Уроки крошечной осы и тростниковой жабы: преимущества и риски биоконтроля

Новые принципы биоконтроля кардинально отличаются от старых практик, и это основано на очень горьком опыте

Экскурс в историю биопестицидов подготовил Уильям Парк в своей статье на портале www.bbc.com.

…Миллионы мелких фермеров, проживающих среди биоразнообразных лесов Юго-Восточной Азии, зарабатывают себе на жизнь выращиванием маниоки.

Эта товарная культура продается в основном для переработки в крахмал для пластмасс и клеев.

Когда маниока впервые была импортирована в Юго-Восточную Азию из Южной Америки (как и в Африку несколькими десятилетиями ранее), растения могли обходиться без пестицидов.

Уроки крошечной осы и тростниковой жабы: преимущества и риски биоконтроля

Затем, в 2008 году, мучнистый червец маниоки последовал за корнеплодами в регион и начал опустошать посевы. Компенсируя потери, фермеры начали вторгаться в леса вокруг своих участков, чтобы попытаться получить немного больше продукции со своей земли.

«Некоторые из этих территорий находятся под значительным давлением в результате вырубки лесов, — говорит Крис Викхейс, эксперт по биологическому контролю Института защиты растений Китайской академии сельскохозяйственных наук в Пекине. — В Камбодже одни из самых высоких показателей вырубки тропических лесов».

Появление мучнистого червеца маниоки не только сильно повлияло на доходы фермеров, но отразилось на национальной экономике стран региона и, возможно, повлияло на другие страны.

Замещающие продукты на рынке крахмала, такие как кукуруза и картофель, выросли в цене. Цена на крахмал маниоки в Таиланде — крупнейшем в мире экспортере крахмала маниоки — выросла в три раза.

«Когда насекомое снижает урожайность на 60-80%, как фермер, вы испытываете сильный шок», — говорит Викхайс.

Решение состояло в том, чтобы найти естественного врага мучнистого червеца, паразитическую осу длиной 1 мм (Anagyrus lopezi), в его родной Южной Америке. Эта оса чрезвычайно избирательна в использовании мучнистого червеца маниоки в качестве хозяина для своих личинок. К концу 2009 года ос завезли на плантации манионки в Таиланде и к середине 2010 года «паразитические осы выращивались миллионами и массово выпускались по всему Таиланду, в том числе с самолетов, и мы можем предположить, что их воздействие на популяции мучнистого червеца можно было почувствовать довольно быстро», — говорит Викхейс.

Когда ту же осу использовали для борьбы с мучнистыми червецами в Западной Африке в начале 1980-х годов, она быстро подавила уровни популяции вредителей с более чем 100 особей на каждом поле маниоки до менее 10-20.

Менее чем через три года оса фактически расселилась более чем на 200 000 кв км на юго-западе Нигерии и присутствовала на подавляющем большинстве полей маниоки в этом районе.

Данный вид вмешательства называется классическим биологическим контролем. Вы находите естественного хищника и вводите его в культуру, чтобы ограничить распространение вредителя.

Викхайс подсчитал, что экономическая выгода для фермеров в 26 странах Азиатско-Тихоокеанского региона составит от 14,6 до 19,5 млрд долларов в год . «Действия 1-миллиметровой осы помогли преодолеть серьезный финансовый шок на мировом рынке крахмала», — говорит он.

Играть с природой бывает опасно

Наше понимание преимуществ правильного хищника на пахотных землях насчитывает тысячелетия, хотя биоконтроль в значительной степени вышел из моды в современных методах ведения сельского хозяйства.

«Биологический контроль применялся по умолчанию в течение тысяч лет, поэтому забавно думать о нем как о новом», — говорит Роуз Буйтенхуис, ученый из независимой организации садоводства, Исследовательского и инновационного центра Вайнленда, Онтарио, Канада.

Но если биоконтроль может быть таким успешным, почему ученый настаивают относится к нему с максимальной осторожностью?

Самый показательный пример – тростниковые жабы.

Для жителей доколумбовой Мезоамерики тростниковые жабы почитались как посредники между миром живых и мертвых. Дело в том, что эти земноводные производят мощный токсин, способный вызывать галлюциногенные переживания, что жрецы использовали в ритуалах для общения с умершими предками.

Народ майя в принципе славится поклонением змеям и хищным птицам, но тростниковые жабы были любимы не только за галлюциногенные вещества, но как мощные союзники в борьбе за урожай. Для жаб на кукурузных полях обустраивали жилища, так как эти земноводные питались как насекомыми, так и мелкими грызунами. А пресловутый галлюциноген-нейротоксин, буфотенин, служил основной защитой  от хищников и был достаточно ядовитым, чтобы убить человека.

Коренные народы Мезоамерики понимали двойственность мира природы. Тростниковая жаба олицетворяла жизнь и смерть. На одном сосуде майя изображена тростниковая жаба, которая преподносит блюдо с человеческим глазом, костью и рукой ягуару и змее, которые радостно танцуют в подземном мире. Майя уважали силу жабы и приветствовали ее присутствие. Они также знали, что легкомысленные шутки с природой имеют серьезные последствия…

Тростниковую жабу ненавидят в Австралии. Импортированная из Америки в 1935 году в качестве средства биологического контроля, жаба размножилась в новых условиях на посевах сахарного тростника в северо-восточных штатах.

Обилие любимой добычи, тростникового жука, наряду с другими аборигенными австралийскими насекомыми, и отсутствие подходящих хищников привели к резкому увеличению численности тростниковых жаб.

По оценкам, в 2007 году тростниковая жаба заселяла около 1,2 миллиона квадратных километров дикой природы Австралии и насчитывала 1,5 миллиарда особей. И ее популяция и география обитания, вероятно, расширится с изменением климата.

Однако, результат привнесения тростниковой жабы в австралийскую экологию стал ужасающим.

Популяции хищников рухнули — виды, которые обычно охотились на местных жаб, такие как куоллы, разновидность сумчатых животных , и гоанны , разновидности больших варанов, погибли от токсина тростниковой жабы. Правительство Австралии и местные жители ежегодно участвуют в кампании по убийству жаб.

«Жаб были выпущены вопреки научным советам того времени, — поясняет Викхейс. – Этого нельзя было делать ни в коем случае, и такой подход совершенно невозможен в современном биоконтроле — вы не выпускаете универсальных, многоядных, позвоночных хищников».

Тростниковая жаба, хоть и яркий, но не единичный пример.

На протяжении всей истории человечества известно как минимум десять случаев, когда биоконтроль становился инвазивным видом.

Во время Второй мировой войны японские и союзные силы выпустили москитовую рыбу, чтобы охотиться на личинок комаров для сокращения малярии среди войск на островах Тихого океана. Маленькие, безобидные на вид рыбки теперь являются инвазивным видом в этом районе, где они быстро рассеялись и вытеснили местные виды. То же самое относится к азиатской божьей коровке, завезенной в Европу для борьбы с тлей.

В результате таких громких провалов, в первой половине 20-го века использование химических средств контроля — пестицидов — вместо биоконтроля набирало обороты.

Но, за некоторыми исключениями, противоречивый образ биоконтроля в значительной степени необоснован.

Количество успешных внедрений биоконтроля превышает количество неудач как минимум в 25 раз.

Виды биоконтроля

Уроки крошечной осы и тростниковой жабы: преимущества и риски биоконтроля

Некоторые исследователи пытаются изменить восприятие биологических средств контроля и считают, что дни пестицидов сочтены.

«Химический контроль решал множество проблем в 1930-х, 1940-х и 1950-х годах, — говорит Буйтенхейс. – Фермерам стало жить намного проще, они могли взять спрей и уничтожить вредителей».

Проблема с химическим контролем заключается в том, что виды вредителей быстро размножаются, а это означает, что вредитель, устойчивый к пестицидам, может очень быстро произвести устойчивое потомство. Производители пестицидов должны постоянно совершенствовать свою продукцию, чтобы не отставать от вредителей — то, что называется «эффектом красной королевы», в честь Красной королевы из «Зазеркалья».

Количество пестицидов, доступных фермерам, также сокращается. В 2018 году три пестицида из класса химических веществ, называемых неоникотиноидами, были полностью запрещены ЕС, поскольку их использование ранее уже строго ограничивали в 2013 год.

«С пестицидами связан целый ряд негативных социальных и экологических факторов, — говорит Викхейс. — От парниковых газов, используемых для производства и распространения химикатов, до последствий для здоровья фермеров и потребителей. Воздействия не ограничиваются только полями или фермой, они усиливаются по всему ландшафту (путем выщелачивания), распространяются через поверхностные воды или пыль, попадают в воздух».

Кэролайн Рид, старший технический руководитель Bioline Agrosciences, британского производителя средств биологического контроля, соглашается. Добавьте к специфике биоконтроля сокращение количества безопасных для использования химикатов, и вы поймете, почему биоконтроль становится все более распространенным направлением. Но как это работает?

Существует три типа биоконтроля: хищники, паразитоиды и патогены. Тростниковые жабы — пример хищного биологического контроля. Они охотятся на тростниковых жуков, но, к сожалению, не слишком разборчивы (многоядны), и в Австралии начали охотиться на других местных насекомых, которые не были вредителями.

Паразитоиды. Часто эти типы биоконтроля представляют собой виды паразитических ос или мух, которые откладывают яйца внутри гусениц или жуков только для того, чтобы образовавшиеся личинки питались и выходили из брюшной полости хозяина, убивая его в процессе.

Патогены могут принимать форму грибов, вирусов или бактерий, которые убивают их хозяина или делают их бесплодными. Они, как правило, нацелены на довольно конкретные виды вредителей, что делает их популярным выбором для современных исследований в области биоконтроля, поскольку существует меньший риск их нападения на другие безвредные виды с непредвиденными последствиями. Хотя, как мы все недавно выяснили, вирусы время от времени довольно успешно перепрыгивают через виды.

Успешные биоконтроли должны иметь высокую скорость воспроизводства, чтобы они могли быстро размножаться при обнаружении вредителя, точно определять, на какие виды они нацелены, и иметь возможность эффективно искать свою жертву.

На практике нет идеального биоконтроля. Вместо этого ученые точно балансируют риски, связанные с каждым из них.

Есть также три способа применения биологического контроля к урожаю: классический, консервативный и расширенный.

Тростниковая жаба является примером (хотя и довольно плохим) классического биоконтроля, когда в окружающую среду вводится новый вид.

Консервативный – когда защищаются те хищники, которые уже существуют в окружающей среде, за счет сохранения их среды обитания.

Так, в одном исследовании по выращиванию капусты там, где была большая доля лугов, окружающих участок капусты, ущерб от питания гусениц был ниже.

По словам исследователей, это, вероятно, связано с большим количеством ос-паразитов в этих средах. Однако в других случаях луга, напротив, способствовали появлению таких вредителей, как тля и блошки.

Таким образом, надо не просто увеличить количество лугов – необходимо тщательно управлять динамикой изменения между сельхозугодьями и дикими землями.

Наконец, в расширенных подходах патоген или паразит вводится в культуру в ключевой момент — возможно, когда вредители начинают размножаться или откладывать яйца, или даже до прибытия вредителя, — и контрольные виды быстро сводят на нет угрозу до того, как их собственная численность сокращается и они тоже вымирают в этой области.

Преимущество данного подхода в том, что вы можете очень точно определить, как бороться с видами вредителей.

«Расширенный контроль очень популярен в тепличном секторе Европы, — говорит Викхейс. — В некоторых областях использование пестицидов нулевое».

Но если раньше биоконтроль применялся в теплицах, то сегодня практика распространилась на другие сектора, такие как цветоводство, виноградарство и выращивание плодов на открытом воздухе, например клубники.

«В Канаде мы провели опрос в 2017/2018 годах, 92% цветоводов используют биоконтроль в качестве основной стратегии борьбы с вредителями, — говорит Буйтенхейс. — Это потрясающая история успеха, которая стала возможной «благодаря» устойчивости вредителей к пестицидам, особенно в Канаде».

Ученые считают, что в дальнейшем и крупные фермеры, и агрохолдинги, выращивающие культуры на больших площадях, переключатся на биоконтроль для своих зерновых и зернобобовых. Эра биопестицидов уже на подходе.

Источник

Загрузка ...