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SiLK - SicherheitsLeitfaden Kulturgut

10. Schädlinge / Schimmel

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Organische Materialien und Werkstoffe werden im Kreislauf der Natur durch abiotische und biotische Vorgänge besonders rasch irreversibel verändert, abgebaut und umgewandelt. Kunst- und Kulturgut aus diesen Werkstoffen ist davon nicht ausgenommen.
Museale Objekte werden am stärksten auf biotischem Wege durch tierische, pflanzliche und pilzliche Schädlinge angegriffen. Der Angriff beginnt aufgrund ihrer oftmals versteckten Lebensweise unmerklich und langsam. Beim Vorhandensein geeigneter Lebensbedingungen ist jedoch eine schnelle Ausbreitung und enorme Schadwirkung möglich. Daher sind eine ständige Beobachtung und Kontrolle durch die verantwortlichen Mitarbeiter unerlässlich. Auf diese Weise können Befallsherde früh erkannt und gezielt eliminiert werden. Dazu müssen sich die Mitarbeiter in Museen, Bibliotheken und Archiven Grundkenntnisse zur Biologie museumsrelevanter Schädlinge sowie zu geeigneten Schutz- und Bekämpfungsmaßnahmen auf der Basis des aktuellen Standes von Wissenschaft und Forschung aneignen. Erst die genaue Identifizierung eines Schaderregers ermöglicht effiziente und nachhaltige Abwehr-, Schutz- und Bekämpfungsmaßnahmen.
Welche Insekten befallen welche Materialien?
Welche Schimmelpilze befallen welche Materialien?

I. Gefährdete Materialien
Holz
Holz ist ein natürlicher Verbundwerkstoff. Die in seinen Zellen enthaltenen chemischen Hauptbestandteile sind Polysaccharide (~ 70 %) und Lignin (~ 25 %). Innerhalb der Polysaccharide stellt die Cellulose mit etwa 50 % den größten Anteil.
Schaderreger bauen meist einzelne Komponenten des Holzes bevorzugt ab. So haben sich bestimmte Insektenarten auf die in vielen Hölzern in nur geringer Menge vorhandenen Substanzen wie etwa die Proteine oder auf Stärke spezialisiert.
Diese Stoffe sind durch solche Insekten leichter anzugreifen und zu verwerten als die gitterartig aufgebaute Cellulose oder das Fraß hemmende, Phenolgruppen enthaltende Lignin. Die Proteine altern aber auch schneller, bzw. sie können schneller umgewandelt werden mit der Folge, dass die betreffenden Hölzer von diesen Insekten weniger oder überhaupt nicht angegriffen werden. Darauf basieren umweltfreundliche Bekämpfungsmethoden. Pilze können sowohl die Hauptkomponenten des Holzes abbauen (Braun-, Weiß- und Moderfäulepilze), als auch sich von seinen Nebenbestandteilen ernähren (Schimmelpilze und holzverfärbende Pilze). Ein biologischer Angriff durch Insekten, Pilze und Bakterien wird stark von der Holzfeuchte beeinflusst.

Papier
Papier besteht vorwiegend aus Zellstoff (Cellulose). Der Gehalt an weiteren Bestandteilen (Lignin, Hemicellulosen, Pektinen, Wachsen, Tanninen, Proteinen, Mineralstoffen) hängt von dem bei der Herstellung verwendeten Ausgangsmaterial ab. Der Zellstoff, den man durch verschiedene Aufschlussverfahren aus Holz gewinnt, wird mit Wasser zu einem Brei verrührt, geformt und getrocknet. Hochwertige Papiere entstehen durch Zusätze von Barium- und Kalziumsulfat sowie Zusätze von Kaolin und Harzseifen (Kolophonium). Papiersorten von geringer Qualität enthalten bis zu 90 % Holzschliff, dessen hoher Ligningehalt im Laufe der Zeit ein Vergilben des Papiers bewirkt.
Je mehr Verunreinigungen das Papier aufweist, desto anfälliger ist es gegenüber einem Befall durch Organismen. Außerdem bieten organische Papierhilfsstoffe, wie tierische und pflanzliche Leime, eine gute Nahrungsgrundlage für Schadorganismen. Da Papier dazu neigt, Feuchtigkeit schnell aufzunehmen, ist es für Schädlingsbefall besonders anfällig, wie an den durch Schimmelpilze hervorgerufenen Stockflecken zu erkennen.

Textilien
Die zur Herstellung von Textilien verwendeten Naturfasern sind pflanzlicher, tierischer oder mineralischer Herkunft. Zu den Pflanzenfasern gehören Baumwolle, Flachs, Hanf, Jute und Sisal. Die Resistenz dieser Fasern gegenüber einem biologischen Angriff wird von ihrem Cellulosegehalt, der Länge der Celluloseketten und ihrer kristallinen Struktur bestimmt. Anteile von Lignin und Wachsen erhöhen die Biostabilität in der Reihenfolge Jute, Hanf, Baumwolle und Flachs.
Die Tierfasern gliedern sich in Wolle, feine und grobe Tierhaare sowie Seide. Da sie aus Proteinen bestehen, können sie Organismen, die sich von organischen Stoffen anderer Lebewesen ernähren (heterotrophe Organismen), als Nahrungsquelle dienen, indem sie die Proteine mit Hilfe spezieller Enzyme abbauen.
Unter Wolle wird im allgemeinen Schafwolle verstanden; diese besteht hauptsächlich aus Keratinen (Gerüst- bzw. Skleroproteinen). Zu den feineren Tierhaaren zählen unter anderem Angora, Kamel und Mohair. Grobe Tierhaare sind Ross- und Ziegenhaar. Seide ist eine proteinhaltige Faser, welche von der Seidenraupe in einem Kokon gebildet wird. Die Seidenfaser besteht aus 70 bis 80 % Seidenfibroin, einem hochkristallinen Skleroprotein und 19 bis 28 % Sericin, einem wasserlöslichen Protein. Wird Letzteres entfernt, so erhöht sich die biologische Resistenz der Seide. Textilien aus Proteinfasern sind besonders gefährdet, wenn sie stark verschmutzt und einem feuchtwarmen Klima ausgesetzt sind. Grundsätzlich gilt: Je dichter gewebt, desto geringer die Anfälligkeit.
Bei Naturfasern kann man die Bioresistenz durch eine Appretur (Gewebeveredelung) erhöhen. Chemiefasern sind zwar weit weniger anfällig, aber auch sie können durch Insekten und Mikroorganismen angegriffen werden.

Pergament, Leder und sonstige tierische Materialien
Pergament besteht aus Kollagenen und Keratinen (Skleroprotein) sowie aus Albuminen und Globulinen (Kugel- bzw. Sphäroproteinen). Es wird aus ungegerbten, geschabten und geölten Esels-, Schweins- und Kalbshäuten gewonnen. Die Stabilität des Kollagens im Pergament hängt von der Temperatur und Feuchtigkeit, dem pH-Wert und der Belastung durch UV-Strahlen ab. Wird Pergament bei einer Temperatur über 22 °C und einer Luftfeuchte von 65 % aufbewahrt, kann das Kollagen enzymatisch abgebaut werden.
Leder besteht ebenfalls aus Kollagenen und wird aus Tierhäuten durch Gerbung und weitere Zurichtungen hergestellt. Es hat eine fasrig-poröse, luftdurchlässige Struktur, wodurch es 28 % seiner Masse an Wasserdampf absorbieren und reversibel abgeben kann. Durch sein Wasserspeicherungsvermögen ist es sehr anfällig gegen einen Befall durch Schimmelpilze.
Die im Pergament, Leder, aber auch in Häuten, Fellen und Pelzen vorhandenen Proteine dienen einer Reihe von Insektengattungen, z. B. Speckkäfern und Schaben als Nahrungsquelle. Ausgestopfte Tiere ebenso wie Mumien werden bei ungünstigen klimatischen Bedingungen schnell von Schimmelpilzen und Bakterien heimgesucht, wobei sich für den Menschen gefährliche Allergene und Toxine bilden können.
Leime, die aus Häuten, Knochen, Leder- und Pergamentabfällen sowie Schwimmblasen von Fischen gewonnen werden, schimmeln ebenfalls leicht und werden von zahlreichen Insektenarten angegriffen. Durch ein Denaturieren (Ungenießbarmachen) der Proteine oder die Zugabe von Bioziden kann ein Angriff durch Schaderreger stark reduziert werden. Aus pflanzlichem Material hergestellte ethnografische Objekte sowie Herbarien werden wegen ihres Gehalts an Kohlenhydraten vor allem durch Insekten (z. B. Silberfischchen) zerstört.

Kunststoffe
Die Resistenz von Kunststoffen gegen biologische Angriffe ist abhängig von der chemischen Zusammensetzung, vom Aufbau, von der Gestalt der Makromoleküle (kettenförmig, verzweigt, vernetzt) und von ihrer Größe und Ordnung (völlige Unordnung, gerichtete Lagerung, teilkristalline Struktur). Eine Rolle spielen auch die Härte und Oberflächenbeschaffenheit (glatt, rau, porig), die enthaltenen Zusätze (Additiva) und die Verunreinigungen. Ursprünglich biostabile Kunststoffe können durch Fotooxidation mit der Zeit ihre Beständigkeit einbüßen, weil sich dabei die Kettenlänge verringert. Unter Verwendung von Naturstoffen hergestellte Kunststoffe zeigen generell eine größere Instabilität im Vergleich zu vollsynthetischen Materialien.
Bioresistenz von Kunststoffen und Kunstharzen


II. Schaderreger
Tierische Schädlinge
Die wichtigsten tierischen Schaderreger in Museen, Bibliotheken und Archiven sind die Insekten. Das Auftreten von Mäusen, Ratten und Vögeln wird als Ausnahme betrachtet und nicht weiter erörtert.
Unter den in den genannten Einrichtungen vorkommenden Insekten sind die material- und vorratsschädlichen Käfer (Coleoptera), Motten (Tineida) und Silberfischchen (Zygentoma) die vorherrschenden Gruppen. Weitere Schaderreger können Ameisen, Schaben, Milben, Läuse, Flöhe und Zecken sein. Gelegentlich werden auch Termiten und andere in den Tropen und Subtropen beheimatete Insekten z. B. mit ethnologischen Objekten eingeschleppt.
Für das Wachstum der Insekten, insbesondere der Insektenlarven, sind neben einem hinreichenden Nahrungsangebot bestimmte Umgebungsbedingungen (Temperatur, Luft- bzw. Materialfeuchte) maßgebend. Was die Temperatur anbelangt, ist der Bereich von 20 °C bis 30 °C am günstigsten. Für die einzelnen Insektenarten können darüber hinaus auch Minimal- und Maximaltemperaturen angegeben werden, unter- und oberhalb derer beispielsweise der Stoffwechsel und die Bewegung aufhören. Die zur Abtötung notwendigen Temperaturen liegen allerdings noch deutlich darunter und darüber, z. B. bei unter -20 °C und über +45 °C. Mit steigender Temperatur nimmt die Lebensaktivität der Insekten bis zu einem Optimum zu. Nicht nur die Entwicklungsgeschwindigkeit der Larven, sondern auch das Schwärmen von Vollinsekten hängt neben anderen Faktoren ebenfalls von der Umgebungstemperatur ab.
Im Hinblick auf die notwendige Luft- und Materialfeuchte sind Insekten ziemlich tolerant. Einige Arten, wie z. B. das Silberfischchen, ziehen eine hohe Luftfeuchte von 80 % bis 90 % vor; den meisten Arten reicht jedoch eine Luftfeuchte von 60 % bis 80 %. Die zu den Holz zerstörenden Insekten gehörenden Splintholzkäfer (Lyctidae) benötigen für ihre Entwicklung lediglich eine Holzfeuchte von 7 % bis 8 %; diese stellt sich bei einer relativen Feuchte der Luft von etwa 30 % ein.

Bevorzugte Aufenthaltsorte von Schaderregern sind - während der Flugzeit - Fenster und Fenstersohlbänke sowie dunkle Raumecken, Risse im Putz sowie Ritzen im Fußboden. Alle verdächtigen toten und lebenden Insekten müssen zur näheren Bestimmung mit der Pinzette aufgesammelt und in Präparategläschen mit Kunststoffstopfen, die feine Bohrungen zur Belüftung enthalten, aufbewahrt werden, lebende Tiere wegen des verbreiteten Kannibalismus immer einzeln. Achtung: Manche Käfer können sich tot stellen! Anhand von Bestimmungsbüchern (z. B. Weidner 1993) und Vergleichspräparaten kann auch der Nichtfachmann unter Verwendung einer Lupe oder eines Auflichtmikroskops eine Eingrenzung auf bestimmte Insektenarten vornehmen. Durch einen versierten Entomologen lassen sich letzte Unsicherheiten ausräumen.
Sehr hilfreich für die Ortung von Schadinsekten in Räumen sind Pheromon(Lockstoff)-Fallen (Binker 1996, siehe Literatur im Wissenspool). Solche gibt es für einige Nagekäferarten (Anobiidae), z. B. den Gewöhnlichen Nagekäfer (Anobium punctatum), den Brotkäfer (Stegobium paniceum) und den Tabakkäfer (Lasioderma serricorne). Die Wirkung ist auf die Flugzeit der Käfer begrenzt. Die Reichweite liegt bei maximal 5 m. Weiterhin sind Fallen für fliegende und kriechende Motten, Reichweite bis zu 10 m bzw. bis zu 2 m, sowie für kriechende Schaben (Reichweite ca. 1,5 m) verfügbar. Schließlich lässt sich auch die Anwesenheit bestimmter Speckkäferarten (Dermestidae) auf diese Weise ermitteln. Von Nachteil ist die begrenzte Wirkungsdauer der Pheromonfallen von nur etwa 2 bis maximal 12 Wochen. Durch geschickte Aufstellung der Fallen ist es möglich, die Hauptschadherde im Raum einzugrenzen.
Insbesondere bei Holz zerstörenden Käfern und Termiten verursachen die Larven Fraß- und Bewegungsgeräusche, die an dem betreffenden Objekt durch Körperschallmessgeräte, so genannte Acoustic-Emission-Geräte (AE-Geräte), aufgefangen und verstärkt werden können. Auf diese Weise lassen sich Trockenholztermiten bereits ausreichend sicher nachweisen. Röntgenaufnahmen vor und nach einer Bekämpfungsmaßnahme können als Erfolgsnachweis dienen.

Zur Schädlingsbekämpfung stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung.
Physikalische Bekämpfungsverfahren sind aus toxikologischer und ökologischer Sicht besser geeignet als flüssige chemische Mittel, mit denen die Objekte bestrichen oder besprüht werden. Im Gegensatz zu diesen Mitteln, von denen einzelne Komponenten auf Dauer im damit behandelten Sammlungsgut verbleiben und oftmals unerwünschte Veränderungen hervorrufen, treten bei den physikalischen Verfahren keine Rückstände auf, und es entfällt das Problem der Verträglichkeit von Konservierungsmittel und Originalsubstanz. Allerdings bewirken sie im Gegensatz zu vielen flüssigen chemischen Schädlingsbekämpfungsmitteln keinen vorbeugenden Schutz. Auch kann es während der Anwendung zu mehr oder weniger gravierenden Materialveränderungen kommen. Daher müssen beispielsweise bei Anwendung von Kälte- oder Wärmebehandlung und der Behandlung mit Mikrowellen oder Gammastrahlen sowohl die Thermotoleranz der verschiedenen Materialien als auch die für die einzelnen Insektenarten und ihre Entwicklungsstadien erforderlichen Letaltemperaturen genau bekannt sein.
Chemische Präparate sollten nur dann eingesetzt werden, wenn alle anderen Bekämpfungsmöglichkeiten nicht infrage kommen. Dabei ist darauf zu achten, dass in den Schädlingsbekämpfungsmitteln möglichst rasch abbaubare Biozide natürlichen Ursprungs enthalten sind.

Pilze
Innerhalb dieser Gruppe sind die Schimmelpilze die bedeutendsten Schädlinge von Sammlungsgut. Der Begriff „Schimmelpilze" ist nicht klar abgegrenzt. Es handelt sich vor allem um sogenannte niedere Pilze (Ascomyceten, Deuteromyceten). In diese Gruppe gehören auch die holzverfärbenden Pilze. Häufig anzutreffen sind solche Gattungen wie Aspergillus, Penicillium, Cladosporium und Fusarium. Holzzerstörende Braun-, Weiß-, Moderfäule- und Bläuepilze, die oftmals als Schädlinge von verbautem Holz in Gebäuden auftreten, können auch auf dort deponierte Sammlungsobjekte übergreifen.
Für die Entwicklung der Pilze sind die Umgebungsbedingungen und das Nährstoffangebot entscheidend. Eine besondere Rolle spielt dabei die relative Feuchte (rF). Die allgegenwärtigen Sporen können bei extremer Trockenheit jahrelang in einem Ruhezustand verbleiben. Steigt jedoch die relative Feuchte an, beginnen sie auszukeimen und zu wachsen. Eine Gefährdung von Sammlungsgut durch auskeimende Sporen ist ab einer relativen Feuchte von 65 % vorhanden. Erst unterhalb 55 % ist ein Pilzbefall nicht mehr zu erwarten. Die Mycelien (unsichtbare Pilzfäden) einiger Pilzarten sind in der Lage, Wasser über längere Strecken heranzuführen, z. B. der Echte Hausschwamm. Die Anwesenheit von Wasser als Löse- und Transportmittel ist die Voraussetzung für den Abbau der Nährstoffsubstrate durch Enzyme.
Neben der relativen Feuchte wird das Wachstum der Pilze stark von der Temperatur beeinflusst. Die meisten Pilzarten gedeihen bei Temperaturen zwischen 5 °C und 40 °C, wobei Temperaturen von 15 °C bis 40 °C am günstigsten sind.
Licht scheint für die vegetative Entwicklung der Pilze bedeutungslos zu sein. Das Mycel kann im Dunkeln wachsen. Lediglich die Fruchtkörperbildung erfolgt unter Lichteinwirkung.

Oftmals wird angenommen, dass es sich bei weißen oder grauen Belägen bzw. Pusteln auf Objekten um Schimmelpilze handelt. Derartige Beläge können aber auch ausblühende Biozide (z. B. DDT), Erdalkali- und Bleisalze höherer Fettsäuren (Seifen) sowie hygroskopische Salze sein, was sich durch eine mikroskopische Untersuchung und einfache chemische Tests klären lässt.
Für das Erkennen und die Aktivität von Schimmelpilzen steht eine Reihe von Nachweismethoden zur Verfügung. Es reicht in den meisten Fällen nicht aus, nur die Schimmelpilzgattung zu bestimmen, weil sich die einzelnen Arten innerhalb einer Gattung hinsichtlich ihrer Schadwirkung auf die Objekte und die Gesundheitsgefährdung des Menschen deutlich unterscheiden können. Weiterhin ist es wichtig, lebende und tote Zellen zu differenzieren und die Keimfähigkeit der lebenden Zellen zu ermitteln.
Obwohl Pilze aerobe Organismen sind und den Sauerstoff der Luft für ihre Atmung benötigen, können sie einen Sauerstoffmangel über längere Zeit ertragen. Daher ist ihre Bekämpfung durch die Anwendung modifizierter bzw. kontrollierter Atmosphären kaum möglich. Erst bei Temperaturen oberhalb 80 °C werden die Sporen nach längerer Einwirkzeit abgetötet.
Mithilfe von Gammastrahlen können sowohl Pilzhyphen (fadenförmige Zellen der Pilze) und -mycel als auch Pilzsporen und Bakterien sicher abgetötet werden. Die Methode ist für kleinere Objekte aus Holz oder Leder, für Bücher, aber auch für Mumien mit starkem Schimmelpilz- oder Bakterienbefall geeignet. Von Nachteil ist, dass die Objekte zu den Bestrahlungsanlagen gebracht werden müssen und dass kein vorbeugender Schutz erzielt wird.
Mit Schimmelpilzen bewachsene Objekte können mit 70 %igem Ethanol bzw. Isopropanol gereinigt bzw. desinfiziert werden. Vor der Verwendung antimikrobieller Hilfsmittel ist zu prüfen, ob sie von den zu behandelnden Materialien „vertragen" werden, ob diese nicht eventuell durch die enthaltenen Alkohole an- oder aufgelöst werden. Auch muss eine sich anschließende Restaurierung der originalen Substanz noch möglich sein. Generell gilt: Der Einsatz von Fungiziden und Bakteriziden ist nur dann legitim, wenn alle anderen Methoden nicht infrage kommen oder im speziellen Fall versagen würden.

Um einen Befall durch Insekten und Schimmelpilze zu verhindern, sollten vorbeugende Maßnahmen berücksichtigt werden. Dazu gehören sowohl bauliche und konservatorische Vorkehrungen als auch die regelmäßige Kontrolle sowie Reinigung der Räume und Objekte (mehr dazu: Handlungsempfehlungen im Fragebogen Schädlinge).

Wibke Unger und Katrin Schöne

 

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