Hilfe im Kampf gegen den Holzschädling: Künftig könnte ein Befall von Bäumen durch Borkenkäfer leichter und schneller erkannt werden – mithilfe eines tragbaren Terahertz-Scanners. Forscher haben diese Technologie so weiterentwickelt, dass nun auch Stämme und Äste von außen durchleuchtet werden können. Die Bohrgänge der Käfer werden dadurch wie in einer Art Sonar sichtbar, ohne dass Förster manuell nach den Bohrlöchern suchen müssen.
Die zunehmende Hitze und Trockenheit setzt unseren Wäldern stark zu, viele heimische Baumarten kämpfen um ihr Überleben. Erschwerend kommt hinzu, dass die immer milderen Winter und trockenen Sommer vielen Holzschädlingen zugutekommen. Vor allem der Borkenkäfer (Scolytinae) profitiert momentan von der Lage und breitet sich vor allem in Fichtenwäldern massenhaft aus. Ganze Waldstücke mussten wegen des Befalls mit diesen Rüsselkäferarten bereits gerodet werden.
Das Problem: Einen Borkenkäferbefall rechtzeitig zu entdecken ist nicht einfach und sehr aufwändig. „Typischerweise geschieht dies manuell, indem man die Rinden der Bäume nach den Bohrlöchern dieser holzzerstörenden Insekten absucht“, erklärt Kristi Krügener von der Hochschule für Angewandte Wissenschaft und Kunst (HAWK). „Auf dieser Basis wird dann abgeschätzt, wie groß der befallene Baumbestand ist.“
Terahertz-Scanner auch für Stammstücke
Doch ein neues Gerät könnte künftig den Nachweis eines Borkenkäferbefalls deutlich vereinfachen. Krügener und ihr Team haben dafür das Prinzip des Terahertz-Scanners weiterentwickelt. Dieser nutzt elektromagnetische Strahlung aus dem Frequenzbereich zwischen Infrarot und Mikrowellen, um Kleidung, Plastik oder andere Materialien zu durchleuchten. Auch in dünnes Holz oder Rinde könne Terahertz-Strahlen eindringen.
Bisher allerdings waren Terahertz-Scans von Holz nur bei flachen Brettern oder Platten möglich. Krügener und ihr Team haben nun einen Scanner entwickelt, der dank eines schwenkbaren Signa- und Empfangskopfes auch runde und unregelmäßig geformte Objekte hochaufgelöst abtasten kann. Der große Vorteil: „Die Tiefenauflösung solcher Terahertz-Messungen ist höher als die herkömmlicher Röntgentechniken und vergleichbar mit der von Mikro-Tomografen“, erklärt Krügener.
Reflexionen verraten Bohrgänge
Bei der Fahndung nach Borkenkäfern könnte der Terahertz-Scanner wie ein tragbares Durchleuchtungsgerät eingesetzt werden. Denn an den Stamm angesetzt, dringen die Strahlen in die oberen Schichten von Rinde und Holz ein und werden je nach Beschaffenheit des Inneren unterschiedlich stark reflektiert. Sind Bohrgänge des Borkenkäfers vorhanden, wird mehr Strahlung zurückgeworfen.
„Eine infizierte Probe reflektiert mehr Terahertz-Strahlung als eine nichtbefallene, weil es mehr Grenzflächen gibt“, erklärt Krügener. Weil jeder luftgefüllte Bohrgang die Holzstruktur durchbricht, wird er ähnlich wie im Terahertz-Bild sichtbar. „Die einzelnen Reflexionsmuster können dann genutzt werden, um die innere Struktur des befallenen Holzes abzubilden“, so die Forscherin. In ersten Tests konnten sie und ihr Team Bohrgänge des Buchdruckers bis einen Zentimeter unter der Holzoberfläche aufspüren.
Noch müssen die Wissenschaftler ihr Gerät so anpassen, dass es tragbar wird und damit vor Ort im Wald eingesetzt werden kann. Dann jedoch könnte die Terahertz-Technologie die Arbeit von Förstern und Waldarbeitern deutlich erleichtern – und Borkenkäfer-Plagen rechtzeitiger erkennbar machen. (Applied Optics, 2019; doi: 10.1364/AO.58.006063)
Quelle: The Optical Society
