Насекомых-паразитоидов можно массово научить защищать урожай от тли


Одной из самых больших современных проблем человечества является обеспечение продовольственной безопасности для нынешнего и будущих поколений.
Растущий спрос и неуклонный рост населения мира (ожидается, что к 2050 году на Земле будет проживать почти 10 миллиардов человек) требуют увеличения сельхозземель, что может быть проблематичным. Климат меняется, и условиях выращивания стратегически важных урожаев становятся благоприятными далеко не на всех территориях.
Одним из способов увеличить производство будет сокращение потерь урожая, в том числе, из-за вредных насекомых.
Например, на зерновых культурах, таких как рис и кукуруза, которые являются основными продуктами питания для значительной части населения мира, насекомые-вредители уничтожают до 15%.
Распыление химических пестицидов все чаще критикуется общественностью и экологами. И в любом случае, есть опасения, что у насекомых скоро появится устойчивость к инсектицидам.
Сокращение агрохимии в целом было бы полезно для планеты, инсектициды по своей природе являются неустойчивыми: их постоянное использование привело к массовому загрязнению окружающей среды, что негативно сказывается на других обитателях Земли, таких как пчелы, птицы, рыба и домашний скот.
Одновременно растет потребительский спрос на продукты без пестицидного остатка.
Наконец, доступность инсектицидов для борьбы с насекомыми снижается во всем мире из-за значительных изменений в их законодательстве. Таким образом, существует острая необходимость в поиске альтернатив — экологически чистых стратегий защиты сельскохозяйственных культу.
Биологический контроль, при котором популяции насекомых сокращаются за счет использования других насекомых (их естественных врагов), обычно считается устойчивым и экологически обоснованным подходом к защите урожая.
Эти естественные враги часто являются узкоспециализированными и атакуют только определенное количество тесно связанных с ними насекомых-вредителей, уменьшая вероятность непредвиденных побочных эффектов для остальной части местной экосистемы (в отличие от инсектицидов).
Естественные враги также могут быть введены для борьбы с новыми насекомыми-вредителями. Например, естественные насекомые-враги из Европы были введены в Северной Америке для борьбы с нашествием короеда, переносчика болезни, убивающей вязы.
Естественные враги насекомых-вредителей включают хищников, патогены (микроорганизмы: бактерии, грибки и вирусы) и паразитоидов (в основном, это осы или мухи, откладывающие яйца на других насекомых, что в конечном итоге убивает их по мере роста личинок).
Паразитоиды являются наиболее эффективными из этих трех типов, потому что их количество увеличивается гораздо быстрее, чем у других хищников. Кроме того, они являются высокоспециализированными, так как они откладывают яйца только на определенные виды и поэтому оказывают минимальное воздействие на остальную часть экосистемы.
Паразитоиды очень разнообразны и составляют ошеломляющее количество видов (почти 14% всех описанных насекомых). Многие виды в настоящее время массово разводятся коммерчески массового выпуска, чтобы получить немедленный контроль над вредителями, нападающими на сады или теплицы. Но их эффективность должна быть улучшена. Это требует не только увеличения их численности на полях, но и повышения их успеха в поиске пищи.
В поисках пищи или хозяев паразитоиды обычно зависят от визуальных и обонятельных сигналов.
Например, они часто находят жертвы определенных цветах, реагируя на запах и цвет растений. Паразитоиды обладают способностью изучать ассоциации между этими подсказками и наградами, такими как еда, умело используя полученную информацию в следующий раз. Это позволяет им быстрее находить место кормления и, следовательно, увеличивать свой успех в поиске пищи.
Цветочный нектар является идеальной средой обитания для разнообразных микробов, таких как дрожжи, которые не только изменяют свой состав сахаров и аминокислот, но и производят особые ароматы. Такие ароматы, производимые нектарными дрожжами, очень привлекательны для паразитоидов.
Если мы хотим увеличить количество паразитоидам в полевых условиях, нужно больше узнать о том, как микробные сигналы, производимые нектарными дрожжами, влияют на цветочные предпочтения паразитоидов.
Группа ученых поставила эксперимент и выяснила, что, например, паразитоиды тли отдают предпочтение нектару, колонизированному специфическими нектарными дрожжами.
Когда паразитоидов обучали, позволяя им питаться на фильтровальной бумаге, насыщенной дрожжевым ферментированным нектаром, в течение двух минут, что повторялось три раза, они очень хорошо запоминали именно этот источник пищи и впоследствии его искали.
Полученные результаты имеют практическое значение для повышения эффективности паразитоидов для использования в программах биологического контроля тли.
Паразитоиды, благодаря такой высокой способности к обучению, могут быть подвергнуты массовому обучению перед выпуском в полевые условия, чтобы вызвать специфическую реакцию на растворы дрожжей, ферментированных дрожжами, и улучшить свои показатели при поиске пищи и тли.
Такие решения могут быть предложены на станциях кормления, чтобы кормить и удерживать паразитоидные популяции на местах, где естественные источники пищи ограничены. Это, в свою очередь, улучшит эффективность кормления обученных паразитоидов и повысит их общую эффективность в подавлении популяций тли.
Источник: phys.org

Сейчас читают: