Smell-based Molecular Artificial intelligence to Fight Bark Beetles

Das SMARTbeetle-Projekt zielt auf die Entwicklung effektiver und umweltfreundlicher Methoden zur Kontrolle des Borkenkäfers, eines bedeutenden Schädlings in Mitteleuropa, dessen Ausbreitung durch Klimawandel und extreme Trockenperioden begünstigt wird. Ziel ist es, großflächiges Waldsterben zu verhindern, die Biodiversität zu schützen und die ökologischen Funktionen der Wälder langfristig zu sichern.

Biologische Experimente werden durchgeführt, um geeignete Lockstoffkandidaten zu identifizieren und zu validieren. Zellversuche mit Reportersystemen liefern Einblicke in die allgemeine olfaktorische Reaktion, während Membranmodelle die Bindung von Lockstoffen an Rezeptoren untersuchen. Diese Daten bilden die Grundlage für KI-gestützte Modelle, die aus Tausenden potenziellen Lockstoffen die vielversprechendsten Kandidaten auswählen. Bioinformatische Analysen transformieren die experimentellen Daten in eine für die KI nutzbare Form und erhöhen die Vorhersagegenauigkeit.

Die Wirksamkeit der ausgewählten Lockstoffe wird anschließend unter realen Bedingungen überprüft. Fallenversuche an mehreren Standorten in Österreich und Tschechien über zwei Jahre messen Fangraten des Borkenkäfers, Auswirkungen auf Nichtzielorganismen und die Wirkdauer unter unterschiedlichen Klimabedingungen.

Das Projekt liefert praxisnahe Lösungen: Waldschutz wird wirksamer und schonender, Nichtzielarten werden geschont, der Pestizideinsatz reduziert, und die Methodik ist auf andere Insektenarten übertragbar. Durch die Kombination von Laborforschung, KI und Feldvalidierung entsteht ein belastbares Konzept zur Bekämpfung des Borkenkäfers. Die Laufzeit von Dezember 2024 bis November 2028 ermöglicht zwei vollständige Validierungssaisons, um belastbare Ergebnisse für eine langfristig stabile und biodiversitätsreiche Waldlandschaft zu erzielen.

Das SMARTbeetle-Projekt liefert bedeutende Ergebnisse für Wissenschaft, Praxis und Umwelt. Kernstück ist ein neuer, hochwirksamer und spezifischer Geruchslockstoff für den Borkenkäfer, der eine frühere, schnellere und gezieltere Bekämpfung ermöglicht. Dadurch wird das Risiko großflächigen Waldsterbens reduziert, und es entsteht die Möglichkeit, bestehende Fichtenbestände in arten-, alters- und strukturreichere, widerstandsfähige Wälder zu überführen, die ihre ökologischen Funktionen langfristig erfüllen.

Ein zentraler Output ist die Methodik zur Entwicklung artspezifischer Lockstoffe. Sie kombiniert modernste Ansätze der Molekularbiologie, Chemie und KI-gestützte Analysen und ermöglicht die gezielte Identifizierung sowie Optimierung neuer Lockstoffmischungen. Die Methodik lässt sich flexibel anpassen, um auch andere schädlingsgefährdete Insekten effizient zu kontrollieren und gleichzeitig den Einsatz chemischer Pestizide zu verringern. 

Darüber hinaus entstehen dauerhafte wissenschaftliche Ergebnisse in Form von Publikationen, Fachvorträgen, Software-Tools und strukturierten Datensätzen. Diese Materialien bilden die Grundlage für weiterführende Forschung, industrielle Anwendungen und die Umsetzung innovativer Lösungen durch Waldbesitzer, Unternehmen und Forschungseinrichtungen und sichern so die Nachhaltigkeit des Projekts über die Laufzeit hinaus.

Das Projekt etabliert ein Netzwerk von Expert:innen und Stakeholdern, das die Kommunikation und Nutzung der Ergebnisse koordiniert. Öffentliche Veranstaltungen, Workshops und Schulaktivitäten tragen dazu bei, das Bewusstsein für Borkenkäferbefall, dessen ökologische Folgen und die Vorteile nachhaltiger Bekämpfungsstrategien zu erhöhen.

Die entwickelten Lockstoffe und Methoden erfüllen das DNSH-Prinzip: Sie wirken gezielt, minimieren Risiken für Nichtzielarten, schonen die Umwelt und bieten eine ressourcenschonende, langfristige Lösung. Der Ansatz ist robust gegenüber den Herausforderungen des Klimawandels, potenziellen Invasionen und der Ausbreitung bekannter Schädlinge und stärkt dauerhaft die Stabilität und Funktionsfähigkeit der Waldökosysteme.