Eine neue Studie der North Carolina State University zeigt, dass die Bodentemperatur verwendet werden kann, um die Ausbreitung des Maisohrwurms (Helicoverpa zea), eines Schädlings, der Mais, Baumwolle, Sojabohnen, Paprika, Tomaten und andere Gemüsekulturen verwüstet, effektiv zu überwachen und vorherzusagen. Die Fähigkeit, den Schädling besser zu überwachen und Vorhersagen darüber zu treffen, wo er auftreten wird, könnte den Landwirten helfen, den Schädling effektiver zu bekämpfen, was die finanziellen und ökologischen Auswirkungen des Einsatzes von Pestiziden verringern würde.
Die Forscher kombinierten historische Bodentemperaturdaten mit Langzeitüberwachungsdaten des Maisohrwurms und Informationen darüber, wie der Schädling kalte Bedingungen in einer Laborumgebung überlebt, um den „Überwinterungserfolg“ besser zu verstehen oder wie gut der Schädling in den kälteren Wintermonaten unter der Erde überleben kann.
Ein größerer Überwinterungserfolg kann die Gebiete erweitern, in denen der Schädling leben und gedeihen kann, sagen die Forscher, da der Schädling große Entfernungen zurücklegen kann. Im Allgemeinen erhöht ein größerer Überwinterungserfolg in nördlicheren Breiten das Potenzial für Ernteschäden durch diesen Schädling weiter nördlich. Der Klimawandel wirkt sich auch auf den Überwinterungserfolg aus.
„Es gibt eine vorgefasste Meinung, dass Schädlinge nördlich des 40. Breitengrades wenig Überwinterungserfolg haben“, sagte Douglas Lawton, ein ehemaliger Postdoktorand des Staates NC und Mitautor eines Artikels, der die Forschung beschreibt, veröffentlicht in Proceedings of the National Academy of Sciences. „Das mag in den 1930er Jahren zugetroffen haben, aber jetzt haben wir mehr datengestützte Beweise, um die Frage zu stellen und zu beantworten: ‚Wo kann diese Art tatsächlich überwintern?'“
Die Forschung zeigt, dass der 40. Breitengrad nicht die beste Unterteilung für den Überwinterungserfolg ist, so sehr, dass die Forscher ihre eigenen Karten erstellten, die die drei verschiedenen Datensätze überlagerten, um drei relevante geografische Zonen zu zeigen: Ein „südliches Verbreitungsgebiet“, in dem Schädlinge überleben die Wintermonate, ein „nördliches Grenzgebiet“, in dem Schädlinge im Allgemeinen während der Wintermonate nicht überleben können, und eine „Übergangszone“ zwischen den nördlichen und südlichen Gebieten, in denen Schädlinge den Winter überleben können oder nicht.
„Diese Bereiche sind biologisch relevant und werden durch Studien im Labor und die wissenschaftliche Literatur unterstützt“, sagte Lawton.
Die Forscher verwendeten die drei Zonen, um historische Trends für den Maisohrwurm aufzuzeigen, und verwendeten dann ein Modell, um Vorhersagen über die Ausbreitung des Schädlings bis zum Ende des Jahrhunderts zu treffen. Bemerkenswert ist, dass das südliche Verbreitungsgebiet seit 1981 um 3 % gewachsen ist. Die Modelle deuten darauf hin, dass sich das südliche Verbreitungsgebiet bis Ende des Jahrhunderts verdoppeln und weit nach Norden verlagern wird, während die anderen beiden Zonen schrumpfen.
„Wenn sich das Klima ändert, werden sich die Überwinterungszonen wahrscheinlich nach Norden verschieben“, sagte Anders Huseth, Assistenzprofessor für Entomologie an der NC State und der andere Co-Korrespondenzautor der Zeitung.
Die Daten zeigen, dass Minnesota mit seinen strengen Wintern von 1950 bis 2021 keinen Erfolg bei der Überwinterung von Maisohrwürmern verzeichnete. Bis zum Ende des Jahrhunderts zeigen die Vorhersagemodelle jedoch, dass sich der gesamte Staat fest in der Übergangszone befindet.
„Das ist der Kanarienvogel in der Kohlemine für landwirtschaftliche Schädlinge“, sagte Huseth. „Es ist für landwirtschaftliche Erzeuger wirklich wichtig, zu verstehen, was mit diesem Schädling vor sich geht. Wir haben hier das Element der Unsicherheit aufgezeigt, das nachweisbare Auswirkungen auf Landwirte und potenziell neue Möglichkeiten für die Auswahl von Pestizidrückständen haben kann. Unsere Modelle visualisieren diese Veränderung und liefern Prüfsteine für Schädlingsbekämpfung.
„Jetzt möchten wir ein besseres Prognosetool für diesen Schädling zusammen mit einem Risikovorhersagemodell entwickeln, um den Erzeugern bessere Informationen über die Ausbreitung des Schädlings zu geben. Ein Erfolg hier könnte sowohl die Kosten für die Landwirte als auch die Pestizide für die Umwelt senken .“
Die Dynamik der Schädlingspopulation hängt mit einem kontinentalen Überwinterungsgradienten zusammen, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2203230119.