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Insektizide ist die Bezeichnung für Pflanzenschutz und Schädlingsbekämpfungsmittel, die besonders gegen Insekten und ihre Entwicklungsformen wirken. Weltweit existieren ca. 1 Mio. Insektenarten, von denen etwa 10000 Schädlinge sind. Zu den Schädlingsbekämpfungsmittel gehören Mittel gegen Hygieneschädlinge wie Fliegen, Bremsen, Mücken, Wanzen oder Flöhe, die Krankheiten auf Menschen und Tiere übertragen können, Pflanzenschädlinge, Vorratsschädlinge, wie Mäuse, Ratten, Käfer oder Motten und Forstschädlinge.
Die Anforderungen an ein Insektizid sind nicht gering. Es soll schädliche Insekten töten, nützliche Insekten schonen, für die entsprechenden Nutzpflanzen verträglich und ungiftig für den Menschen sein.
1.1. Einteilung:
Die Insektizide lassen sich in verschiedene Gruppen aufteilen, wobei jedoch ein und derselbe Wirkstoff durchaus mehreren Gruppen angehören kann. Die Aufnahme der Wirkstoffe kann über die Atemwege (Atemgifte), über den Magen Darm Trakt (Fraßgifte) oder durch Berührung (Kontaktgifte) erfolgen.
Die Fraßgifte wirken ausschließlich gegen Schädlinge mit beißenden Mundwerkzeugen, die also die mit Gift bespritzten Pflanzenteile essen. Die Insektizide gelangen mit der Nahrung in den Darm und in die Blutbahn, wo sie tödlich wirken (Rotenoide).
Die Kontaktgifte zerstören die Haut und dringen von dort ins Innere des Insekts vor. Sie wirken sowohl bei Schädlingen mit beißenden als auch mit stechenden-saugenden Mundwerkzeugen (z.B.: Pyrethrum, E605).
Die Atemgifte gelangen als Gas in die Luftwege. Dies sind bei Insekten die Tracheen (z.B.: Blausäure).
Insektizide können aber auch auf die Eier und die Larven ausgerichtet sein. Man nennt sie dann Ovizide bzw. Larvizide.
Man unterscheidet bezüglich der Verteilung des Wirkstoffs in der Pflanze zwischen systemischen und nicht systemischen Verbindungen. Systemische Gifte sind solche, die von den Planzen durch die Blätter und Wurzeln aufgenommen und in den Leitungsbahnen transportiert werden. Sie bleiben in den Pflanzen ca. 3-4 Wochen, ohne diesen zu schaden. Fressende und saugende Insekten, die sich auf diesen Pflanzen aufhalten, werden durch das Gift getötet, während bei Menschen bisher kein Krankheitsfall bekannt ist.
Die Anwendung kann gasförmig (als Räuchermittel, in Form von Sprays), flüssig (in der Regel als verdünnte wässrige Lösung) oder pulverförmig erfolgen.
In der Chemie unterscheidet man zunächst zwischen natürlichen und synthetischen Insektizide.
1.2. Natürliche Insektizide:
Zu den natürlichen Insektiziden gehören die Rotenoide und Alkaloide und das Pyrethrum:
1.2.1. Rotenoide
Dies sind Verbindungen, die in Wurzeln und Samen von Derrisarten vorkommen. Diese Pflanzen werden in tropischen Ländern bereits seit Jahrhunderten zur Ungezieferbekämpfung verwendet. Die Stoffe sind im allgemeinen farblos und nur in organischen Lösungsmitteln löslich, nicht aber in Wasser. Sie sind Fraßgifte und ihre Wirkung beruht auf einer Störung des Elektronentransports in den Mitochondrien.
1.2.2. Alkaloide
Dies sind Naturstoffe, die vorwiegend in Pflanzen auftreten und eine basisch, stickstoffhaltige funktionelle Gruppe besitzen. Es können auch ein oder mehrere N-Atome in Heterocyclen eingebaut sein, d.h., daß Stickstoff Atome als Ringglieder enthalten sind. Diese gelten auch als funktionelle Gruppen.
Außer dem natürlichen Vorkommen aller Alkaloide, lassen sich keine gemeinsamen Eigenschaften finden. Es ist somit unmöglich, diese Stoffklasse eindeutig von chemisch ähnlichen stickstoffhaltigen Substanzen (z.B.: Aminosäuren) abzugrenzen. Man findet somit Einteilungen aufgrund der Herkunft und aufgrund ihrer chemikalischen Struktur (welche funktionelle Gruppen sind enthalten).
In den Alkaloiden liegen fast alle bekannten Stickstoff Heterocyclen vor. Es gibt jedoch auch einige mit nichtheterocyclischem Stickstoffatom. Sie leiten ihre Namen von der Pflanze ab, in der die Alkaloide vorkommen oder von ihren physiologischen Eigenschaften, wie z.B. Morphin (griech.: Morpheus = Gott des Schlafes).
Die meisten Alkaloide sind farblos und in Wasser und Alkohol gut löslich. In Wasser bilden sie oft leicht lösliche Salze. Diese werden wegen ihrer Löslichkeit in der Medizin angewendet (z.B.: Morphium).
Da die meisten Alkaloide Nervengifte sind, kommen sie im Tierreich nicht in größeren Mengen vor. Nur wenige stammen aus dem Tierreich (z.B.: Krötengifte). Die meisten gehören dem Pflanzenreich an, wo sie in Blättern, Wurzeln und Rinden (selten im Holz) abgelagert werden. Besonders Alkaloid reich sind einige höhere Pflanzenfamilien wie z.B. die Hahnenfußgewächse, Mohngewächse und Nachtschattengewächse. Dagegen sind niedere Pflanzen (Nadelhölzer, Farne, Moose, Algen) meist Alkaloid frei. Üblicherweise enthält eine Pflanzengattung nicht nur ein einziges Alkaloid, sondern eine ganze Gruppe verwandter Stoffe. So sind z.B. im Opium außer Morphin mehr als 25 Neben Alkaloide enthalten.
Wegen ihrer Wirkung auf das Nervensystem werden viele Alkaloide in der Pharmazie (=Wissenschaft von Arzneimittel) verwendet, z.B. Morphin (als Schmerz u. Betäubungsmittel). Es befinden sich in dieser Gruppe aber auch die stärksten Suchtmittel und Gifte, z.B.: Heroin, Cocain bzw. Strychnin,... . Natürlich gehören auch die Genußmittel wie Coffein und Nicotin hierher.
1.2.3. Pyrethrum
Die Blüten verschiedener Chrysanthemum Arten enthalten ca. 1% Pyrethrine. Das sind komplizierte organische Verbindungen, die für die Insekten außerordentlich giftig sind, für Menschen, Vögel und Säugetiere aber relativ harmlos. Jedoch sind synthetische Pyrethrine sehr toxische gegenüber Fische.
Charakteristisch für Pyrethrine ist u.a.:
* ein 5-er Ring:
* ein 3-er Ring (Cyclopropanring):
Die jeweiligen Ringe sind über die Estergruppe: verbunden.
Jene Pflanzen wachsen vorwiegend in Kenia und Japan. In Asien wird Pyrethrum seit langer Zeit als natürliches Insektenvernichtungsmittel verwendet und auch heute noch ist es in vielen Mitteln besonders gegen Hygiene und Vorratsschädlinge enthalten. Wegen der geringen Stabilität des Pyrethrum (bei Licht, Luft und Nässe verliert es schnell seine Wirkung) und den hohen Herstellungskosten kann es in der Landwirtschaft nur sehr sparsam oder gar nicht angewendet werden.
Es ist ein Kontaktgift, das rasch in das Nervensystem gelangt und bei dem Insekt starke Erregung, Koordinationsstörungen, Lähmung und schließlich den Tod hervorruft. Die Anfangswirkung setzt dabei sehr schnell ein, d.h. das Insekt ist innerhalb weniger Minuten bewegungsunfähig. Da die Wirkstoffe des Pyrethrum im Insekt schnell entgiftet werden, ist die Wirkung meist nicht tödlich, so daß sich einige Tiere wieder erholen.
1.3. Synthetische Insektiziden:
Zu den synthetischen Insektiziden gehören folgende Verbindungsklassen:
1.3.1. Chlorkohlenwasserstoffe
Schädlingbekämpfungsmittel dieser Gruppe wurden weltweit für Jahrzehnte mit großem Erfolg verwendet. In tropischen Ländern sind sie für die Malariabekämpfung auch heute kaum zu entbehren. Chlorierte Kohlenwasserstoffe ist ein Sammelbegriff für Verbindungen, die außer Kohlenstoff und Wasserstoff auch Chlor enthalten. Sie werden nicht nur im Agrarbereich, sondern auch in Haushalt, Industrie und Medizin verwendet. Alle Chlorkohlenwasserstoffe sind wenig wasserlöslich, aber gut fettlöslich. Dies bewirkt, daß diese Stoffe im Fettgewebe von Organen gespeichert werden und viele Lebewesen dadurch gefährdet werden. Somit ist ihre Anwendung in vielen Länder verboten worden.
Zu dieser Gruppe gehören Aldrin, Endosulfan,Lindan und auch das DDT.
Lindan: C6H6Cl6
DDT (Dichlor-Diphenyl-Trichlorethan):
Dieses Kontaktinsektizid fand sehr schnell weltweite Anwendung, da es gegen Insekten aller Art in der Landwirtschaft eingesetzt werden konnte. Aber man hat das Gift auch dort verwendet, wo es harmlosere Ausweichmöglichkeiten gegeben hätte. So kam es mit der Zeit, daß man überall auf der Welt, sogar in der Antarktis, Spuren von DDT feststellen konnte. Untersuchungen haben ebenfalls ergeben, daß das DDT auch im Körperfett von Tieren und Menschen gespeichert wurde. Ein weiterer Grund für diese weite Verbreitung ist die hohe Stabilität des DDT gegenüber äußeren Einwirkungen wie z.B.: Witterung. Es wird zu langsam zu ungiftigen Verbindungen abgebaut und kann deswegen über die Nahrung zu den Tieren oder zum Menschen kommen. Somit wurde das DDT in vielen Ländern verboten bzw. dessen Anwendung wurde stark eingeschränkt.
1.3.2. Phosphororganische Verbindungen
Es handelt sich hierbei vor allem um Ester der Phosphorsäure. Ester entstehen, wenn sich Alkohole mit organischen Säuren unter Wasseraustritt verbinden. Phosphororganische Verbindungen wirken als Kontakt-, Fraß- und Atemgifte.
Bekanntester Vertreter ist Parathion (E_605®), welches heute eines der wichtigsten Schädlingsbekämpfungsmittel ist. E605® ist um ein Vielfaches wirksamer als DDT, umfaßt einen größeren Schädlingskreis und ist im Boden und in den Pflanzen schnell abbaubar. Nachteilig ist jedoch die hohe Giftigkeit und der extreme Geruch nach Knoblauch. Für die Pflanzen selbst ist E605® unschädlich.
Parathion ist ein
Ester der Thiophosphorsäure:
Thiophosphorsäure: Alkohole: 2 x C2H5OH
Der Chemiker Schrader entwickelte 1936 die ersten wirksamen Verbindungen der insektiziden Phosphorsäureester. Dadurch kam es aber auch zu synthetischen Phosphorverbindungen, wie z.B.: Tabun und Sarin, die vor und während des zweiten Weltkrieges in Deutschland für eine chemische Kriegsführung entwickelt wurden. Die Gefährlichkeit dieser chemischen Kampfstoffe liegt darin, daß sie reizlos auf dem Wege der Atmung aufgenommen werden und schon eine sehr geringe Menge (ca 1 mg) tödlich ist. Die Wehrmacht verfügte am Ende des Zweiten Weltkrieges über etliche hundert Tonnen Sarin.
1.3.3. Carbamate
Dies sind Ester und Salze der Carbaminsäure:
Sie gewannen als Ersatz für die Chlorkohlenwasserstoffe immer mehr an Bedeutung und besitzen den gleichen Wirkungsmechanismus wie die Phosphorsäureester: beide blockieren lebenswichtige Enzyme. Viele Carbamate wirken systemisch, d.h. sie werden in der Pflanze zum Wirkungsort transportiert. Somit können auch Schädlinge, die sich schwer erreichbar am Sproß oder an den Wurzeln befinden, bekämpft werden. Carbamate sind ebenfalls gut abbaubar.
1.4. Wirkung:
Die Wirkungsweise der Insektizide ist uneinheitlich. Phosphorsäureester und Carbamate blockieren die Cholinesterase, ein Enzym, das nach der Übertragung eines Nervenimpulses den Überträgerstoff abbaut. Die Blockierung führt zu einer Dauererregung und schließlich zum Tod. Für beide Substanzklassen stehen Gegenmittel zur Verfügung (z.B.: Atropin).
Pyrethroide wirken ebenfalls als Nervengifte. Es hemmt die Erzeugung von Chitin, das zum Aufbau des Schutzpanzers bei Insektenlarven benötigt wird. Diese sind dadurch nach der Häutung nicht mehr überlebensfähig.
Die Wirkung der Insektizide kann im Laufe der Zeit eingeschränkt werden. Dies passiert, wenn Insekten einen Entgiftungsmechanismus (Resistenz) entwickeln und somit unempfindlich (immun) gegen Pflanzenschutzmittel sind. Hier kann der Zusatz von Synergisten hilfreich sein. Dies sind Substanzen, welche die Wirkung von Insektiziden um ein Vielfaches steigern können, ohne selbst gegen Insekten zu wirken. Sie werden vor allem zusammen mit Pyrethrum eingesetzt. Seine Wirkung beruht darauf, daß es die Oxidation des Wirkstoffs verhindert und so dessen Wirkungsdauer verlängert.
In der Pflanzenschutzmittel Industrie versucht man auch, sogenannte Antiresistants (Resistenz Brecher) zu entwickeln, welche die Resistenz der Organismen überwinden können.
1.5. Gefahren:
Mit der Verwendung der meisten insektentötenden Chemikalien ist leider auch eine Gefährdung der Bienen verbunden. Somit muß man bei der Anwendung jedes Insektizides darauf achten, ob und welche Vorsichtsmaßnahmen notwendig sind. Zu den gefährlichen Produkten zählen die Phosphorsäureestermittel, z.B.: Dichlorvos (DDVP).
1.6. Holzschutzmittel:
Bauholz wird zum Schutz gegen Insekten häufig mit Holzschutzmitteln bestrichen. Solche sind z.B.: Carbolineum, Fluorverbindungen und Chromsalze. Durch die Anwendung von Holzschutzmittel kann die Lebensdauer von Holz um ein Mehrfaches erhöht werden. Dies ist bei dem weltweiten Holzmangel von besonderer Bedeutung.
1.7. Fliegenbekämpfung:
Unter den Fliegen gibt es eine Reihe von Pflanzenschädlingen. Präparate gegen Fliegen enthalten z.B.: Pyrethrum, Dichlorvos oder Lindan. DDVP (Dichlorvos) wirkt automatisch und geruchlos. Diese Produkte werden oft als Sprüh- und Verneblungsmittel oder als Wirkstoffblättchen, die mit Hilfe eines Elektrogerätes ihre Wirkstoffe freisetzen, verkauft.
1.8. Bekämpfung von Wollschädlingen:
Wollschädlinge sind Insekten, deren Larven in der Lage sind, die Doppelschwefelbrücken der Proteinmoleküle des Keratins zu spalten. Sie besitzen somit die Fähigkeit, Wolle, Federn und Haare zu verdauen. Hierzu gehören einige Vertreter der Motten (z.B.: Kleidermotten, Pelzmotten) und der Speckkäfer (z.B.: Teppich- und Pelzkäfer).
Am bekanntesten ist die Kleidermotte, deren Larven etwa 1 cm lange, weiße Raupen sind. Diese zerfressen Wolle, Pelze, Federn, Seide (selten jedoch Baumwolle, Kunstseide und Nylon) und bauen aus den abgenagten Stoffteilchen kleine, sackartige Gehäuse, in denen sie sich verpuppen und zu Schmetterlingen entwickeln. Nur diese Raupen sind direkt schädlich, während die Schmetterlinge durch Fehlen der entsprechenden Mundwerkzeuge keine Schäden mehr verursachen können. Aber natürlich pflanzen sie sich weiterhin fort. In den USA schätzt man die jährlichen wirtschaftlichen Verluste durch Kleidermotten und Teppichkäfer auf mehrere 100_Mio_$, weshalb sie intensiv bekämpft werden.
Im Haushalt werden Atemgiftstoffe (\"Mottenpulver, Mottenkugeln\") verwendet, z.B.: Hexachlorethan: C2Cl6
Diese wirken eher als Insektenabwehrmittel, d.h. mehr temporär vertreibend als tötend. Wirksame Kontaktgifte haben für den Haushaltsgebrauch oft eine zu hohe Toxizität (Giftigkeit) und können deshalb nic ht angewandt werden.
In der Textilerzeugung werden oft Fraßschutzmittel verwendet. Dabei handelt es sich um Textilschutzmittel, welche direkt auf die Faser oder nachträglich als wässrige Lösungen aufgetragen werden. Sie wirken auf der Basis von Fluoriden, Ammonium-Verbindungen oder Harnstoffderivaten.
Harnstoff:
Bekannter Vertreter dieser Gruppe ist z.B. Eulan. Das Mittel basiert auf Sulfonamide und schützt gegen Fraßschäden durch Larven von Motten, Teppich und Pelzkäfern. Es gibt auch den Begriff des Eulanisieren, welcher Mottenfestausrüstung bei Teppichen, Kleider-, Mantel- und Anzugstoffen bedeutet.
Zu den Motten zählen aber auch die schlimmsten Vorratsschädlinge wie z.B. die Mehl und Kornmotte und verschiedene Fruchtmotten.
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