Естественный контроль вредителей: методы биологической борьбы для устойчивого мира

В эпоху растущей экологической осведомленности и обеспокоенности негативным влиянием синтетических пестицидов, биологическая борьба с вредителями становится жизненно важным и устойчивым подходом к управлению вредителями. Этот метод использует силу самой природы, применяя полезные организмы для регулирования популяций вредителей. В отличие от традиционных методов, основанных на химических вмешательствах, биологический контроль предлагает более экологичное и долгосрочное решение, способствуя оздоровлению экосистем и созданию более безопасных систем производства продуктов питания по всему миру. В этом подробном руководстве рассматриваются принципы, методы, преимущества и проблемы биологической борьбы с вредителями, а также даются практические советы как для профессионалов, так и для энтузиастов, стремящихся внедрять более устойчивые практики.

Что такое биологическая борьба с вредителями?

Биологическая борьба с вредителями, также известная как биоконтроль, — это использование живых организмов для подавления популяций вредителей. Эти организмы, называемые агентами биоконтроля, включают хищников, паразитоидов, патогены и конкурентов. Основная цель биологического контроля — снизить численность вредителей до приемлемого уровня, предотвращая нанесение ими экономического ущерба или создание рисков для здоровья, при этом минимизируя вред для окружающей среды и нецелевых организмов.

Ключевые принципы биологического контроля

• Сохранение: Защита и приумножение существующих популяций естественных врагов, уже присутствующих в окружающей среде.
• Насыщение (аугментация): Дополнение существующих популяций естественных врагов путем выпуска дополнительных особей, периодически или массово.
• Интродукция (классический биологический контроль): Ввоз естественных врагов из родного региона вредителя в новую область, где вредитель обосновался без своих естественных контролеров.

Типы агентов биологического контроля

Эффективность биологической борьбы с вредителями во многом зависит от тщательного выбора и применения соответствующих агентов биоконтроля. Этих агентов можно условно разделить на следующие категории:

Хищники

Хищники — это организмы, которые убивают и потребляют множество жертв в течение своей жизни. Они играют значительную роль в регулировании популяций вредителей в различных экосистемах.

Примеры:

• Божьи коровки (Coccinellidae): Божьи коровки — прожорливые хищники, питающиеся тлей, мучнистыми червецами, паутинными клещами и другими мягкотелыми насекомыми. Они широко используются в садах, теплицах и на сельскохозяйственных полях по всему миру. Например, во многих европейских странах выпуск божьих коровок является обычной практикой в органическом земледелии для борьбы с нашествиями тли на таких культурах, как овощи и фрукты.
• Златоглазки (Chrysopidae): Личинки златоглазок являются эффективными хищниками тли, трипсов, белокрылок и других мелких насекомых. Они коммерчески доступны и могут быть выпущены в теплицах и садах для борьбы с широким спектром вредителей. В Северной Америке златоглазок часто используют в программах интегрированной защиты растений (IPM) в садах и виноградниках.
• Хищные клещи (Phytoseiidae): Эти клещи являются специализированными хищниками паутинных клещей и других клещей, питающихся растениями. Они обычно используются в теплицах и питомниках для борьбы с нашествиями клещей на декоративных растениях и культурах. Например, в Нидерландах хищные клещи широко используются в тепличном хозяйстве для борьбы с паутинными клещами на таких культурах, как томаты и огурцы.
• Жужелицы (Carabidae): Эти жуки являются важными хищниками почвенных насекомых и семян сорняков. Они могут помочь в борьбе с вредителями на сельскохозяйственных полях и в садах. В Австралии изучается потенциал жужелиц для контроля семян сорняков на полях пшеницы и других зерновых культур.

Паразитоиды

Паразитоиды — это насекомые, которые откладывают свои яйца в или на других насекомых (хозяина). Личинки паразитоида развиваются внутри хозяина, в конечном итоге убивая его. Паразитоиды очень специализированы и часто нацелены на конкретные виды вредителей.

Примеры:

• Паразитические осы (Braconidae, Ichneumonidae, Chalcididae): Эти осы представляют собой разнообразную группу паразитоидов, которые атакуют широкий спектр насекомых-вредителей, включая тлей, гусениц, белокрылок и щитовок. Они широко используются в программах биологического контроля в сельском и лесном хозяйстве. Например, в Бразилии паразитических ос используют для борьбы с гусеницей-бурильщиком сахарного тростника, основным вредителем этой культуры.
• Тахины (Tachinidae): Эти мухи являются паразитоидами гусениц, жуков и других насекомых-вредителей. Они являются важными естественными врагами во многих экосистемах и могут вносить значительный вклад в борьбу с вредителями. В Китае тахин используют для борьбы с азиатским кукурузным мотыльком, разрушительным вредителем кукурузы.
• Трихограммы (Trichogrammatidae): Эти крошечные осы являются паразитоидами яиц, которые атакуют яйца различных видов мотыльков. Их массово разводят и выпускают на сельскохозяйственные поля для борьбы с такими вредителями, как яблонная плодожорка, кукурузная совка и томатная совка. Трихограммы широко используются в программах IPM во многих странах, включая США, Канаду и Европу.

Патогены

Патогены — это микроорганизмы, такие как бактерии, грибы, вирусы и нематоды, которые вызывают заболевания у насекомых. Их можно использовать в качестве биопестицидов для контроля популяций вредителей.

Примеры:

• Bacillus thuringiensis (Bt): Bt — это бактерия, которая производит токсины, смертельные для определенных насекомых-вредителей, в частности для гусениц, жуков и мух. Bt широко используется в качестве биопестицида в сельском, лесном хозяйстве и для борьбы с комарами. Различные штаммы Bt эффективны против разных групп насекомых. Bt используется по всему миру, в том числе в развивающихся странах, где доступ к химическим пестицидам может быть ограничен.
• Beauveria bassiana: Этот грибок заражает широкий спектр насекомых-вредителей, включая тлей, белокрылок, трипсов и жуков. Он используется в качестве биопестицида в сельском хозяйстве, садоводстве и лесном хозяйстве. Beauveria bassiana используется в различных частях мира, включая Африку, для борьбы с вредителями на таких культурах, как кофе и овощи.
• Энтомопатогенные нематоды (Steinernematidae, Heterorhabditidae): Эти нематоды — микроскопические черви, паразитирующие на насекомых. Они используются для борьбы с почвенными вредителями, такими как личинки, долгоносики и совки. Энтомопатогенные нематоды используются в уходе за газонами, садоводстве и сельском хозяйстве во многих регионах, включая Европу и Северную Америку.
• Вирусы насекомых (бакуловирусы): Эти вирусы очень специфичны для определенных насекомых-вредителей, в частности для гусениц. Они используются в качестве биопестицидов в сельском и лесном хозяйстве. Бакуловирусы считаются экологически чистыми, поскольку они не вредят полезным насекомым и другим организмам.

Конкуренты

Конкуренты — это организмы, которые соревнуются с вредителями за ресурсы, такие как пища, вода или пространство. Вытесняя вредителей, они могут сократить их популяции.

Примеры:

• Покровные культуры, подавляющие сорняки: Покровные культуры могут конкурировать с сорняками за ресурсы, сокращая их популяции на сельскохозяйственных полях. Они также могут улучшить здоровье почвы и уменьшить ее эрозию. Например, в Южной Америке покровные культуры используются для подавления сорняков в системах производства сои и кукурузы.
• Антагонистические микроорганизмы: Некоторые микроорганизмы могут подавлять рост или активность фитопатогенов, защищая растения от болезней. Эти микроорганизмы можно использовать в качестве агентов биологического контроля в сельском хозяйстве и садоводстве.
• Метод стерилизации насекомых (SIT): Этот метод заключается в выпуске в окружающую среду стерилизованных самцов насекомых. Стерильные самцы конкурируют с фертильными самцами за самок, снижая репродуктивный успех популяции вредителей. SIT успешно используется для борьбы с плодовыми мухами, комарами и другими насекомыми-вредителями в различных частях мира.

Методы внедрения биологического контроля вредителей

Внедрение биологического контроля вредителей требует стратегического подхода, учитывающего конкретного вредителя, культуру и окружающую среду. Обычно используются следующие методы:

Консервативный биологический контроль

Консервативный биологический контроль включает в себя изменение окружающей среды для повышения выживаемости, размножения и эффективности существующих естественных врагов. Этого можно достичь с помощью различных практик:

• Обеспечение источников пищи: Посадка цветущих растений, которые обеспечивают нектар и пыльцу для полезных насекомых. Например, посадка полевых цветов рядом с полями может привлечь божьих коровок, златоглазок и паразитических ос, обеспечивая их пищей и убежищем. В Великобритании фермеров поощряют сажать живые изгороди и полосы полевых цветов для поддержки полезных насекомых.
• Предоставление убежища: Создание местообитаний, которые служат убежищем для естественных врагов, таких как жужелицевые валы или живые изгороди. Жужелицевые валы — это приподнятые полосы земли, засаженные травами и полевыми цветами, которые служат местом зимовки для жужелиц и других полезных насекомых.
• Сокращение использования пестицидов: Минимизация использования пестицидов широкого спектра действия, которые могут нанести вред полезным насекомым. Вместо них следует использовать селективные пестициды или биопестициды.
• Севооборот: Чередование культур может нарушить жизненные циклы вредителей и создать более разнообразную среду, поддерживающую естественных врагов.
• Нулевая обработка почвы: Уменьшение обработки почвы может сохранить ее структуру и обеспечить среду обитания для полезных почвенных организмов.

Насыщающий (аугментативный) биологический контроль

Насыщающий биологический контроль заключается в дополнении существующих популяций естественных врагов путем выпуска дополнительных особей. Это можно сделать двумя способами:

• Инокулятивный выпуск: Выпуск небольшого количества естественных врагов в начале сезона для создания самоподдерживающейся популяции. Этот подход подходит для вредителей, которые присутствуют в небольшом количестве или ожидаются позже в сезоне.
• Массовый выпуск: Выпуск большого количества естественных врагов для достижения быстрого контроля над вредителями. Этот подход подходит для вредителей, которые присутствуют в большом количестве или наносят значительный ущерб.

Насыщение можно осуществить, приобретая коммерчески доступных агентов биоконтроля в инсектариях и выпуская их в целевую зону. Правильная идентификация вредителя и выбор подходящего естественного врага имеют решающее значение для успеха. Кроме того, мониторинг популяций вредителей и естественных врагов необходим для определения времени и частоты выпусков.

Интродукция (классический) биологический контроль

Интродукция, или классический биологический контроль, заключается во ввозе естественных врагов из родного региона вредителя в новую область, где вредитель обосновался без своих естественных контролеров. Этот подход обычно используется для экзотических вредителей, которые стали инвазивными и наносят значительный экологический или экономический ущерб.

Интродукция требует тщательных исследований для выявления подходящих естественных врагов, которые эффективны против целевого вредителя и не представляют угрозы для нецелевых организмов. Перед выпуском естественные враги обычно подвергаются строгому карантину и тестированию для обеспечения их безопасности и эффективности. Этот процесс часто включает сотрудничество между исследователями, регулирующими органами и международными организациями.

Пример: Интродукция жука ведалии (Rodolia cardinalis) для борьбы с австралийским желобчатым червецом (Icerya purchasi) в цитрусовых рощах Калифорнии в конце XIX века является одним из самых успешных примеров классического биологического контроля. Ведалия, хищник австралийского желобчатого червеца, был импортирован из Австралии и быстро взял вредителя под контроль, спасая цитрусовую промышленность Калифорнии.

Преимущества биологического контроля вредителей

Биологический контроль вредителей предлагает многочисленные преимущества по сравнению с традиционными химическими методами борьбы с вредителями:

• Экологическая устойчивость: Снижает зависимость от синтетических пестицидов, минимизируя загрязнение окружающей среды и защищая полезные организмы.
• Здоровье и безопасность человека: Уменьшает воздействие токсичных химикатов, способствуя более безопасному производству продуктов питания и более здоровой окружающей среде.
• Долгосрочный контроль вредителей: Обеспечивает устойчивый контроль вредителей путем создания саморегулирующихся популяций естественных врагов.
• Снижение резистентности вредителей: Минимизирует развитие устойчивости вредителей к пестицидам, что является распространенной проблемой при использовании химических методов контроля.
• Экономическая эффективность: В долгосрочной перспективе может быть более рентабельным, чем химический контроль, поскольку естественные враги могут обеспечивать постоянный контроль над вредителями без повторных обработок.
• Улучшение здоровья экосистемы: Поддерживает биоразнообразие и улучшает здоровье экосистемы, способствуя естественным экологическим процессам.

Проблемы и ограничения биологического контроля вредителей

Хотя биологический контроль вредителей предлагает много преимуществ, он также сопряжен с некоторыми проблемами и ограничениями:

• Специфичность: Некоторые естественные враги очень специфичны для определенных вредителей, что ограничивает их эффективность против широкого спектра вредителей.
• Медленное действие: Биологический контроль может давать результаты медленнее по сравнению с химическим контролем, требуя терпения и тщательного мониторинга.
• Факторы окружающей среды: На эффективность биологического контроля могут влиять такие факторы окружающей среды, как температура, влажность и наличие среды обитания.
• Сложность: Внедрение биологического контроля требует глубокого понимания биологии вредителей, биологии естественных врагов и экологических взаимодействий.
• Стоимость: Первоначальная стоимость приобретения и выпуска естественных врагов может быть выше стоимости химических пестицидов.
• Потенциальное воздействие на нецелевые организмы: В редких случаях интродуцированные естественные враги могут нанести вред нецелевым организмам или нарушить экосистемы.

Интегрированная защита растений (IPM)

Биологический контроль вредителей наиболее эффективен при интеграции в комплексную программу Интегрированной защиты растений (IPM). IPM — это целостный подход к управлению вредителями, который сочетает в себе несколько стратегий для минимизации ущерба от вредителей при одновременном снижении экологических рисков. Стратегии IPM включают:

• Мониторинг: Регулярный мониторинг популяций вредителей и естественных врагов для оценки давления вредителей и определения необходимости вмешательства.
• Профилактика: Внедрение профилактических мер для уменьшения проблем с вредителями, таких как севооборот, санитария и устойчивые сорта.
• Биологический контроль: Использование естественных врагов для подавления популяций вредителей.
• Агротехнические приемы: Применение агротехнических приемов, таких как правильный полив, удобрение и борьба с сорняками, для укрепления здоровья растений и снижения их восприимчивости к вредителям.
• Химический контроль: Использование пестицидов только при необходимости и выбор наиболее селективных и наименее токсичных вариантов.

IPM делает акцент на процессе принятия решений, который учитывает экономические, экологические и социальные факторы. Интегрируя несколько стратегий, IPM может обеспечить устойчивый контроль над вредителями, минимизируя при этом негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Программы IPM все чаще внедряются в сельском хозяйстве, садоводстве, лесном хозяйстве и городском управлении вредителями по всему миру.

Примеры успешного биологического контроля вредителей

Многочисленные успешные примеры биологического контроля вредителей демонстрируют его эффективность и потенциал:

• Борьба с австралийским желобчатым червецом в Калифорнии: Как упоминалось ранее, интродукция жука ведалии для борьбы с австралийским желобчатым червецом в цитрусовых рощах Калифорнии является классическим примером успешного классического биологического контроля.
• Борьба с мучнистым червецом на маниоке в Африке: Интродукция паразитической осы Anagyrus lopezi для борьбы с мучнистым червецом на маниоке (Phenacoccus manihoti) в Африке — еще одна заметная история успеха. Мучнистый червец на маниоке был главным вредителем маниоки, основной продовольственной культуры для миллионов людей в Африке. Интродукция паразитической осы взяла червеца под контроль, значительно увеличив урожайность маниоки и улучшив продовольственную безопасность.
• Борьба с водяным гиацинтом в водных экосистемах: Водяной гиацинт (Eichhornia crassipes) — инвазивное водное растение, которое может забивать водные пути, нарушать навигацию и наносить вред водным экосистемам. Агенты биологического контроля, такие как долгоносики Neochetina eichhorniae и Neochetina bruchi, успешно используются для борьбы с водяным гиацинтом во многих частях мира, включая США, Австралию и Африку.
• Борьба с капустной молью на крестоцветных культурах: Капустная моль (Plutella xylostella) является основным вредителем крестоцветных культур, таких как капуста, брокколи и цветная капуста. Агенты биологического контроля, такие как паразитическая оса Diadegma semiclausum и бактерия Bacillus thuringiensis, эффективно используются для борьбы с капустной молью во многих странах.

Будущее биологического контроля вредителей

Биологический контроль вредителей призван играть все более важную роль в устойчивом сельском хозяйстве и охране окружающей среды в будущем. Достижения в области исследований, технологий и политики стимулируют рост и внедрение методов биологического контроля во всем мире.

Ключевые тенденции в биологическом контроле вредителей:

• Расширение исследований и разработок: Текущие исследования сосредоточены на открытии новых естественных врагов, разработке более эффективных биопестицидов и улучшении понимания экологических взаимодействий.
• Улучшенное производство и формуляция: Достижения в технологиях производства и формуляции делают агентов биоконтроля более доступными, недорогими и эффективными.
• Усовершенствованные системы доставки: Новые системы доставки, такие как дроны и технологии точного земледелия, улучшают применение агентов биоконтроля на сельскохозяйственных полях.
• Более тесная интеграция с IPM: Программы IPM все чаще включают биологический контроль в качестве ключевого компонента, что приводит к более устойчивым и эффективным стратегиям управления вредителями.
• Политическая поддержка и регулирование: Правительства и регулирующие органы оказывают большую поддержку биологическому контролю вредителей через финансирование, стимулы и упрощенные процессы регистрации.
• Общественная осведомленность и образование: Повышение общественной осведомленности и образования стимулирует спрос на более безопасные и устойчивые методы борьбы с вредителями.

Заключение

Биологический контроль вредителей предлагает многообещающий путь к более устойчивому и экологически чистому подходу к управлению вредителями. Используя силу природы, мы можем уменьшить нашу зависимость от синтетических пестицидов, защитить здоровье человека и сохранить здоровье наших экосистем. Хотя проблемы остаются, текущие исследования, технологические достижения и политическая поддержка прокладывают путь к более широкому внедрению и повышению эффективности методов биологического контроля. По мере нашего продвижения к более устойчивому будущему, биологический контроль вредителей, несомненно, будет играть решающую роль в обеспечении продовольственной безопасности, защите биоразнообразия и создании более здоровой окружающей среды для всех.

Ресурсы для дальнейшего изучения

• The International Biocontrol Manufacturers Association (IBMA): https://www.ibma-global.org/
• Association of Natural Biocontrol Producers (ANBP): https://anbp.org/
• Журнал BioControl: https://www.springer.com/journal/10526
• Ваше местное сельскохозяйственное консультационное бюро или кафедра энтомологии университета.