Биологическая борьба с вредителями -Biological pest control

Личинки журчалки Syrphus (внизу) питаются тлей (вверху), что делает их естественными агентами биологической борьбы.

Паразитоидная оса ( Cotesia congregata ), взрослая особь с коконами куколки на своем хозяине, табачный роговой червь ( Manduca sexta , зеленый фон), пример агента биологической борьбы с перепончатокрылыми .

Биологический контроль или биоконтроль — это метод борьбы с вредителями , такими как насекомые , клещи , сорняки и болезни растений , с использованием других организмов . Он основан на хищничестве , паразитизме , травоядности или других естественных механизмах, но, как правило, также включает активную роль человека в управлении. Это может быть важным компонентом комплексных программ борьбы с вредителями (IPM).

Существует три основных стратегии биологической борьбы с вредителями: классическая (импортная), при которой вводится естественный враг вредителя в надежде добиться контроля; индуктивный (аугментационный), при котором для быстрой борьбы с вредителями вводят большую популяцию естественных врагов; и прививочный (сохранение), при котором принимаются меры для поддержания естественных врагов путем регулярного восстановления.

Естественные враги насекомых играют важную роль в ограничении плотности потенциальных вредителей. Агенты биологической борьбы, такие как эти, включают хищников , паразитоидов , патогенов и конкурентов . Агенты биологической борьбы с болезнями растений чаще всего называют антагонистами. Агенты биологической борьбы с сорняками включают семенных хищников, травоядных и патогены растений.

Биологический контроль может оказывать побочное воздействие на биоразнообразие в результате нападения на нецелевые виды с помощью любого из вышеперечисленных механизмов, особенно когда вид внедряется без полного понимания возможных последствий.

История

Термин «биологический контроль» впервые был использован Гарри Скоттом Смитом на собрании Тихоокеанского отделения Американской ассоциации экономических энтомологов в 1919 году в Риверсайде, Калифорния . Он получил более широкое распространение благодаря энтомологу Полу Х. Дебаху (1914–1993), который всю свою жизнь занимался вредителями цитрусовых культур. Тем не менее, эта практика ранее использовалась на протяжении веков. Первое сообщение об использовании видов насекомых для борьбы с насекомыми-вредителями происходит из « Наньфан Цаому Чжуан » (南方草木狀Растения южных регионов ) ( около 304 г. н.э. ), приписываемого ботанику из династии Западная Цзинь Цзи Ханю (嵇含) . , 263–307), в которой упоминается, что « люди Цзяочжи продают муравьев и их гнезда, прикрепленные к веткам, похожие на тонкие хлопковые конверты, причем красновато-желтый муравей крупнее обычного. Без таких муравьев южные цитрусовые будут сильно насекомыми» . - поврежден ». Используемые муравьи известны как муравьи хуанган ( хуан = желтый, ган = цитрусовые) муравьи ( Oecophylla smaragdina ). Об этой практике позже сообщил Лин Бяо Лу И (поздняя династия Тан или первые пять династий ), в Цзи Ле Пянь Чжуан Цзису ( Южная династия Сун ), в Книге посадки деревьев Юй Чжэнь Му ( династия Мин ), в книги «Гуандун Син Юй» (17 век), « Лингнань » У Чжэнь Фана (династия Цин), « Сборники Наньюэ» Ли Дяо Юаня и другие.

Методы биологического контроля, какими мы их знаем сегодня, начали появляться в 1870-х годах. В течение этого десятилетия в США энтомолог штата Миссури К.В. Райли и энтомолог штата Иллинойс В. ЛеБарон начали внутри штата перераспределение паразитоидов для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. Первую международную партию насекомого в качестве агента биологической борьбы осуществил Чарльз В. Райли в 1873 году, отправив во Францию хищных клещей Tyroglyphus phylloxera для борьбы с филлоксерой виноградных лоз ( Daktulosphaira vitifoliae ), которая уничтожала виноградные лозы во Франции. Министерство сельского хозяйства США (USDA) инициировало исследования в области классической биологической борьбы после создания в 1881 году Отдела энтомологии под руководством К. В. Райли. Первым завозом паразитоидной осы в Соединенные Штаты был браконид Cotesia glomerata в 1883–1884 годах, завезенный из Европы для борьбы с инвазивной белокочанной бабочкой Pieris rapae . В 1888–1889 годах жук-ведалия, Novius cardinalis , жук-божья коровка, был завезен из Австралии в Калифорнию для борьбы с хлопчатобумажной щитовкой Icerya purchasi . Это стало серьезной проблемой для недавно развитой цитрусовой промышленности в Калифорнии, но к концу 1889 года популяция хлопковой чешуи уже сократилась. Этот большой успех привел к дальнейшему завозу полезных насекомых в США.

В 1905 году Министерство сельского хозяйства США инициировало свою первую крупномасштабную программу биологической борьбы, отправив энтомологов в Европу и Японию для поиска естественных врагов губчатой моли Lymantria dispar dispar и коричневой моли Euproctis chrysorrhoea , инвазивных вредителей деревьев и кустарников. . В результате в США обосновались девять паразитоидов (одиночных ос) губчатой бабочки, семь - бурохвостой бабочки и два хищника обеих бабочек. Хотя эти естественные враги не полностью контролировали губчатую моль, частота, продолжительность и серьезность ее вспышек были снижены, и программа была признана успешной. Эта программа также привела к разработке многих концепций, принципов и процедур для реализации программ биологической борьбы.

Личинки Cactoblastis cactorum питаютсякактусами опунции Opuntia

Кактусы опунции были завезены в Квинсленд , Австралия, в качестве декоративных растений, начиная с 1788 года. Они быстро распространились и к 1920 году покрыли более 25 миллионов гектаров Австралии, увеличиваясь на 1 миллион гектаров в год. Копание, сжигание и дробление оказались бесполезными. Для борьбы с распространением растения были введены два контролирующих агента: кактусовая моль Cactoblastis cactorum и щитовка Dactylopius . Между 1926 и 1931 годами десятки миллионов яиц кактусовой моли были с большим успехом распространены по всему Квинсленду, а к 1932 году большая часть участков опунции была уничтожена.

Первый зарегистрированный случай классической попытки биологической борьбы в Канаде касается паразитоидной осы Trichogramma minutum . Отдельные особи были пойманы в штате Нью-Йорк и выпущены в сады Онтарио в 1882 году Уильямом Сондерсом, квалифицированным химиком и первым директором экспериментальных ферм Доминиона, для борьбы с инвазивным смородиновым червем Nematus ribesii . Между 1884 и 1908 годами первый энтомолог Доминиона Джеймс Флетчер продолжал внедрять другие паразитоиды и патогены для борьбы с вредителями в Канаде.

Виды биологической борьбы с вредителями

Существуют три основные стратегии биологической борьбы с вредителями: завоз (классический биологический контроль), увеличение численности и сохранение.

Импорт

Rodolia cardinalis , жук-ведалия, был завезен из Австралии в Калифорнию в 19 веке, успешно контролируя хлопковую подушковидную чешуйку .

Импорт или классическая биологическая борьба включает внедрение естественных врагов вредителей в новое место, где они не встречаются в природе. Ранние случаи часто были неофициальными и не основывались на исследованиях, а некоторые интродуцированные виды сами становились серьезными вредителями.

Чтобы быть наиболее эффективным в борьбе с вредителями, агенту биологической борьбы требуется способность к колонизации, которая позволяет ему идти в ногу с изменениями среды обитания в пространстве и времени. Контроль максимален, если агент обладает временной устойчивостью, так что он может поддерживать свою популяцию даже при временном отсутствии целевого вида, и если он является оппортунистическим собирателем, что позволяет ему быстро использовать популяцию вредителей.

Одним из первых успехов была борьба с Icerya purchasi (чешуя хлопчатобумажной подушки) в Австралии с использованием хищного насекомого Rodolia cardinalis (жука-ведалии). Этот успех был повторен в Калифорнии с использованием жука и паразитоидной мухи Cryptochaetum iceryae . Другие успешные случаи включают контроль над Antonina graminis в Техасе с помощью Neodusmetia sangwani в 1960-х годах.

Ущерб от Hypera postica , люцернового долгоносика, серьезного интродуцированного вредителя кормов, был существенно снижен за счет интродукции естественных врагов. Через 20 лет после их интродукции популяция долгоносиков в районах выращивания люцерны , обработанных от люцернового долгоносика на северо-востоке США, оставалась на 75 процентов ниже.

Инвазивный вид Alternanthera philoxeroides (аллигаторовый сорняк) контролировали во Флориде (США) путем интродукции аллигаторового сорняка-блошки .

Аллигатор сорняк был завезен в Соединенные Штаты из Южной Америки . Он укореняется на мелководье, мешая судоходству , орошению и борьбе с наводнениями . Аллигаторная блошка и два других биологических средства борьбы были выпущены во Флориде , что значительно сократило площадь земли, покрытой растением. Другой водный сорняк, гигантская сальвиния ( Salvinia molesta ), является серьезным вредителем, покрывающим водные пути, уменьшающим поток воды и наносящим вред местным видам. Борьба с сальвиновым долгоносиком ( Cyrtobagous salviniae ) и сальвиновым стеблевым мотыльком ( Samea multiplicalis ) эффективна в теплом климате, а в Зимбабве за двухлетний период было достигнуто 99% контроля над сорняком.

Небольшие промышленно разводимые паразитоидные осы Trichogramma ostriniae обеспечивают ограниченную и неравномерную борьбу с европейским кукурузным мотыльком ( Ostrinia nubilalis ) , серьезным вредителем. Осторожные составы бактерий Bacillus thuringiensis более эффективны. Комплексный контроль O. nubilalis, высвобождающий Tricogramma brassicae (яичный паразитоид), а затем и Bacillus thuringiensis subs. курстаки (эффект ларвицида) уменьшают ущерб от вредителей лучше, чем обработка инсектицидами

Популяция Levuana iridescens , мотылька Levuana, серьезного вредителя кокосовых орехов на Фиджи , была поставлена под контроль с помощью классической программы биологической борьбы в 1920-х годах.

Аугментация

Hippodamia convergens , конвергентная божья коровка, обычно продается для биологической борьбы с тлей .

Аугментация включает в себя дополнительное высвобождение естественных врагов, которые встречаются в определенной области, увеличивая там естественное население. При инокулятивном выпуске небольшое количество контрольных агентов высвобождается через определенные промежутки времени, чтобы позволить им размножаться, в надежде установить более долгосрочный контроль и, таким образом, снизить уровень вредителя до низкого уровня, представляя собой профилактику, а не лечение. При затоплении, напротив, высвобождается большое количество вредителей в надежде быстро сократить популяцию вредоносных вредителей и решить уже возникшую проблему. Аугментация может быть эффективной, но ее эффективность не гарантируется и зависит от точных деталей взаимодействия между каждым вредителем и агентом борьбы.

Пример инокулятивного выпуска происходит при выращивании нескольких культур в теплицах . Периодические выпуски паразитоидной осы Encarsia formosa используются для борьбы с оранжерейной белокрылкой , а хищный клещ Phytoseiulus persimilis используется для борьбы с двупятнистым паутинным клещом.

Яйца паразита трихограммы часто выбрасывают наводнениями для борьбы с вредоносной молью. В настоящее время введен новый способ сброса затопления, т. е. использование дронов. Яичные паразитоиды могут находить яйца целевого хозяина с помощью нескольких сигналов. Кайромоны были обнаружены на чешуе моли. Точно так же Bacillus thuringiensis и другие микробные инсектициды используются в достаточно больших количествах для быстрого эффекта. Рекомендуемые нормы внесения трихограммы в овощные или полевые культуры варьируются от 5 000 до 200 000 на акр (от 1 до 50 на квадратный метр) в неделю в зависимости от уровня заражения вредителями. Точно так же нематоды , убивающие насекомых (которые являются энтомопатогенными), высвобождаются в количестве миллионов и даже миллиардов на акр для борьбы с некоторыми почвенными насекомыми-вредителями.

Сохранение

Сохранение существующих естественных врагов в окружающей среде является третьим методом биологической борьбы с вредителями. Естественные враги уже адаптированы к среде обитания и к целевому вредителю, и их сохранение может быть простым и рентабельным, например, когда культурные растения, производящие нектар, выращиваются на границах рисовых полей. Они обеспечивают нектар для поддержки паразитоидов и хищников цикадок-вредителей и оказались настолько эффективными (снижая плотность вредителей в 10 или даже 100 раз), что фермеры распыляли на 70% меньше инсектицидов и получали повышение урожайности на 5%. Точно так же было обнаружено, что хищники тли присутствуют в дерновых травах у изгородей на границе полей в Англии, но они распространяются слишком медленно, чтобы достичь центра полей. Борьба была улучшена за счет посадки полосы дерновинных трав шириной в метр в центре поля, что позволило тлям-хищникам зимовать там.

Перевернутый цветочный горшок, наполненный соломой для привлечения уховерток .

Системы земледелия могут быть изменены в пользу естественных врагов, что иногда называют манипулированием средой обитания. Обеспечение подходящей среды обитания, такой как лесополоса , живая изгородь или берег для жуков , где могут жить и размножаться полезные насекомые, такие как осы-паразиты, может помочь обеспечить выживание популяций естественных врагов. Такие простые вещи, как оставление слоя опавших листьев или мульчи на месте, обеспечивают подходящий источник пищи для червей и обеспечивают убежище для насекомых, в свою очередь, являясь источником пищи для таких полезных млекопитающих, как ежи и землеройки . Компостные кучи и штабеля древесины могут служить убежищем для беспозвоночных и мелких млекопитающих. Высокая трава и пруды поддерживают земноводных. Если осенью не удалять отмершие однолетние и незимостойкие растения, насекомые могут использовать их полые стебли зимой. В Калифорнии черносливные деревья иногда сажают на виноградниках, чтобы обеспечить улучшенную среду обитания для зимовки или убежище для основных паразитоидов-вредителей винограда. Также иногда используются искусственные укрытия в виде деревянных гробов, ящиков или цветочных горшков , особенно в садах, чтобы сделать посевные площади более привлекательными для естественных врагов. Например, уховертки являются естественными хищниками, которых можно поощрять в саду, подвешивая вверх дном цветочные горшки, наполненные соломой или древесной шерстью . Поощрить зеленых златоглазок можно с помощью пластиковых бутылок с открытым дном и рулоном картона внутри. Скворечники позволяют гнездиться насекомоядным птицам; самых полезных птиц можно привлечь, выбрав отверстие, достаточно большое для нужных видов.

При производстве хлопка замена инсектицидов широкого спектра действия селективными мерами борьбы, такими как Bt-хлопок, может создать более благоприятную среду для естественных врагов вредителей хлопка благодаря снижению риска воздействия инсектицидов. Такие хищники или паразитоиды могут контролировать вредителей, не затронутых белком Bt . Снижение качества и численности добычи, связанное с усиленным контролем со стороны Bt-хлопка, также может в некоторых случаях косвенно снижать популяции естественных врагов, но процент вредителей, съеденных или паразитирующих на Bt- и не-Bt-хлопчатнике, часто одинаков.

Агенты биологической борьбы

Хищники

Хищных златоглазок можно приобрести у дилеров биоконтроля.

Хищники - это в основном свободноживущие виды, которые непосредственно потребляют большое количество добычи в течение всей своей жизни. Учитывая, что многие основные вредители сельскохозяйственных культур являются насекомыми, многие из хищников, используемых в биологической борьбе, являются насекомоядными видами. Божьи коровки и, в частности, их личинки, активные в период с мая по июль в северном полушарии, являются ненасытными хищниками тлей , а также поедают клещей , щитовок и мелких гусениц . Пятнистая божья коровка ( Coleomegilla maculata ) также способна питаться яйцами и личинками колорадского жука ( Leptinotarsa decemlineata ).

Личинки многих видов журчалок в основном питаются тлей , одна личинка за свою жизнь съедает до 400 особей. Их эффективность в технических культурах не изучалась.

Бегущий паук-краб Philodromus cespitum также активно охотится на тлю и действует как агент биологической борьбы в европейских фруктовых садах.

Хищная оса Polistes ищет коробочных червей или других гусениц на хлопковом растении.

Несколько видов энтомопатогенных нематод являются важными хищниками насекомых и других беспозвоночных вредителей. Энтомопатогенные нематоды образуют устойчивую к стрессу стадию, известную как инвазионная молодь. Они распространяются в почве и заражают подходящих насекомых-хозяев. Попадая в насекомое, они перемещаются в гемолимфу , где восстанавливаются из застойного состояния развития и высвобождают своих бактериальных симбионтов . Бактериальные симбионты размножаются и выделяют токсины, которые затем убивают насекомое-хозяин. Phasmarhabditis hermaphrodita — микроскопическая нематода , убивающая слизней. Его сложный жизненный цикл включает в себя свободноживущую инфекционную стадию в почве, где он становится связанным с патогенными бактериями, такими как Moraxella osloensis . Нематода проникает в слизняка через заднюю область мантии, после чего питается и размножается внутри, но убивают слизняка бактерии. Нематода коммерчески доступна в Европе и применяется путем полива влажной почвы. Энтомопатогенные нематоды имеют ограниченный срок хранения из-за их ограниченной устойчивости к высоким температурам и засушливым условиям. Тип почвы, на которую они наносятся, также может ограничивать их эффективность.

К видам, используемым для борьбы с паутинными клещами , относятся хищные клещи Phytoseiulus persimilis , Neoseilus californicus и Amblyseius cucumeris , хищная мошка Feltiella acarisuga и божья коровка Stethorus punctillum . Жук Orius insidiosus успешно применялся против двупятнистого паутинного клеща и западного цветочного трипса ( Frankliniella occidentalis ).

Хищники, в том числе Cactoblastis cactorum (упомянутый выше), также могут использоваться для уничтожения инвазивных видов растений. В качестве другого примера можно использовать ядовитую моль болиголова ( Agonopterix alstroemeriana) для борьбы с ядовитым болиголовом ( Conium maculatum ). На личиночной стадии моль строго поедает свое растение-хозяин, ядовитый болиголов и может существовать в количестве сотен личинок на отдельное растение-хозяин, уничтожая большие участки болиголова.

Оса -паразитоид Aleiodes indiscretus, паразитирующая на гусенице губчатой моли , серьезном вредителе лесного хозяйства.

В отношении грызунов-вредителей кошки являются эффективным биологическим средством борьбы при использовании в сочетании с сокращением «убежищ» / укрытий . Хотя кошки эффективны в предотвращении «взрыва популяции» грызунов , они не эффективны в устранении ранее существовавших серьезных инвазий. Амбарные совы также иногда используются в качестве биологической борьбы с грызунами. Хотя количественных исследований эффективности сипух для этой цели не проводилось, они являются известными хищниками грызунов, которых можно использовать в дополнение к кошкам или вместо них; их можно поощрить на территорию с гнездовыми ящиками.

В Гондурасе, где комар Aedes aegypti был переносчиком лихорадки денге и других инфекционных заболеваний, была предпринята попытка биологической борьбы в рамках плана действий сообщества; копеподы , детеныши черепах и молодь тилапии были добавлены в колодцы и резервуары, где были уничтожены размножающиеся комары и личинки комаров.

Даже среди членистоногих, которых обычно считают обязательными хищниками животных (особенно других членистоногих), растительные источники пищи ( нектар и, в меньшей степени, пыльца ) часто являются полезными дополнительными источниками. В одном исследовании было замечено, что взрослая особь Adalia bipunctata (хищник и обычный биологический контроль Ephestia kuehniella ) может выживать на цветках, но никогда не завершает свой жизненный цикл , поэтому был проведен метаанализ, чтобы найти такую общую тенденцию в ранее опубликованных данных, если оно существовало. В некоторых случаях цветочные ресурсы просто необходимы. В целом, цветочные ресурсы (и их имитация, например, сахарная вода) увеличивают продолжительность жизни и плодовитость , а это означает, что даже численность популяции хищников может зависеть от изобилия пищи, не являющейся добычей. Таким образом, поддержание популяции биоконтроля — и успех — могут зависеть от близлежащих цветов.

паразитоиды

Паразитоиды откладывают яйца на тело насекомого-хозяина или в него, которое затем используется в качестве пищи для развивающихся личинок. Хозяин в конечном итоге убит. Большинство паразитоидов насекомых — это осы или мухи , и многие из них имеют очень узкий круг хозяев. Наиболее важными группами являются осы-ихневмониды , которые в основном используют гусениц в качестве хозяев; осы-бракониды , нападающие на гусениц и широкий спектр других насекомых, включая тлей; хальцидоидные осы , паразитирующие на яйцах и личинках многих видов насекомых; и тахиновые мухи , которые паразитируют на широком круге насекомых, включая гусениц, взрослых и личинок жуков, а также настоящих клопов . Паразитоиды наиболее эффективны в сокращении популяций вредителей, когда их организмы-хозяева имеют ограниченные убежища , чтобы спрятаться от них.

Encarsia formosa , широко используемая в тепличном садоводстве, была одним из первых разработанных агентов биологической борьбы.

Жизненные циклы оранжерейной белокрылки и ее паразитоидной осы Encarsia formosa

Паразитоиды являются одними из наиболее широко используемых агентов биологической борьбы. С коммерческой точки зрения существует два типа систем выращивания: краткосрочная суточная производительность с высоким производством паразитоидов в день и долгосрочная система с низкой суточной производительностью. В большинстве случаев производство должно быть согласовано с соответствующими датами выпуска, когда будут доступны восприимчивые виды-хозяева на подходящей стадии развития. Более крупные производственные предприятия производят продукцию на годовой основе, в то время как некоторые предприятия производят продукцию только сезонно. Помещения для выращивания обычно находятся на значительном расстоянии от места, где агенты должны использоваться в полевых условиях, и транспортировка паразитоидов от места производства до места использования может вызвать проблемы. Условия доставки могут быть слишком жаркими, и даже вибрации от самолетов или грузовиков могут негативно повлиять на паразитоидов.

Encarsia formosa - это маленькая оса-паразитоид, атакующая белокрылок , питающихся соком насекомых, которые могут вызывать увядание и черную сажистую плесень в тепличных овощных и декоративных культурах. Он наиболее эффективен при борьбе с инвазиями низкого уровня, обеспечивая защиту в течение длительного периода времени. Оса откладывает яйца в молодые «чешуйки» белокрылки, окрашивая их в черный цвет по мере окукливания личинок паразита. Gonatocerus ashmeadi ( Hymenoptera : Mymaridae ) был интродуцирован для борьбы со стекловидным снайпером Homalodisca vitripennis (Hemiptera: Cicadellidae ) во Французской Полинезии и успешно контролировал ~95% плотности вредителей.

Листовертка еловая восточная является примером вредителя пихтовых и еловых лесов. Птицы являются естественной формой биологической борьбы, но Trichogramma minutum , вид паразитических ос, исследовался как альтернатива более спорным химическим средствам борьбы.

Существует ряд недавних исследований, посвященных устойчивым методам борьбы с городскими тараканами с помощью ос-паразитов. Поскольку большинство тараканов остаются в канализационной системе и защищенных местах, недоступных для инсектицидов, использование ос-активных охотников — это стратегия, направленная на сокращение их популяции.

Патогены

Патогенные микроорганизмы включают бактерии , грибы и вирусы . Они убивают или истощают своего хозяина и относительно специфичны для хозяина. Различные микробные болезни насекомых встречаются в природе, но могут также использоваться в качестве биологических пестицидов . Когда эти вспышки происходят естественным образом, эти вспышки зависят от плотности, поскольку они обычно возникают только по мере того, как популяции насекомых становятся более плотными.

Использование патогенов против водных сорняков было неизвестно до новаторского предложения 1972 года Зеттлера и Фримана. До этого момента против водяных сорняков не применялись никакие средства биоконтроля. В своем обзоре возможностей они отметили отсутствие интереса и информации до сих пор и перечислили то, что было известно о вредителях вредителей - будь то патогены или нет. Они предположили, что это должно быть относительно просто для применения так же, как и другие средства биоконтроля. И действительно, в последующие десятилетия те же самые методы биоконтроля, которые являются обычными на суше, стали обычным явлением и в воде.

Бактерии

Бактерии, используемые для биологической борьбы, заражают насекомых через их пищеварительный тракт, поэтому они предлагают лишь ограниченные возможности для борьбы с насекомыми с сосущими частями рта, такими как тли и щитовки. Bacillus thuringiensis , обитающая в почве бактерия, является наиболее широко применяемым видом бактерий, используемых для биологической борьбы, по крайней мере, с четырьмя подвидами, используемыми против чешуекрылых ( мотылек , бабочек ), жесткокрылых (жук) и двукрылых (настоящая муха) насекомых-вредителей. . Бактерия доступна для органических фермеров в пакетиках с высушенными спорами, которые смешивают с водой и распыляют на уязвимые растения, такие как крестоцветные и фруктовые деревья . Гены B. thuringiensis также были включены в трансгенные культуры , благодаря чему растения экспрессируют некоторые токсины бактерий, которые представляют собой белки . Они придают устойчивость к насекомым-вредителям и, таким образом, снижают потребность в использовании пестицидов. Если вредители выработают устойчивость к токсинам этих культур, B. thuringiensis станет бесполезной и для органического земледелия. Бактерия Paenibacillus popilliae , вызывающая болезнь молочных спор, оказалась полезной для борьбы с японским жуком , убивающим личинки. Он очень специфичен для видов-хозяев и безвреден для позвоночных и других беспозвоночных.

Bacillus spp., флуоресцентные псевдомонады и стрептомицеты являются средствами контроля различных грибковых патогенов.

Грибы

Зеленая персиковая тля , самостоятельный вредитель и переносчик вирусов растений, погибает от грибка Pandora neoaphidis ( Zygomycota : Entomophthorales ). Масштабная линейка = 0,3 мм.

Энтомопатогенные грибы , вызывающие заболевания у насекомых, включают не менее 14 видов, поражающих тлей . Beauveria bassiana производится серийно и используется для борьбы с широким спектром насекомых-вредителей, включая белокрылок , трипсов , тлей и долгоносиков . Леканициллиум spp. применяются против белокрылки, трипсов и тли. Метаризиум spp. используются против вредителей, включая жуков, саранчу и других кузнечиков, полужесткокрылых и паутинных клещей . Paecilomyces fumosoroseus эффективен против белокрылок, трипсов и тлей; Purpureocillium lilacinus используется против галловых нематод , а 89 видов Trichoderma — против некоторых патогенов растений. Trichoderma viride применялась против болезни голландского вяза и показала некоторый эффект в подавлении серебристой листвы , болезни косточковых культур, вызываемой патогенным грибком Chondrostereum purpureum .

Патогенные грибы могут контролироваться другими грибами, бактериями или дрожжами, такими как: Gliocladium spp., микопаразитические Pythium spp., двуядерные типы Rhizoctonia spp. и Laetisaria spp.

Грибы Cordyceps и Metacordyceps используются против широкого спектра членистоногих. Энтомофаги эффективны против таких вредителей, как зеленая персиковая тля .

Несколько представителей Chytridiomycota и Blastocladiomycota были исследованы в качестве агентов биологической борьбы. Synchytrium solstitiale из Chytridiomycota рассматривается как средство борьбы с желтым звездчатым чертополохом ( Centaurea solstitialis ) в Соединенных Штатах.

Вирусы

Бакуловирусы специфичны для отдельных видов насекомых-хозяев, и было показано, что они полезны в биологической борьбе с вредителями. Например, вирус мультикапсида ядерного полиэдроза Lymantria dispar использовался для опрыскивания больших участков леса в Северной Америке, где личинки губчатой моли вызывают серьезную дефолиацию. Личинки моли погибают от вируса, который они съели, и умирают, а распадающиеся трупы оставляют вирусные частицы на листве, чтобы заразить других личинок.

Вирус млекопитающих, вирус геморрагической болезни кроликов, был завезен в Австралию, чтобы попытаться контролировать там европейские популяции кроликов . Он вырвался из карантина и распространился по стране, убив большое количество кроликов. Очень молодые животные выживали, со временем передавая иммунитет своему потомству и в конечном итоге создавая устойчивую к вирусу популяцию. Интродукция в Новую Зеландию в 1990-х годах поначалу была столь же успешной, но десять лет спустя иммунитет развился, и популяции вернулись к уровням, существовавшим до RHD.

РНК- миковирусы являются средствами контроля различных грибковых патогенов.

Оомикота

Lagenidium giganteum — переносимая водой плесень, паразитирующая на личиночной стадии комаров. При попадании в воду подвижные споры избегают неподходящих видов-хозяев и ищут подходящих хозяев-личинок комаров. Преимущество этой формы заключается в том, что она находится в состоянии покоя, устойчива к высыханию и медленно высвобождается в течение нескольких лет. К сожалению, он чувствителен ко многим химическим веществам, используемым в программах борьбы с комарами.

Конкуренты

Бобовая лоза Mucuna pruriens используется в странах Бенина и Вьетнама в качестве биологического средства борьбы с проблематичной травой Imperata cylindrica : лиана чрезвычайно энергична и подавляет соседние растения, вытесняя их за пространство и свет. Говорят, что Mucuna pruriens не является инвазивной за пределами своей возделываемой территории. Desmodium uncinatum можно использовать в двухтактном земледелии для борьбы с паразитическим растением ведьминой травой ( стригой ).

Австралийская кустарниковая муха Musca vetustissima является основным неприятным вредителем в Австралии, но местные редуценты, обитающие в Австралии, не приспособлены к питанию коровьим навозом, где размножаются кустарниковые мухи. Поэтому в рамках Австралийского проекта по навозным жукам (1965–1985), возглавляемого Джорджем Борнемиссой из Организации научных и промышленных исследований Содружества , было выпущено сорок девять видов навозных жуков , чтобы уменьшить количество навоза и, следовательно, также потенциальные места размножения навозных жуков. летать.

Комбинированное использование паразитоидов и возбудителей

В случаях массового и сильного заражения инвазионными вредителями часто применяют комбинированные методы борьбы с вредителями. Примером может служить изумрудная ясеневая златка Agrilus planipennis , инвазивный жук из Китая , который уничтожил десятки миллионов ясеней в своем интродуцированном ареале в Северной Америке . В рамках кампании против него с 2003 года американские ученые и Китайская академия лесного хозяйства занимались поиском его естественных врагов в дикой природе, что привело к открытию нескольких паразитоидных ос, а именно Tetrastichus planipennisi, стадного личиночного эндопаразитоида, Oobius agrili , одиночного , партеногенный яичный паразитоид, и Spathius agrili , стадный личиночный эктопаразитоид. Они были завезены и выпущены в Соединенных Штатах Америки в качестве возможного средства биологической борьбы с изумрудной пепельной златкой. Первоначальные результаты в отношении Tetrastichus planipennisi оказались многообещающими, и в настоящее время он выпускается вместе с Beauveria bassiana , грибковым патогеном с известными инсектицидными свойствами.

Целевые вредители

Грибковые вредители

Botrytis cinerea на салате , Fusarium spp. и Penicillium claviforme , на винограде и землянике - Trichoderma spp., на землянике - Cladosporium herbarum , на пекинской капусте - Bacillus brevis , а на различных других культурах - различными дрожжами и бактериями. Sclerotinia sclerotiorum с помощью нескольких средств биоконтроля грибов. Грибковое заражение стручков стручковой фасоли Trichoderma hamatum, если до или одновременно с инфекцией. Cryphonectria parasitica , Gaeumannomyces graminis , Sclerotinia spp. и Ophiostoma novo-ulmi вирусами. Различные мучнистые росы и ржавчины , вызванные различными видами Bacillus spp. и флуоресцентные псевдомонады . Colletotrichum orbiculare сам по себе подавляет дальнейшее заражение, если с ним манипулировать для создания системной устойчивости, индуцированной растениями , путем заражения самого нижнего листа.

Сложности

Многие из наиболее важных вредителей представляют собой экзотические инвазивные виды, которые наносят серьезный ущерб сельскому хозяйству, садоводству, лесному хозяйству и городской среде. Они, как правило, прибывают без своих совместно эволюционировавших паразитов, патогенов и хищников, и, убегая от них, популяция может резко возрасти. Импорт естественных врагов этих вредителей может показаться логичным шагом, но это может иметь непредвиденные последствия ; нормативные акты могут оказаться неэффективными и могут иметь непредвиденные последствия для биоразнообразия, а внедрение методов может оказаться сложным из-за отсутствия знаний у фермеров и производителей.

Побочные эффекты

Биологический контроль может воздействовать на биоразнообразие через хищничество, паразитизм, патогенность, конкуренцию или другие нападения на нецелевые виды. Введенный контроль не всегда нацелен только на предполагаемые виды вредителей; он также может быть нацелен на местные виды. На Гавайях в 1940-х годах осы-паразиты были завезены для борьбы с чешуекрылыми вредителями, и осы все еще встречаются там сегодня. Это может оказать негативное влияние на местную экосистему; однако диапазон хозяев и воздействие необходимо изучить, прежде чем заявлять об их воздействии на окружающую среду.

Тростниковая жаба (завезенная в Австралию в 1935 г.) распространилась с 1940 по 1980 г.: она была неэффективна в качестве средства борьбы. Его распространение продолжает расширяться с 1980 года.

Позвоночные животные, как правило, являются универсальными кормушками и редко становятся хорошими агентами биологической борьбы; многие из классических случаев «неудачного биоконтроля» связаны с позвоночными. Например, тростниковая жаба ( Rhinella marina ) была намеренно завезена в Австралию для борьбы с серым тростниковым жуком ( Dermolepida albohirtum ) и другими вредителями сахарного тростника. 102 жабы были доставлены с Гавайев и разведены в неволе, чтобы увеличить их численность, пока в 1935 году их не выпустили на поля сахарного тростника в тропическом севере. Позже было обнаружено, что жабы не могли прыгать очень высоко и поэтому не могли есть тростник. жуки, оставшиеся на верхних стеблях тростниковых растений. Однако жаба процветала, питаясь другими насекомыми, и вскоре очень быстро распространилась; он захватил родную среду обитания амфибий и принес чужеродные болезни местным жабам и лягушкам , резко сократив их популяцию. Кроме того, когда ей угрожают или берут на руки, тростниковая жаба выделяет яд из околоушных желез на плечах; Местные австралийские виды, такие как гоанны , тигровые змеи , динго и северные куоллы , которые пытались съесть жабу, были ранены или убиты. Однако недавно были получены некоторые свидетельства того, что местные хищники адаптируются как физиологически, так и путем изменения своего поведения, поэтому в долгосрочной перспективе их популяция может восстановиться.

Rhinocyllus conicus , долгоносик, питающийся семенами, был завезен в Северную Америку для борьбы с экзотическим мускусным чертополохом ( Carduus nutans ) и канадским чертополохом ( Cirsium arvense ). Однако долгоносик также нападает на местный чертополох, нанося вред таким видам, как эндемичный чертополох Платте ( Cirsium neomexicanum ), выбирая более крупные растения (что сокращает генофонд), снижает производство семян и, в конечном итоге, угрожает выживанию вида. Точно так же долгоносик Larinus planus также использовался для борьбы с канадским чертополохом , но он также повреждал и другие виды чертополоха. Сюда входит один вид, классифицированный как находящийся под угрозой исчезновения.

Маленький азиатский мангуст ( Herpestus javanicus ) был завезен на Гавайи , чтобы контролировать популяцию крыс . Однако мангусты вели дневной образ жизни, а крысы появлялись ночью; поэтому мангусты охотились на эндемичных птиц Гавайев , особенно на их яйца , чаще, чем на крыс, и теперь и крысы, и мангусты угрожают птицам. Это введение было предпринято без понимания последствий такого действия. В то время не существовало никаких правил, и более тщательная оценка должна предотвратить такие выпуски сейчас.

Крепкая и плодовитая восточная рыба-москит ( Gambusia holbrooki ) родом из юго-восточной части Соединенных Штатов и была завезена по всему миру в 1930-х и 40-х годах для питания личинками комаров и, таким образом, борьбы с малярией . Однако он процветал за счет местных видов, вызывая сокращение численности эндемичных рыб и лягушек из-за конкуренции за пищевые ресурсы, а также из-за поедания их яиц и личинок. В Австралии обсуждается борьба с рыбой-москитом; в 1989 году исследователи А.Х.Артингтон и Л.Л.Ллойд заявили, что «биологический контроль популяции выходит далеко за рамки нынешних возможностей».

Образование производителей

Потенциальным препятствием для принятия биологических мер борьбы с вредителями является то, что производители могут предпочесть привычное использование пестицидов. Однако пестициды имеют нежелательные эффекты, включая развитие устойчивости у вредителей и уничтожение естественных врагов; это, в свою очередь, может привести к вспышкам вредителей других видов, отличных от тех, на которые изначально нацелены, и на сельскохозяйственных культурах на расстоянии от тех, которые были обработаны пестицидами. Один из методов расширения применения методов биоконтроля производителями заключается в том, чтобы позволить им учиться на практике, например, показывая им простые полевые эксперименты, позволяя им наблюдать живое хищничество вредителей или демонстрации паразитирующих вредителей. На Филиппинах опрыскивание гусениц папоротника в начале сезона было обычной практикой, но производителей просили следовать «эмпирическому правилу» не опрыскивать листовертку в течение первых 30 дней после пересадки; участие в этом привело к сокращению использования инсектицидов на 1/3 и изменению отношения производителей к использованию инсектицидов.

Связанные методы

С биологической борьбой с вредителями связана техника введения стерильных особей в аборигенную популяцию какого-либо организма. Этот метод широко практикуется с насекомыми : большое количество самцов, стерилизованных радиацией , выпускается в окружающую среду, которые продолжают конкурировать с местными самцами за самок. Те самки, которые совокупляются со стерильными самцами, откладывают бесплодные яйца, что приводит к уменьшению размера популяции. Со временем при повторных интродукциях стерильных самцов это могло привести к значительному уменьшению размера популяции организма. Аналогичный метод недавно был применен к сорнякам с использованием облученной пыльцы, в результате чего семена деформировались и не проросли.

Смотрите также

дальнейшее чтение

Общий

Виденманн, Р. (2000). Введение в биологический контроль. Архивировано 10 августа 2011 г. в Wayback Machine . Среднезападный институт биологического контроля, Иллинойс.
Коуи, Р. Х. (2001). «Могут ли улитки когда-либо быть эффективными и безопасными агентами биоконтроля?» (PDF) . Международный журнал по борьбе с вредителями . 47 (1): 23–40. CiteSeerX 10.1.1.694.2798 . дои : 10.1080/09670870150215577 . S2CID 51510769 . Архивировано из оригинала (PDF) 11 октября 2010 г .. Проверено 7 апреля 2010 г. .
Кук, Р. Джеймс (сентябрь 1993 г.). «Более широкое использование интродуцированных микроорганизмов для биологической борьбы с патогенами растений». Ежегодный обзор фитопатологии . 31 (1): 53–80. doi : 10.1146/annurev.py.31.090193.000413 . PMID 18643761 .
Конгресс США, Управление по оценке технологий (1995 г.). «Биологически обоснованные технологии борьбы с вредителями» (PDF) . Ота-Энв-636 .
Феликс Вэкерс; Пол ван Рейн и Ян Брюин (2005). Растительная пища для плотоядных насекомых – защитный мутуализм и его применение . Издательство Кембриджского университета, 2005. ISBN. 978-0-521-81941-1.

Воздействие на местное биоразнообразие

Перейра, MJ; и другие. (1998). «Сохранение естественной растительности на Азорских островах». Бол. Мус. Муник. Фуншал . 5 : 299–305.
Уиден, ЧР; Шелтон, AM; Хоффман, член парламента, Биологический контроль: Путеводитель по естественным врагам в Северной Америке .
Тростниковая жаба: тематическое исследование . 2003.
Хамфри, Дж. и Хаятт. 2004. Австралийская лаборатория здоровья животных CSIRO. Биологическая борьба с тростниковой жабой Bufo marinus в Австралии
Кори, Дж.; Майерс, Дж. (2000). «Прямые и косвенные экологические эффекты биологического контроля». Тенденции в экологии и эволюции . 15 (4): 137–139. doi : 10.1016/s0169-5347(99)01807-8 .
Джонсон, М. 2000. Природа и объем биологического контроля. Биологическая борьба с вредителями .

Экономические эффекты

Гриффитс, GJK (2007). «Эффективность и экономика приютов для сохранения». Биологический контроль . 45 : 200–209. doi : 10.1016/j.biocontrol.2007.09.002 .
Коллиер, Т .; Стенвика, Р. (2003). «Критическая оценка дополнительного биологического контроля». Экономика аугментации . 31 (2): 245–256. doi : 10.1016/j.biocontrol.2004.05.001 .

Languages

In other projects