Projekt 35752/01

Prävention der Eiablage von Nachtfaltern (insb. Eichenprozessionsspinnern) an Bäumen

Projektträger

Dr. Peter Gittner
Marienstr. 15
52249 Eschweiler
Telefon: 024031279

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Prävention der Eiablage von Nachfaltern auf Bäumen mittels der Induktion von Körperschallwellen im Ultraschallbereich. Teilschritt 1: Untersuchung der Schallausbreitung in der Rinde von Eichen. Erfolgte am 20.06.2020 in Berlin.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenÜber definierte Abstände vertikaler Messpunkte wird die zugehörige Laufzeit des Ultraschallsignales gemessen und eine mittlere Ausbreitungsgeschwindigkeit von näherungsweise 1000 m/s bestimmt. Dieser Wert wird für die allermeisten weiteren Messungen beibehalten. Wegen der in der horizontalen Rindenstruktur ausgeprägten Anisotropie von Holz unterscheidet sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit in der Horizontalen von der in der Vertikalen. Zur besseren Vergleichbarkeit der Messergebnisse wird die gleiche Geschwindigkeit von 1000 m/s für beide Richtungen verwendet. Die Verstärkungseinstellung des Empfangsteils wurde bei der ersten Messung auf 80 dB eingestellt. Für alle weiteren Messungen wurden 100 dB festgelegt.
1. Bestimmung der Messpunkte
Auf der Rinde werden mehrere Positionen bestimmt und farblich (weiß) gekennzeichnet. Der erste, zentrale Referenzpunkt (A) wird in Richtung Süden in Höhe von 120 cm über dem Boden eingezeichnet. Von dort ausgehend werden die Punkte D, E und F in der Vertikalen an der Südseite und die Punkte C, G, H, I in der Horizontalen markiert. In der Vertikalen werden zudem noch an der Ostseite die Referenzpunkte J und K (via G) eingezeichnet. In der Horizontalen werden auf der Strecke A-I folgende Abstände festge-legt: Strecke AB 2,5 cm, Strecke BC 10 cm, Strecke CG 20 cm, Strecke GH 23 cm und Strecke HI 17 cm. In der Vertikalen werden auf der Strecke E-F (Südseite) folgende Abstände festgelegt: AD 14 cm, AE 26 cm und AF 10 cm. Die Strecken auf der Ostseite betragen für JG 95 cm und für GK 100 cm.
2. Durchführung der Messungen
Die Untersuchungen erfolgen mit den obengenannten handelsüblichen Scherwellenprüfköpfen, die zur zerstörungsfreien Untersuchung von Materialien - wie Beton oder Verbundstoffe - verwendet werden. Diese werden manuell gegen die Rinde der Eiche angedrückt. Eine Verankerung der Prüfköpfe in der Rinde ist nicht möglich.
Es werden Messungen zwischen den oben beschriebenen Punkten in vertikaler und horizontaler Richtung durchgeführt. Insgesamt werden 13 Messungen in vertikaler und 12 Messungen in horizontaler Richtung durchgeführt.
3. Messprotokolle und Interpretation der Messungen
Am Ende der Messreihe stehen acht reproduzierbare und repräsentative Ergebnisse zur Verfügung und zwar je vier Messungen für die vertikale und die horizontale Ausbreitungsrichtung. Jeweils drei Messpunkte werden für eine graphische Darstellung verwendet.


Ergebnisse und Diskussion

Mit den Messungen konnte die Ausbreitung von Ultraschallscherwellen in der Rinde einer Eiche nachgewiesen werden. In vertikaler Ausbreitungsrichtung sind die Signale bis zu einer Entfernung von ca. 95 cm zwischen Sender und Empfänger registrierbar. In horizontaler Ebene ist eine Ausbreitung bis zu einer Entfernung von 65 cm messbar.

Damit konnte erstmals die theoretische Annahme der Übertragung von Ultraschallscherwellen in Baumrinden experimentell nachgewiesen werden.

Zudem bestätigte die Versuchsreihe, dass auch in Baumrinden eine für Transversalwellen typische lineare Dämpfung auftritt. Dies ist insofern von Bedeutung, als dass es durch diesen Effekt zu einer - gegenüber Longitudinalwellen - deutlich geringeren Dämpfung kommt, was sich entsprechend günstig auf die Energiebilanz auswirkt.
Der Versuch zeigte zudem, dass die für den geplanten Einsatz (Verhinderung der Eiablage von EPS) erforderlichen Schallübertragungsstrecken mit einem auf der Rinde aufgesetzten konventionellen Ultraschallgeber, so wie er im Versuch benutzt wurde, nicht erreicht werden können.

Eine wesentliche Verbesserung der Ergebnisse ist durch den Einsatz von Geräten zu erwarten, bei denen der Schallgeber in der Rinde verankert werden kann. Zudem ist davon auszugehen, dass eine höhere Verstärkungsreserve zielführend wäre.

Weitere Forschungsplanung
Nächstes Etappenziel ist es, in einer weiteren Versuchsreihe festzustellen, wie weit sich die Scherwellen unter optimierten Bedingungen - wie höheren Verstärkungsleistungen, einem erweiterten Filterverfahren und durch Verankerung des Signalgebers in der Rinde -ausbreiten. Damit wäre auch eine Abschätzung der erforderlichen Bestückung eines Baumes möglich.

Zudem ist die Klärung der die Frage der Hörbarkeit der Signale durch das Insekt und die biologische Wirksamkeit des Ultraschallverfahrens von entscheidender Bedeutung.
Mit den Messungen konnte die Ausbreitung von Ultraschallscherwellen in der Rinde einer Eiche nach-gewiesen werden. In vertikaler Ausbreitungsrichtung sind die Signale bis zu einer Entfernung von ca. 95 cm zwischen Sender und Empfänger registrierbar. In horizontaler Ebene ist eine Ausbreitung bis zu einer Entfernung von 65 cm messbar.

Damit konnte erstmals die theoretische Annahme der Übertragung von Ultraschallscherwellen in Baumrinden experimentell nachgewiesen werden.

Zudem bestätigte die Versuchsreihe, dass auch in Baumrinden eine für Transversalwellen typische lineare Dämpfung auftritt. Dies ist insofern von Bedeutung, als dass es durch diesen Effekt zu einer - gegenüber Longitudinalwellen - deutlich geringeren Dämpfung kommt, was sich entsprechend günstig auf die Energiebilanz auswirkt.
Der Versuch zeigte zudem, dass die für den geplanten Einsatz (Verhinderung der Eiablage von EPS) erforderlichen Schallübertragungsstrecken mit einem auf der Rinde aufgesetzten konventionellen Ultraschallgeber, so wie er im Versuch benutzt wurde, nicht erreicht werden können.

Eine wesentliche Verbesserung der Ergebnisse ist durch den Einsatz von Geräten zu erwarten, bei denen der Schallgeber in der Rinde verankert werden kann. Zudem ist davon auszugehen, dass eine höhere Verstärkungsreserve zielführend wäre.

Weitere Forschungsplanung
Nächstes Etappenziel ist es, in einer weiteren Versuchsreihe festzustellen, wie weit sich die Scherwellen unter optimierten Bedingungen - wie höheren Verstärkungsleistungen, einem erweiterten Filterverfahren und durch Verankerung des Signalgebers in der Rinde -ausbreiten. Damit wäre auch eine Abschätzung der erforderlichen Bestückung eines Baumes möglich.

Zudem ist die Klärung der die Frage der Hörbarkeit der Signale durch das Insekt und die biologische Wirksamkeit des Ultraschallverfahrens von entscheidender Bedeutung.



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

keine


Fazit

Sollten Experimente hierzu erfolgreich abgeschlossen werden, steht eine Wiederaufnahme der Versuche mit technisch optimierten, in der Eichenrinde verankerten Körperschallwellenerzeugern an.