Природний контроль шкідників: біологічні методи управління для сталого світу

В епоху зростаючої екологічної свідомості та занепокоєння щодо негативного впливу синтетичних пестицидів, біологічний контроль шкідників стає життєво важливим і стійким підходом до боротьби з ними. Цей метод використовує силу самої природи, застосовуючи корисні організми для регулювання популяцій шкідників. На відміну від традиційних методів, що покладаються на хімічні втручання, біологічний контроль пропонує більш екологічне та довгострокове рішення, сприяючи здоровішим екосистемам та безпечнішим системам виробництва харчових продуктів у всьому світі. Цей вичерпний посібник розглядає принципи, методи, переваги та виклики біологічного контролю шкідників, надаючи практичні поради як для професіоналів, так і для ентузіастів, які прагнуть запровадити більш стійкі практики.

Що таке біологічний контроль шкідників?

Біологічний контроль шкідників, також відомий як біоконтроль, — це використання живих організмів для пригнічення популяцій шкідників. Ці організми, які називаються агентами біоконтролю, включають хижаків, паразитоїдів, патогенів та конкурентів. Основна мета біологічного контролю — зменшити кількість шкідників до прийнятного рівня, не дозволяючи їм завдавати економічної шкоди або створювати ризики для здоров'я, мінімізуючи при цьому шкоду для навколишнього середовища та нецільових організмів.

Ключові принципи біологічного контролю

• Збереження: Захист та посилення існуючих популяцій природних ворогів, які вже присутні в навколишньому середовищі.
• Аугментація (збагачення): Доповнення існуючих популяцій природних ворогів шляхом випуску додаткових особин, періодично або масово.
• Інтродукція (класичний біологічний контроль): Ввезення природних ворогів з рідного регіону шкідника на нову територію, де шкідник закріпився без своїх природних контролерів.

Типи агентів біологічного контролю

Ефективність біологічного контролю шкідників значною мірою залежить від ретельного відбору та застосування відповідних агентів біоконтролю. Ці агенти можна умовно поділити на наступні категорії:

Хижаки

Хижаки — це організми, які вбивають і споживають багато особин здобичі протягом свого життя. Вони відіграють значну роль у регулюванні популяцій шкідників у різних екосистемах.

Приклади:

• Сонечка (Coccinellidae): Сонечка є ненажерливими хижаками попелиць, борошнистих червців, павутинних кліщів та інших м'якотілих комах. Вони широко використовуються в садах, теплицях та на сільськогосподарських полях по всьому світу. Наприклад, у багатьох європейських країнах випуск сонечок є звичайною практикою в органічному землеробстві для контролю попелиць на таких культурах, як овочі та фрукти.
• Золотоочки (Chrysopidae): Личинки золотоочок є ефективними хижаками попелиць, трипсів, білокрилок та інших дрібних комах. Вони комерційно доступні і можуть випускатися в теплицях і садах для контролю широкого спектра шкідників. У Північній Америці золотоочок часто використовують в програмах інтегрованого захисту рослин (IPM) в садах і виноградниках.
• Хижі кліщі (Phytoseiidae): Ці кліщі є спеціалізованими хижаками павутинних кліщів та інших рослиноїдних кліщів. Їх зазвичай використовують у теплицях та розплідниках для контролю за поширенням кліщів на декоративних рослинах та культурах. Наприклад, у Нідерландах хижі кліщі широко використовуються в тепличному господарстві для боротьби з павутинними кліщами на таких культурах, як томати та огірки.
• Туруни (Carabidae): Ці жуки є важливими хижаками ґрунтових комах та насіння бур'янів. Вони можуть допомогти контролювати шкідників на сільськогосподарських полях і в садах. В Австралії вивчається потенціал турунів для контролю насіння бур'янів на посівах пшениці та інших зернових культур.

Паразитоїди

Паразитоїди — це комахи, які відкладають свої яйця в або на інших комах (господаря). Личинки паразитоїда розвиваються всередині господаря, врешті-решт вбиваючи його. Паразитоїди є вузькоспеціалізованими і часто націлені на конкретні види шкідників.

Приклади:

• Паразитичні оси (Braconidae, Ichneumonidae, Chalcididae): Ці оси є різноманітною групою паразитоїдів, які атакують широкий спектр комах-шкідників, включаючи попелиць, гусениць, білокрилок та щитівок. Вони широко використовуються в програмах біологічного контролю в сільському та лісовому господарстві. Наприклад, у Бразилії паразитичних ос використовують для боротьби з бурильником цукрової тростини, головним шкідником цієї культури.
• Тахіни (Tachinidae): Ці мухи є паразитоїдами гусениць, жуків та інших комах-шкідників. Вони є важливими природними ворогами в багатьох екосистемах і можуть значно сприяти контролю шкідників. У Китаї тахін використовують для боротьби з азійським кукурудзяним метеликом, руйнівним шкідником кукурудзи.
• Оси-трихограми (Trichogrammatidae): Ці крихітні оси є паразитоїдами яєць, які атакують яйця різних видів метеликів. Їх масово розводять і випускають на сільськогосподарські поля для боротьби з такими шкідниками, як яблунева плодожерка, кукурудзяна совка та томатна совка. Трихограми широко використовуються в програмах IPM у багатьох країнах, включаючи США, Канаду та Європу.

Патогени

Патогени — це мікроорганізми, такі як бактерії, гриби, віруси та нематоди, що викликають хвороби у комах. Вони можуть використовуватися як біопестициди для контролю популяцій шкідників.

Приклади:

• Bacillus thuringiensis (Bt): Bt — це бактерія, яка виробляє токсини, смертельні для певних комах-шкідників, зокрема гусениць, жуків та мух. Bt широко використовується як біопестицид у сільському господарстві, лісівництві та для боротьби з комарами. Різні штами Bt ефективні проти різних груп комах. Bt використовується в усьому світі, в тому числі в країнах, що розвиваються, де доступ до хімічних пестицидів може бути обмеженим.
• Beauveria bassiana: Цей гриб вражає широкий спектр комах-шкідників, включаючи попелиць, білокрилок, трипсів та жуків. Він використовується як біопестицид у сільському, садовому та лісовому господарстві. Beauveria bassiana використовується в різних частинах світу, в тому числі в Африці, для боротьби зі шкідниками на таких культурах, як кава та овочі.
• Ентомопатогенні нематоди (Steinernematidae, Heterorhabditidae): Ці нематоди — це мікроскопічні черви, що паразитують на комахах. Вони використовуються для боротьби з ґрунтовими шкідниками, такими як личинки хрущів, довгоносики та підгризаючі совки. Ентомопатогенні нематоди використовуються в догляді за газонами, садівництві та сільському господарстві в багатьох регіонах, включаючи Європу та Північну Америку.
• Віруси комах (Baculoviruses): Ці віруси є вузькоспецифічними до певних комах-шкідників, зокрема гусениць. Вони використовуються як біопестициди в сільському та лісовому господарстві. Бакуловіруси вважаються екологічно безпечними, оскільки вони не шкодять корисним комахам та іншим організмам.

Конкуренти

Конкуренти — це організми, які змагаються зі шкідниками за ресурси, такі як їжа, вода або простір. Витісняючи шкідників, вони можуть зменшити їхні популяції.

Приклади:

• Покривні культури, що пригнічують бур'яни: Покривні культури можуть конкурувати з бур'янами за ресурси, зменшуючи популяції бур'янів на сільськогосподарських полях. Вони також можуть покращити здоров'я ґрунту та зменшити його ерозію. Наприклад, у Південній Америці покривні культури використовуються для пригнічення бур'янів у системах виробництва сої та кукурудзи.
• Антагоністичні мікроорганізми: Певні мікроорганізми можуть пригнічувати ріст або активність рослинних патогенів, захищаючи рослини від хвороб. Ці мікроорганізми можуть використовуватися як агенти біологічного контролю в сільському господарстві та садівництві.
• Метод стерильних комах (SIT): Цей метод передбачає випуск стерилізованих самців комах у навколишнє середовище. Стерильні самці конкурують з фертильними самцями за самок, знижуючи репродуктивний успіх популяції шкідника. SIT успішно використовується для боротьби з плодовими мухами, комарами та іншими комахами-шкідниками в різних частинах світу.

Методи впровадження біологічного контролю шкідників

Впровадження біологічного контролю шкідників вимагає стратегічного підходу, враховуючи конкретного шкідника, культуру та навколишнє середовище. Зазвичай використовуються такі методи:

Консерваційний біологічний контроль

Консерваційний біологічний контроль передбачає зміну навколишнього середовища для покращення виживання, розмноження та ефективності існуючих природних ворогів. Цього можна досягти за допомогою різних практик:

• Забезпечення джерелами їжі: Посадка квітучих рослин, які забезпечують нектаром та пилком корисних комах. Наприклад, посадка польових квітів біля полів з культурами може приваблювати сонечок, золотоочок та паразитичних ос, забезпечуючи їх їжею та притулком. У Великій Британії фермерів заохочують висаджувати живоплоти та смуги польових квітів для підтримки корисних комах.
• Забезпечення притулком: Створення середовищ існування, що забезпечують притулок для природних ворогів, таких як жужелині вали або живоплоти. Жужелині вали — це підняті смуги землі, засаджені травами та польовими квітами, що забезпечують місце для зимівлі турунів та інших корисних комах.
• Зменшення використання пестицидів: Мінімізація використання пестицидів широкого спектра дії, які можуть зашкодити корисним комахам. Замість них слід використовувати селективні пестициди або біопестициди.
• Сівозміна: Чергування культур може порушити життєві цикли шкідників і створити більш різноманітне середовище, яке підтримує природних ворогів.
• Нульовий обробіток ґрунту: Зменшення обробітку ґрунту може зберегти його структуру та забезпечити середовище існування для корисних ґрунтових організмів.

Аугментаційний біологічний контроль

Аугментаційний біологічний контроль передбачає доповнення існуючих популяцій природних ворогів шляхом випуску додаткових особин. Це можна зробити двома способами:

• Інокуляційний випуск: Випуск невеликої кількості природних ворогів на початку сезону для створення самодостатньої популяції. Цей підхід підходить для шкідників, які присутні в невеликій кількості або очікуються пізніше в сезоні.
• Масовий випуск: Випуск великої кількості природних ворогів для досягнення швидкого контролю над шкідниками. Цей підхід підходить для шкідників, які присутні у великій кількості або завдають значної шкоди.

Аугментацію можна проводити, купуючи комерційно доступних агентів біоконтролю в інсектаріях і випускаючи їх у цільову зону. Для успіху вирішальне значення має правильна ідентифікація шкідника та вибір відповідного природного ворога. Крім того, моніторинг популяцій шкідників та природних ворогів є важливим для визначення часу та частоти випусків.

Інтродукція (класичний) біологічний контроль

Інтродукція, або класичний біологічний контроль, передбачає ввезення природних ворогів з рідного регіону шкідника на нову територію, де шкідник закріпився без своїх природних контролерів. Цей підхід зазвичай використовується для екзотичних шкідників, які стали інвазивними та завдають значної екологічної або економічної шкоди.

Інтродукція вимагає ретельних досліджень для виявлення відповідних природних ворогів, які є ефективними проти цільового шкідника і не становлять загрози для нецільових організмів. Перед випуском природні вороги зазвичай проходять суворий карантин та тестування для забезпечення їхньої безпеки та ефективності. Цей процес часто передбачає співпрацю між дослідниками, регуляторними органами та міжнародними організаціями.

Приклад: Інтродукція жука ведалії (Rodolia cardinalis) для боротьби з австралійським жолобчастим червцем (Icerya purchasi) в цитрусових садах Каліфорнії наприкінці 19 століття є одним з найуспішніших прикладів класичного біологічного контролю. Жук ведалія, хижак австралійського жолобчастого червця, був завезений з Австралії і швидко взяв шкідника під контроль, врятувавши цитрусову промисловість Каліфорнії.

Переваги біологічного контролю шкідників

Біологічний контроль шкідників пропонує численні переваги порівняно з традиційними хімічними методами боротьби:

• Екологічна стійкість: Зменшує залежність від синтетичних пестицидів, мінімізуючи забруднення навколишнього середовища та захищаючи корисні організми.
• Здоров'я та безпека людини: Зменшує вплив токсичних хімікатів, сприяючи безпечнішому виробництву продуктів харчування та здоровішому довкіллю.
• Довгостроковий контроль шкідників: Забезпечує стійкий контроль шкідників шляхом створення саморегулюючих популяцій природних ворогів.
• Зменшення резистентності шкідників: Мінімізує розвиток стійкості шкідників до пестицидів, що є поширеною проблемою при хімічних методах контролю.
• Економічна ефективність: У довгостроковій перспективі може бути економічно вигіднішим, ніж хімічний контроль, оскільки природні вороги можуть забезпечувати постійний контроль шкідників без повторних застосувань.
• Покращення здоров'я екосистеми: Підтримує біорізноманіття та покращує здоров'я екосистеми, сприяючи природним екологічним процесам.

Виклики та обмеження біологічного контролю шкідників

Хоча біологічний контроль шкідників має багато переваг, він також стикається з певними викликами та обмеженнями:

• Специфічність: Деякі природні вороги є вузькоспецифічними до певних шкідників, що обмежує їх ефективність проти широкого спектра шкідників.
• Повільна дія: Біологічний контроль може давати результати повільніше порівняно з хімічним контролем, що вимагає терпіння та ретельного моніторингу.
• Фактори навколишнього середовища: На ефективність біологічного контролю можуть впливати фактори навколишнього середовища, такі як температура, вологість та наявність середовища існування.
• Складність: Впровадження біологічного контролю вимагає глибокого розуміння біології шкідників, біології природних ворогів та екологічних взаємодій.
• Вартість: Початкова вартість закупівлі та випуску природних ворогів може бути вищою за вартість хімічних пестицидів.
• Потенційний вплив на нецільові види: У рідкісних випадках інтродуковані природні вороги можуть зашкодити нецільовим організмам або порушити екосистеми.

Інтегрований захист рослин (IPM)

Біологічний контроль шкідників є найефективнішим, коли він інтегрований у комплексну програму інтегрованого захисту рослин (IPM). IPM — це цілісний підхід до боротьби зі шкідниками, який поєднує декілька стратегій для мінімізації шкоди від шкідників при одночасному зниженні екологічних ризиків. Стратегії IPM включають:

• Моніторинг: Регулярний моніторинг популяцій шкідників та природних ворогів для оцінки тиску шкідників та визначення потреби у втручанні.
• Профілактика: Впровадження профілактичних заходів для зменшення проблем зі шкідниками, таких як сівозміна, санітарія та використання стійких сортів.
• Біологічний контроль: Використання природних ворогів для пригнічення популяцій шкідників.
• Агротехнічні практики: Застосування агротехнічних практик, таких як належне зрошення, удобрення та боротьба з бур'янами, для зміцнення здоров'я рослин та зменшення їхньої вразливості до шкідників.
• Хімічний контроль: Використання пестицидів лише за крайньої необхідності та вибір найбільш селективних та найменш токсичних варіантів.

IPM наголошує на процесі прийняття рішень, який враховує економічні, екологічні та соціальні фактори. Інтегруючи декілька стратегій, IPM може досягти сталого контролю над шкідниками, мінімізуючи негативний вплив на навколишнє середовище та здоров'я людини. Програми IPM все частіше впроваджуються в сільському господарстві, садівництві, лісівництві та боротьбі зі шкідниками в містах по всьому світу.

Приклади успішного біологічного контролю шкідників

Численні успішні приклади біологічного контролю шкідників демонструють його ефективність та потенціал:

• Боротьба з австралійським жолобчастим червцем у Каліфорнії: Як згадувалося раніше, інтродукція жука ведалії для боротьби з австралійським жолобчастим червцем у цитрусових садах Каліфорнії є класичним прикладом успішного класичного біологічного контролю.
• Боротьба з маніоковим борошнистим червцем в Африці: Інтродукція паразитичної оси Anagyrus lopezi для боротьби з маніоковим борошнистим червцем (Phenacoccus manihoti) в Африці є ще однією визначною історією успіху. Маніоковий борошнистий червець був головним шкідником маніоку, основної продовольчої культури для мільйонів людей в Африці. Інтродукція паразитичної оси взяла червця під контроль, значно збільшивши врожайність маніоку та покращивши продовольчу безпеку.
• Боротьба з водяним гіацинтом у водних екосистемах: Водяний гіацинт (Eichhornia crassipes) — це інвазивна водна рослина, яка може засмічувати водні шляхи, заважати судноплавству та шкодити водним екосистемам. Агенти біологічного контролю, такі як довгоносики Neochetina eichhorniae та Neochetina bruchi, успішно використовуються для боротьби з водяним гіацинтом у багатьох частинах світу, включаючи США, Австралію та Африку.
• Боротьба з капустяною міллю на хрестоцвітих культурах: Капустяна міль (Plutella xylostella) є головним шкідником хрестоцвітих культур, таких як капуста, броколі та цвітна капуста. Агенти біологічного контролю, такі як паразитична оса Diadegma semiclausum та бактерія Bacillus thuringiensis, ефективно використовуються для боротьби з капустяною міллю в багатьох країнах.

Майбутнє біологічного контролю шкідників

Біологічний контроль шкідників готовий відігравати все важливішу роль у сталому сільському господарстві та охороні навколишнього середовища в майбутньому. Досягнення в галузі досліджень, технологій та політики сприяють зростанню та впровадженню методів біологічного контролю в усьому світі.

Ключові тенденції в біологічному контролі шкідників:

• Збільшення досліджень та розробок: Постійні дослідження спрямовані на відкриття нових природних ворогів, розробку ефективніших біопестицидів та покращення розуміння екологічних взаємодій.
• Покращене виробництво та рецептури: Досягнення в технологіях виробництва та розробки рецептур роблять агенти біоконтролю більш доступними, дешевими та ефективними.
• Удосконалені системи доставки: Нові системи доставки, такі як дрони та технології точного землеробства, покращують застосування агентів біоконтролю на сільськогосподарських полях.
• Більша інтеграція з IPM: Програми IPM все частіше включають біологічний контроль як ключовий компонент, що веде до більш стійких та ефективних стратегій боротьби зі шкідниками.
• Політична підтримка та регулювання: Уряди та регуляторні органи надають більшу підтримку біологічному контролю шкідників через фінансування, стимули та спрощені процеси реєстрації.
• Громадська обізнаність та освіта: Зростання громадської обізнаності та освіти стимулює попит на безпечніші та стійкіші практики боротьби зі шкідниками.

Висновок

Біологічний контроль шкідників пропонує багатообіцяючий шлях до більш сталого та екологічно чистого підходу до боротьби зі шкідниками. Використовуючи силу природи, ми можемо зменшити нашу залежність від синтетичних пестицидів, захистити здоров'я людини та зберегти здоров'я наших екосистем. Хоча проблеми залишаються, поточні дослідження, технологічні досягнення та політична підтримка прокладають шлях до ширшого впровадження та підвищення ефективності методів біологічного контролю. У нашому русі до більш сталого майбутнього біологічний контроль шкідників, безсумнівно, відіграватиме вирішальну роль у забезпеченні продовольчої безпеки, захисті біорізноманіття та створенні здоровішого середовища для всіх.

Ресурси для подальшого вивчення

• Міжнародна асоціація виробників біоконтролю (IBMA): https://www.ibma-global.org/
• Асоціація виробників природного біоконтролю (ANBP): https://anbp.org/
• Журнал BioControl: https://www.springer.com/journal/10526
• Ваш місцевий офіс сільськогосподарської дорадчої служби або ентомологічний факультет університету.