Естествен контрол на вредителите: Биологични методи за управление за един устойчив свят

В епоха на нарастваща екологична осъзнатост и загриженост относно отрицателните въздействия на синтетичните пестициди, биологичният контрол на вредителите се очертава като жизнен и устойчив подход за управление на вредителите. Този метод използва силата на самата природа, като използва полезни организми за регулиране на популациите на вредителите. За разлика от конвенционалните методи, които разчитат на химически интервенции, биологичният контрол предлага по-екологично и дългосрочно решение, допринасяйки за по-здрави екосистеми и по-безопасни системи за производство на храни в целия свят. Това изчерпателно ръководство изследва принципите, методите, ползите и предизвикателствата на биологичния контрол на вредителите, предоставяйки практически прозрения както за професионалисти, така и за ентусиасти, които се стремят да приемат по-устойчиви практики.

Какво е биологичен контрол на вредителите?

Биологичният контрол на вредителите, известен още като биоконтрол, е използването на живи организми за потискане на популациите на вредителите. Тези организми, наричани биоконтролни агенти, включват хищници, паразитоиди, патогени и конкуренти. Основната цел на биологичния контрол е да се намали броят на вредителите до приемливи нива, като се предотврати причиняването на икономически щети или рискове за здравето, като същевременно се сведе до минимум вредата за околната среда и нецелевите организми.

Ключови принципи на биологичния контрол

• Консервация: Защита и подобряване на съществуващите популации на естествени врагове, които вече присъстват в околната среда.
• Аугментация (Допълване): Допълване на съществуващите популации на естествени врагове чрез освобождаване на допълнителни индивиди, периодично или масово.
• Интродукция (Класически биологичен контрол): Въвеждане на естествени врагове от родния регион на вредителя в нова област, където вредителят се е установил без своите естествени контроли.

Видове биоконтролни агенти

Ефективността на биологичния контрол на вредителите до голяма степен зависи от внимателния подбор и прилагане на подходящи биоконтролни агенти. Тези агенти могат да бъдат широко класифицирани в следните категории:

Хищници

Хищниците са организми, които убиват и консумират множество жертви през живота си. Те играят важна роля в регулирането на популациите на вредителите в различни екосистеми.

Примери:

• Калинки (Coccinellidae): Калинките са ненаситни хищници на листни въшки, щитоносни въшки, паяжинообразуващи акари и други насекоми с меки тела. Те се използват широко в градини, оранжерии и земеделски полета по целия свят. Например, в много европейски страни освобождаването на калинки е обичайна практика в биологичното земеделие за контрол на нападенията от листни въшки по култури като зеленчуци и плодове.
• Златоочици (Chrysopidae): Ларвите на златоочиците са ефективни хищници на листни въшки, трипси, белокрилки и други малки насекоми. Те се предлагат в търговската мрежа и могат да бъдат освободени в оранжерии и градини за контрол на широк спектър от вредители. В Северна Америка златоочиците често се използват в програми за интегрирано управление на вредителите (IPM) в овощни градини и лозя.
• Хищни акари (Phytoseiidae): Тези акари са специализирани хищници на паяжинообразуващи акари и други растителноядни акари. Те се използват често в оранжерии и разсадници за контрол на нападенията от акари по декоративни растения и култури. Например, в Нидерландия хищните акари се използват широко в оранжерийното градинарство за управление на паяжинообразуващи акари по култури като домати и краставици.
• Бръмбари бегачи (Carabidae): Тези бръмбари са важни хищници на почвени насекоми и семена на плевели. Те могат да помогнат за контрола на вредителите в земеделските полета и градини. В Австралия се проучва потенциалът на бръмбарите бегачи за контрол на семената на плевели в пшенични и други зърнени култури.

Паразитоиди

Паразитоидите са насекоми, които снасят яйцата си в или върху други насекоми (гостоприемника). Ларвите на паразитоида се развиват в гостоприемника, като в крайна сметка го убиват. Паразитоидите са силно специализирани и често се насочват към конкретни видове вредители.

Примери:

• Паразитни оси (Braconidae, Ichneumonidae, Chalcididae): Тези оси са разнообразна група паразитоиди, които атакуват широк спектър от насекоми-вредители, включително листни въшки, гъсеници, белокрилки и щитоносни въшки. Те се използват широко в програми за биологичен контрол в селското и горското стопанство. Например, в Бразилия паразитните оси се използват за контрол на стъбления пробивач по захарната тръстика, основен вредител по тази култура.
• Тахинови мухи (Tachinidae): Тези мухи са паразитоиди на гъсеници, бръмбари и други насекоми-вредители. Те са важни естествени врагове в много екосистеми и могат да допринесат значително за контрола на вредителите. В Китай тахиновите мухи се използват за контрол на азиатския царевичен стъблен пробивач, разрушителен вредител по царевичните култури.
• Трихограмни оси (Trichogrammatidae): Тези малки оси са яйчни паразитоиди, които атакуват яйцата на различни видове молци. Те се произвеждат масово и се освобождават в земеделските полета за контрол на вредители като ябълков плодов червей, царевичен ушен червей и доматен плодов червей. Трихограмните оси се използват широко в IPM програми в много страни, включително САЩ, Канада и Европа.

Патогени

Патогените са микроорганизми, като бактерии, гъби, вируси и нематоди, които причиняват заболявания при насекомите. Те могат да се използват като биопестициди за контрол на популациите на вредителите.

Примери:

• Bacillus thuringiensis (Bt): Bt е бактерия, която произвежда токсини, които са смъртоносни за определени насекоми-вредители, особено гъсеници, бръмбари и мухи. Bt се използва широко като биопестицид в селското стопанство, горското стопанство и за контрол на комари. Различни щамове на Bt са ефективни срещу различни групи насекоми. Bt се използва в световен мащаб, включително в развиващите се страни, където достъпът до химически пестициди може да бъде ограничен.
• Beauveria bassiana: Тази гъба заразява широк спектър от насекоми-вредители, включително листни въшки, белокрилки, трипси и бръмбари. Използва се като биопестицид в селското стопанство, градинарството и горското стопанство. Beauveria bassiana се използва в различни части на света, включително Африка, за контрол на вредители по култури като кафе и зеленчуци.
• Ентомопатогенни нематоди (Steinernematidae, Heterorhabditidae): Тези нематоди са микроскопични червеи, които паразитират върху насекоми. Те се използват за контрол на почвени вредители, като ларви на бръмбари, хоботници и нощенки. Ентомопатогенните нематоди се използват при поддръжка на тревни площи, в градинарството и селското стопанство в много региони, включително Европа и Северна Америка.
• Насекомни вируси (Baculoviruses): Тези вируси са силно специфични за определени насекоми-вредители, особено гъсеници. Те се използват като биопестициди в селското и горското стопанство. Бакуловирусите се считат за екологично чисти, защото не вредят на полезните насекоми или други организми.

Конкуренти

Конкурентите са организми, които се състезават с вредителите за ресурси, като храна, вода или пространство. Като надделяват над вредителите, те могат да намалят техните популации.

Примери:

• Покривни култури, потискащи плевелите: Покривните култури могат да се конкурират с плевелите за ресурси, намалявайки популациите им в земеделските полета. Те могат също така да подобрят здравето на почвата и да намалят ерозията. Например, в Южна Америка покривните култури се използват за потискане на плевелите в системите за производство на соя и царевица.
• Антагонистични микроорганизми: Някои микроорганизми могат да инхибират растежа или активността на растителни патогени, защитавайки растенията от болести. Тези микроорганизми могат да се използват като биоконтролни агенти в селското стопанство и градинарството.
• Техника на стерилните насекоми (SIT): Тази техника включва освобождаването на стерилизирани мъжки насекоми в околната среда. Стерилните мъжки се конкурират с фертилните мъжки за партньори, намалявайки репродуктивния успех на популацията на вредителите. SIT е използвана успешно за контрол на плодови мухи, комари и други насекоми-вредители в различни части на света.

Методи за прилагане на биологичен контрол на вредителите

Прилагането на биологичен контрол на вредителите изисква стратегически подход, като се вземат предвид конкретният вредител, култура и околна среда. Обикновено се използват следните методи:

Консервационен биологичен контрол

Консервационният биологичен контрол включва модифициране на околната среда, за да се подобри оцеляването, размножаването и ефективността на съществуващите естествени врагове. Това може да се постигне чрез различни практики:

• Осигуряване на източници на храна: Засаждане на цъфтящи растения, които осигуряват нектар и прашец за полезните насекоми. Например, засаждането на диви цветя в близост до полета с култури може да привлече калинки, златоочици и паразитни оси, осигурявайки им храна и подслон. В Обединеното кралство фермерите се насърчават да засаждат живи плетове и ивици с диви цветя, за да подпомогнат полезните насекоми.
• Осигуряване на подслон: Създаване на местообитания, които осигуряват подслон за естествените врагове, като например бръмбарови брегове или живи плетове. Бръмбаровите брегове са издигнати ивици земя, засадени с треви и диви цветя, които осигуряват място за зимуване на бръмбари бегачи и други полезни насекоми.
• Намаляване на употребата на пестициди: Минимизиране на употребата на широкоспектърни пестициди, които могат да навредят на полезните насекоми. Вместо тях трябва да се използват селективни пестициди или биопестициди.
• Сеитбообращение: Ротацията на културите може да наруши жизнените цикли на вредителите и да създаде по-разнообразна среда, която поддържа естествените врагове.
• Безорна обработка: Намаляването на обработката на почвата може да запази нейната структура и да осигури местообитание за полезни почвени организми.

Аугментационен (допълващ) биологичен контрол

Аугментационният биологичен контрол включва допълване на съществуващите популации на естествени врагове чрез освобождаване на допълнителни индивиди. Това може да стане по два начина:

• Инокулативно освобождаване: Освобождаване на малък брой естествени врагове в началото на сезона, за да се установи самоподдържаща се популация. Този подход е подходящ за вредители, които присъстват в ниски нива или се очаква да се появят по-късно през сезона.
• Масово освобождаване: Освобождаване на голям брой естествени врагове за постигане на бърз контрол на вредителите. Този подход е подходящ за вредители, които присъстват във високи нива или причиняват значителни щети.

Аугментацията може да се извърши чрез закупуване на търговски достъпни биоконтролни агенти от инсектариуми и освобождаването им в целевата зона. Правилната идентификация на вредителя и изборът на подходящия естествен враг са от решаващо значение за успеха. Освен това, наблюдението на популациите на вредителите и естествените врагове е от съществено значение за определяне на времето и честотата на освобождаванията.

Интродукция (Класически) биологичен контрол

Интродукцията, или класическият биологичен контрол, включва въвеждането на естествени врагове от родния регион на вредителя в нова област, където вредителят се е установил без своите естествени контроли. Този подход обикновено се използва за екзотични вредители, които са станали инвазивни и причиняват значителни екологични или икономически щети.

Интродукцията изисква внимателно проучване за идентифициране на подходящи естествени врагове, които са ефективни срещу целевия вредител и не представляват заплаха за нецелевите организми. Преди освобождаването, естествените врагове обикновено се подлагат на строга карантина и тестване, за да се гарантира тяхната безопасност и ефективност. Този процес често включва сътрудничество между изследователи, регулаторни агенции и международни организации.

Пример: Въвеждането на бръмбара ведалия (Rodolia cardinalis) за контрол на австралийската щитоносна въшка (Icerya purchasi) в цитрусовите градини на Калифорния в края на 19-ти век е един от най-успешните примери за класически биологичен контрол. Бръмбарът ведалия, хищник на австралийската щитоносна въшка, е внесен от Австралия и бързо поставя вредителя под контрол, спасявайки калифорнийската цитрусова индустрия.

Ползи от биологичния контрол на вредителите

Биологичният контрол на вредителите предлага многобройни предимства пред конвенционалните химически методи за контрол на вредителите:

• Екологична устойчивост: Намалява зависимостта от синтетични пестициди, минимизирайки замърсяването на околната среда и защитавайки полезните организми.
• Човешко здраве и безопасност: Намалява излагането на токсични химикали, насърчавайки по-безопасно производство на храни и по-здравословна околна среда.
• Дългосрочен контрол на вредителите: Осигурява устойчив контрол на вредителите чрез установяване на саморегулиращи се популации на естествени врагове.
• Намалена резистентност на вредителите: Минимизира развитието на резистентност на вредителите към пестициди, често срещан проблем при химическите методи за контрол.
• Икономическа ефективност: Може да бъде по-рентабилен от химическия контрол в дългосрочен план, тъй като естествените врагове могат да осигурят непрекъснат контрол на вредителите без повторни приложения.
• Подобрено здраве на екосистемите: Подпомага биоразнообразието и подобрява здравето на екосистемите чрез насърчаване на естествените екологични процеси.

Предизвикателства и ограничения на биологичния контрол на вредителите

Въпреки че биологичният контрол на вредителите предлага много ползи, той също така представлява някои предизвикателства и ограничения:

• Специфичност: Някои естествени врагове са силно специфични към определени вредители, което ограничава тяхната ефективност срещу широк спектър от вредители.
• Бавно действие: Биологичният контрол може да постигне резултати по-бавно в сравнение с химическия контрол, което изисква търпение и внимателно наблюдение.
• Фактори на околната среда: Ефективността на биологичния контрол може да бъде повлияна от фактори на околната среда като температура, влажност и наличие на местообитания.
• Сложност: Прилагането на биологичен контрол изисква задълбочено разбиране на биологията на вредителите, биологията на естествените врагове и екологичните взаимодействия.
• Разходи: Първоначалните разходи за закупуване и освобождаване на естествени врагове могат да бъдат по-високи от разходите за химически пестициди.
• Потенциал за нецелеви ефекти: В редки случаи въведените естествени врагове могат да навредят на нецелеви организми или да нарушат екосистемите.

Интегрирано управление на вредителите (IPM)

Биологичният контрол на вредителите е най-ефективен, когато е интегриран в цялостна програма за Интегрирано управление на вредителите (IPM). IPM е холистичен подход към управлението на вредителите, който комбинира множество стратегии за минимизиране на щетите от вредители, като същевременно намалява рисковете за околната среда. IPM стратегиите включват:

• Мониторинг: Редовно наблюдение на популациите на вредители и естествени врагове, за да се оцени натискът от вредители и да се определи необходимостта от интервенция.
• Превенция: Прилагане на превантивни мерки за намаляване на проблемите с вредителите, като сеитбообращение, санитарни мерки и устойчиви сортове.
• Биологичен контрол: Използване на естествени врагове за потискане на популациите на вредителите.
• Културни практики: Прилагане на културни практики като правилно напояване, торене и контрол на плевелите, за да се насърчи здравето на растенията и да се намали податливостта към вредители.
• Химически контрол: Използване на пестициди само когато е необходимо и избор на най-селективните и най-малко токсичните опции.

IPM набляга на процес на вземане на решения, който отчита икономически, екологични и социални фактори. Чрез интегриране на множество стратегии, IPM може да постигне устойчив контрол на вредителите, като същевременно минимизира отрицателните въздействия върху околната среда и човешкото здраве. IPM програмите все повече се приемат в селското стопанство, градинарството, горското стопанство и управлението на градски вредители по целия свят.

Примери за успешен биологичен контрол на вредителите

Многобройни успешни примери за биологичен контрол на вредителите демонстрират неговата ефективност и потенциал:

• Контрол на австралийската щитоносна въшка в Калифорния: Както бе споменато по-рано, въвеждането на бръмбара ведалия за контрол на австралийската щитоносна въшка в цитрусовите градини на Калифорния е класически пример за успешен класически биологичен контрол.
• Контрол на щитоносната въшка по маниока в Африка: Въвеждането на паразитната оса Anagyrus lopezi за контрол на щитоносната въшка по маниока (Phenacoccus manihoti) в Африка е друга забележителна история на успеха. Щитоносната въшка по маниока е била основен вредител по маниоката, основна хранителна култура за милиони хора в Африка. Въвеждането на паразитната оса поставя щитоносната въшка под контрол, значително увеличавайки добивите от маниока и подобрявайки продоволствената сигурност.
• Контрол на водния хиацинт във водни екосистеми: Водният хиацинт (Eichhornia crassipes) е инвазивно водно растение, което може да запуши водни пътища, да наруши навигацията и да навреди на водните екосистеми. Биоконтролни агенти, като хоботниците Neochetina eichhorniae и Neochetina bruchi, са използвани успешно за контрол на водния хиацинт в много части на света, включително САЩ, Австралия и Африка.
• Контрол на диамантения молец по кръстоцветни култури: Диамантеният молец (Plutella xylostella) е основен вредител по кръстоцветни култури, като зеле, броколи и карфиол. Биоконтролни агенти, като паразитната оса Diadegma semiclausum и бактерията Bacillus thuringiensis, са използвани ефективно за контрол на диамантения молец в много страни.

Бъдещето на биологичния контрол на вредителите

Биологичният контрол на вредителите е готов да играе все по-важна роля в устойчивото земеделие и опазването на околната среда в бъдеще. Напредъкът в научните изследвания, технологиите и политиките стимулира растежа и приемането на методите за биологичен контрол в световен мащаб.

Ключови тенденции в биологичния контрол на вредителите:

• Увеличени изследвания и развитие: Текущите изследвания са фокусирани върху откриването на нови естествени врагове, разработването на по-ефективни биопестициди и подобряването на разбирането на екологичните взаимодействия.
• Подобрено производство и формулиране: Напредъкът в технологиите за производство и формулиране прави биоконтролните агенти по-достъпни, по-евтини и по-ефективни.
• Подобрени системи за доставка: Нови системи за доставка, като дронове и технологии за прецизно земеделие, подобряват прилагането на биоконтролни агенти в земеделските полета.
• По-голяма интеграция с IPM: IPM програмите все повече включват биологичния контрол като ключов компонент, което води до по-устойчиви и ефективни стратегии за управление на вредителите.
• Политическа подкрепа и регулиране: Правителствата и регулаторните агенции предоставят по-голяма подкрепа за биологичния контрол на вредителите чрез финансиране, стимули и опростени процеси на регистрация.
• Обществена осведоменост и образование: Повишената обществена осведоменост и образование стимулират търсенето на по-безопасни и по-устойчиви практики за управление на вредителите.

Заключение

Биологичният контрол на вредителите предлага обещаващ път към по-устойчив и екологично чист подход към управлението на вредителите. Като използваме силата на природата, можем да намалим зависимостта си от синтетични пестициди, да защитим човешкото здраве и да запазим здравето на нашите екосистеми. Въпреки че предизвикателствата остават, текущите изследвания, технологичният напредък и политическата подкрепа проправят пътя за по-голямо приемане и ефективност на методите за биологичен контрол. Докато се движим към по-устойчиво бъдеще, биологичният контрол на вредителите несъмнено ще играе решаваща роля за осигуряване на продоволствена сигурност, защита на биоразнообразието и създаване на по-здравословна среда за всички.

Ресурси за повече информация

• Международна асоциация на производителите на биоконтролни продукти (IBMA): https://www.ibma-global.org/
• Асоциация на производителите на естествени биоконтролни продукти (ANBP): https://anbp.org/
• Списание BioControl: https://www.springer.com/journal/10526
• Вашата местна служба за земеделски съвети или катедра по ентомология в университета.