche zu finden, auf die sie am empfindlichsten reagieren.“
Wenn während des Versuchsaufbaus eine Motte in das Sichtfeld der Kamera gelangt, gibt der Lautsprecher Ultraschallstöße ab und das Flugverhalten der Motte wird verfolgt – dies wurde 850 Mal wiederholt. Das Verhalten der Motten wurde dann mit Kontrollkonfigurationen verglichen, bei denen die Lautsprecher nach der Erkennung der Motten keinen Ultraschall abspielten.
Sie fanden heraus, dass das Verhalten der Motten in eine Reihe von Kategorien fiel, von denen das Abtauchen auf den Boden am häufigsten vorkam, was dazu führte, dass die Motten unregelmäßig in die Feldfrüchte flogen, anstatt einen Partner für die Fortpflanzung zu finden. „Wir haben festgestellt, dass dies bei bestimmten Mottenarten dazu führt, dass sie nicht einmal mehr fliegen können und daher ihre Flugaktivität in unseren Systemen schnell abnimmt“, erklärt Herr Jansen.
„Es ist immer schwieriger geworden, Schädlinge in der Landwirtschaft zu bekämpfen“, sagt Herr Jansen. „Aufgrund des Klimawandels werden neuere Schädlingsarten in zuvor bewohnbare Gebiete eingeschleppt, und Monokultur ist in vielen Gewächshäusern zum Standard geworden. Gewächshausbesitzer neigen dazu, sich auf eine einzelne Kultur zu spezialisieren, was das zusätzliche Risiko birgt, dass eine geeignete Schädlingsart eindringt Im Gewächshaus findet es sich im Schädlingshimmel wieder und vermehrt sich unkontrolliert schnell.“
Der derzeitige Umgang mit Schädlingsbefall in Gewächshäusern besteht oft darin, eine enorme Menge an nicht nachhaltigen Pestiziden einzusetzen. Diese Systeme hoffen jedoch, die Entwicklung hin zu futuristischen und bioinspirierten Lösungen voranzutreiben, die dafür sorgen, dass Pestizide der Vergangenheit angehören.
Derzeit ist das Kamera-Vision-Erkennungssystem (PATS-C) in rund 250 Gewächshäusern in ganz Europa verfügbar und aktiv. Das von Fledermäusen inspirierte Drohnenjagdsystem (PATS-X) wird mit ersten Kunden getestet und soll bis Ende 2023 auf den Markt kommen.
„Mit meiner Forschung wollen wir tief in einige der häufigsten und schädlichsten Arten in europäischen Gewächshäusern eintauchen und sicherstellen, dass unsere Systeme für einen maßgeschneiderten Ansatz gegen sie bereit sind“, schließt Herr Jansen. „Wir hoffen, den positiven Effekt zu veranschaulichen, der sich aus der Überbrückung der Kluft zwischen Biologen, Ingenieuren und der Industrie ergibt.“