Возможности и перспективы биологического метода защиты растений

Возможности и перспективы биологического метода защиты растений

• Введение
• 1. Биологический метод защиты растений
• 2. Условия, определяющие эффективность энтомофагов
• 3. Способы использования энтомофагов и микроорганизмов
• 3.1 Интродукция и акклиматизация
• 3.2 Внутриареальное расселение
• 3.3 Сезонная колонизация
• 4. Охрана и создание условий, благоприятствующих размножению энтомофагов
• 5. Перспективы биологического метода защиты растений
• Заключение
• Список литературы

Сущность биологических методов защиты растений заключается в использовании для борьбы с вредными организмами их естественных врагов, а также болезнетворных микроорганизмов. К врагам вредителей относятся насекомоядные птицы, хищные и паразитические насекомые, хищные клещи, нематоды и др. Организмы, питающиеся насекомыми, называются энтомофагами, клещами — акарифагами.

В мире, особенно в Китае и СНГ, было успешно осуществлено более 300 проектов по биологическому контролю популяций различных вредителей. Недавно крошечная оса была использована для предотвращения уничтожения в Африке урожая маниоки мучнистым червецом. Осы спасли эту жизненно важную культуру для 200 млн. человек в 35 странах. Перспективным направлением в сокращении использования гербицидов для регулирования роста сорняков является использование плесени, бактерий и других болезнетворных агентов.

Энтомофагов в защите растений используют путем интродукции и акклиматизации, внутриареального переселения, сезонной колонизации, охраны местных энтомофагов.

1. Биологический метод защиты растений

Искусственно разводят энтомофагов и акарифагов на биофабриках и в биолабораториях, которые созданы в различных зонах, краях и областях нашей страны. Охрану и использование местных энтомофагов осуществляют путем ограничения, когда это возможно, обработок сельскохозяйственных культур пестицидами, применения агротехнических и других приемов, способствующих активизации деятельности естественных врагов вредных организмов. Установлено, что рыхление почвы активизирует деятельность хищных жужелиц, триблиографы репной (паразит капустных мух). При ранних сроках сева овса яйца пьявицы обыкновенной сильнее заселяются паразитом анафесом. Большое значение для эффективного использования местных энтомофагов имеет создание для них дополнительной кормовой базы посевом нектароносных растений — фацелии, гречихи, горчицы и др. Важна также организация заказников для охраны энтомофагов.

Для насекомоядных птиц (синицы, пищухи, поползни, скворцы, дятлы и др.) устраивают гнездовья (скворечники, дуплянки и др.), кормушки, густые кустарниковые заросли, в которых многие птицы любят гнездиться, и др. В борьбе с вредными организмами применяют биологические препараты, действующим началом которых являются микроорганизмы или продукты их жизнедеятельности. К таким препаратам относятся бактоспеин, БИП, энтобактерин, дендробациллин, битоксибациллин, дипел, боверин, вирин-ЭКС, бактороденцид, трихотецин, фитобактериомицин и др.

Бактериальный препарат (Bacillus thuringiensis) представляет собой зарегистрированный пестицид и продается на рынке в виде сухого порошка. Он эффективен для регулирования популяций многих штаммов листопоедающих гусениц, москитов, черных мух и непарного шелкоцряда. По мере того как продолжают расти цены на обычные пестициды, становится экономически выгодным массовое производство многих биологических регулирующих препаратов.

2. Условия, определяющие эффективность энтомофагов

Требования к условиям существования, особенно к температуре и влажности среды, у насекомых-фитофагов и их специализированных паразитов и хищников обычно близки. Способность естественного врага занимать все экологические ниши, в которых обитает хозяин, и благополучно выживать в этих условиях считается важным свойством паразита или хищника. В идеальном случае ареал хозяина и паразита должны полностью совпадать. Это возможно, если паразит хорошо приспособлен к широкому диапазону климатических условий. В действительности же энтомофаги часто более уязвимы в отношении условий климата и погоды, чем их хозяева или жертвы. Так, например, установлено, что отсутствие Telenomus chloropus Thorns. — паразита яиц вредной черепашки — в некоторых частях ареала вредителя обусловлено засушливым климатом. Экспериментально подтверждено, что паразит обладает более узкой экологической пластичностью, чем хозяин. Другим примером может служить эффективный хищник мучнистых червецов, жук криптолемус, которого не удалось использовать в Средней Азии, Азербайджане и Дагестане из-за лимитирующего воздействия низких зимних температур и меньшей чем у вредителей-жертв устойчивости к высокой температуре и низкой относительной влажности воздуха в период вегетации.

Иногда энтомофаги проявляют большую устойчивость к воздействию абиотических факторов. Так, диапаузирующие личинки афелинуса выдерживают значительно более низкие зимние температуры, чем хозяин — кровяная тля. Поэтому в Голландии соотношение численности видов после зимовки смещается в пользу паразита.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что благодаря различной экологической пластичности вредителей и энтомофагов, эффективность последних может изменяться под влиянием абиотических факторов.

Необходимым условием проявления эффективности энтомофага является синхронность его развития с развитием хозяина и высокая потенциальная скорость роста популяции. Обычно чем выше специализация энтомофага, тем выше синхронность годичного цикла его развития с развитием хозяина. Высокая потенциальная скорость роста популяции характеризуется коротким периодом развития и относительно высокой плодовитостью. Благодаря этому естественный враг развивается в нескольких поколениях в течение жизни одного поколения хозяина и может быстро подавить размножение последнего.

Важным признаком эффективного энтомофага считается пищевая специализация. Высокая степень специализации по отношению к хозяевам указывает на хорошую приспособленность к хозяину и непосредственную зависимость от изменений плотности популяции последнего. Однако вопрос об относительной эффективности энтомофагов, характеризующихся различной степенью пищевой специализации, пока еще изучен недостаточно.

Первостепенным условием проявления эффективности у энтомофагов считается наличие у них высокой поисковой способности. Они находят хозяина (жертву) даже при его малой численности. Поисковая способность энтомофага складывается из выбора хозяина и поиска его местообитания.

Поиск местообитания хозяина осуществляется самками главным образом с помощью хеморецепторов, хотя и не исключено значение зрительных анализаторов. У паразитов растительноядных насекомых имеют значение сигнальные вещества кормового растения хозяина.

При поиске хозяина в пределах его стации обитания самки паразитов используют комплекс стимулов, связанный непосредственно с хозяином или с продуктами его жизнедеятельности, например феромон агрегации (скопления) вредителей, продукты и следы жизнедеятельности хозяина и т. д.

При выборе хозяина самка паразитов способна отличать его общее состояние, отдавая, например, предпочтение более ранним стадиям эмбрионального развития. Многие паразитические перепончатокрылые и в очень малой степени — двукрылые способны отличать здоровых хозяев от заселенных паразитами.

Некоторые виды не заселяют яиц хозяина, уже заселенных особями своего вида, но при этом не избегают яиц, заселенных другим паразитом и т. д.

3. Способы использования энтомофагов и микроорганизмов

биологический защита растение энтомофаг интродукция

Основными способами использования естественных врагов в биологической борьбе с вредителями растений являются интродукция и акклиматизация, внутриареальное расселение, сезонная колонизация, охрана природных популяций энтомофагов и создание условий, благоприятствующих их размножению.

3.1 Интродукция и акклиматизация

Предусматривают изыскание эффективных естественных врагов на родине вредителя и последующее переселение их в новые районы. Интродукция и акклиматизация, как правило, дают наилучшие результаты в случае использования узкоспециализированных энтомофагов, развитие которых хорошо приспособлено к существованию за счет определенного, обычно одного вида вредителя. В США, Канаде и некоторых других странах, где большинство вредителей имеют иноземное происхождение, данный способ биологической борьбы является основным. В нашей стране иноземных вредителей сравнительно немного. Поэтому интродукция и акклиматизация естественных врагов у нас не имеют такого большого значения, хотя и применяются против ряда опасных, преимущественно карантинных вредителей. В качестве наиболее успешных примеров можно отметить применение паразита афелинуса против кровяной тли, хищника родолии против червеца ицерии, энтомопатогенного гриба ашерсонии для борьбы с цитрусовой белокрылкой.

3.2 Внутриареальное расселение

Сущность данного способа состоит в массовом переселении эффективных, обычно относительно специализированных паразитов и хищников (олигофагов), возбудителей заболеваний из старых очагов размножения вредителей во вновь возникающие очаги в пределах зоны, где эти естественные враги отсутствуют или еще не накопились. Способ внутриареального расселения был в ряде случаев успешно применен против лесных вредителей. Переселение яйцееда Telenomus laeviusculus Ratz. дало хорошие результаты и способствовало подавлению нарастающих очагов размножения кольчатого шелкопряда в Башкирии. Краснодарском крае, на Украине и в других зонах. Эффективным оказалось переселение в очаги соснового шелкопряда в Белоруссии яйцееда Т. verticillatus Kieff., паразита непарного шелкопряда апантелеса — в очаги этого же вредителя на Украине.

В США хорошие результаты были получены при переселении с усами земляники хищников паутинных клещей — тифлодромусов — с 3—4-летних плантаций земляники на участки с растениями 1-го года.

3.3 Сезонная колонизация

В природных условиях многие, обычно многоядные, энтомофаги не могут самостоятельно сдерживать размножение вредителей. Это объясняется тем, что они развиваются не синхронно с соответствующим видом вредителя. Численность таких энтомофагов зависит от дополнительных хозяев (или жертв) и нарастает медленно. В агробиоценозах дополнительные хозяева бывают малочисленными или даже отсутствуют. Поэтому массовый выпуск энтомофагов в начале появления фаз вредителя, за счет которых они живут, имеет большое практическое значение. После выпуска энтомофаги размножаются в природе самостоятельно, а эффект обеспечивается совокупной деятельностью не только колонизованных особей, но и их потомства. В тех случаях, когда энтомофаги или энтомопатогены применяются без расчета на их последующее самостоятельное размножение или в качестве первичного очага эпизоотии, говорят об использовании естественных врагов способом наводняющих, массовых выпусков, или в виде «живого инсектицида» .

Примеры использования энтомофагов способом сезонной колонизации многочисленны. Наиболее широко применяются перепончатокрылые яйцееды рода трихограмма для борьбы со многими вредными чешуекрылыми насекомыми, паразит габробракон — против хлопковой совки и мальвовой моли, хищный жук криптолемус — в борьбе с мучнистыми червецами, хищный клещ фитосейулюса — против паутинных клещей в теплицах и т. д.

Наряду с энтомофагами все шире используются в защите растений микроорганизмы в виде бактериальных и грибных биопрепаратов (энтобактерин, дендробациллин, боверин и др.), а также антагонисты и антибиотики (триходермин, фитобактериомицин и др.).

4. Охрана и создание условий, благоприятствующих размножению энтомофагов

Размножение и деятельность энтомофагов зависят от многих факторов внешней среды. Благоприятные условия для их размножения можно создавать при помощи агротехнических приемов. Так, обрезка чайных кустов благоприятна для теплолюбивого хищника жука хиперасписа и одновременно неблагоприятна для его жертвы — продолговатой, или чайной, подушечницы. Эффективность яйцеедов вредной черепашки возрастает в условиях, где дополнительные хозяева имеются в достаточном количестве. Поэтому в районах, где посевы зерновых расположены среди кустарников и лесов, обеспечивающих размножение клопов — дополнительных хозяев яйцеедов, отмечается более эффективная деятельность последних. Дополнительные хозяева накапливаются также на подсолнечнике, табаке, кукурузе и просе. Многие полезные энтомофаги зимуют среди древесных и кустарниковых растений. В связи с этим подбор растений, выяснение соотношений площадей посевов и древесных насаждений, их взаиморасположение представляют большой практический интерес.

Важное практическое значение для охраны и использования местных (природных) популяций энтомофагов имеет рациональное применение пестицидов, проведение химических обработок только в случаях крайней необходимости, предпочтительное использование избирательно действующих, безопасных для энтомофагов препаратов и т. д.

Усиливает деятельность многих энтомофагов создание благоприятных условий дополнительного питания взрослых насекомых. Посев нектароносов в саду способствует накоплению паразитов калифорнийской щитовки и яблонной моли, расположение в соседстве с капустой цветущих растений из сем. капустных приводит к увеличению численности паразитов капустной моли, совки и белянок. Это объясняется тем, что при дополнительном питании нектаром удлиняются сроки жизни и увеличивается плодовитость многих паразитов.

Существенное влияние на численность и эффективность энтомофагов могут оказывать способы обработки почвы. Например, безотвальная пахота свеклянищ способствует накоплению паразита свекловичного долгоносика — ценокреписа.

Содействие деятельности энтомофагов — один из эффективных способов биологической борьбы.

5. Перспективы биологического метода защиты растений

В ЕС разработана программа перехода к экологически безопасному производству потребительских товаров одновременно с мероприятиями по охране окружающей среды. С этой целью предоставляют субсидии сельскохозяйственным производителям, получающим экологически безопасную продукцию, разработана концепция устойчивого земледелия, предусматривающая принципы производства высококачественной продукции.

В аграрном производстве Германии, Франции, Швеции, Австрии и других стран Европы сделан акцент на биологические методы защиты растений и повышение плодородия почвы, т. е. осуществляется биологическая система ведения сельского хозяйства. Для борьбы с вредителями и болезнями применяют настои растений и эфирные масла, в качестве удобрения — сидераты и биогумус, организованы фабрики по выращиванию дождевых червей.

Другие примеры биологического регулирования включают использование:

сторожевых собак для защиты скота от хищников. Содержание собак является более эффективным и менее дорогостоящим средством, чем возведение заборов, отстрел и отлов хищников, а также использование ядов, которые иногда убивают других животных и даже людей;

уток для уничтожения насекомых и слизней. Однако утки иногда причиняют ущерб овощным культурам, особенно культурам с зелеными листьями, и поэтому их не следует допускать в эту часть сада;

гусей для очистки фруктовых садов от сорняков, упавших и гнилых фруктов (часто представляющих среду обитания для вредителей) и регулирования роста трав в садах и питомниках. Кроме того, гуси своим громким гоготанием предупреждают о приближении хищников или людей;

цыплят для регулирования популяций насекомых и сорных трав и для повышения содержания азота в почве фруктовых садов с высокими деревьями;

птиц для уничтожения насекомых. Фермеры и домовладельцы могут обеспечить для них подходящую среду обитания и места для гнездовий, которые привлекают дятлов, пурпурных ласточек, синиц, деревенских ласточек, поползней и других птиц, питающихся насекомыми;

пауков для уничтожения насекомых, так как они являются их злейшими врагами. Вес ежедневно поедаемых пауками жуков превышает вес всего населения мира. Оставляя полоски сорной травы вокруг соевых и хлопковых полей, мы создаем среду обитания для пауков-волков, которые бесплатно уничтожают большую часть насекомых-вредителей. Один вид бананового паука, совершенно безвредного для человека, способен очистить дом от тараканов. Большинство пауков, за исключением коричневого паука-отшельника и черного паука-ткача, безопасны для человека;

аллелопатических растений, которые вырабатывают химические вещества, токсичные для сорняков, конкурирующих с ними за питательные вещества или отпугивающие либо отравляющие насекомых-вредителей. Например, в гадах для подавления сорняков можно выращивать некоторые сорта ячменя, пшеницы, ржи, сорго и суданской травы. Для защиты от насекомых-вредителей целесообразно комбинировать посадки маниоки и фасоли, картофеля и зелени горчицы, а также подсолнечника, кукурузы, овса и кунжута. Чтобы отогнать муравьев, вокруг дома можно посадить перечную мяту, которая является естественным освежителем полости рта (сорвать лист, вымыть и жевать) и используется при приготовлении различных блюд.

Заключение

биологический защита растение энтомофаг интродукция

Биологический контроль имеет ряд преимуществ. Он обычно воздействует только на те виды, против которых применяется, и не токсичен для других, включая человека. С образованием популяции природных хищников или паразитов контроль за вредителями часто саморегулируется. Выработка генетического сопротивления сведена к минимуму, так как и вредители, и хищники обычно проходят естественный отбор для поддержания стабильного взаимодействия (совместная эволюция).

В США биологическое регулирование позволило фермерам сэкономить в среднем 25 долларов на каждом вложенном долларе по сравнению с экономией максимум 2,4 доллара на долларе, вложенном в пестициды. Например, 750 000 долларов, затраченных в 1940;х годах на поиск и внедрение европейского жука для регулирования популяции токсичной сорной травы на пастбищах в Калифорнии, сэкономило скотоводам более 100 млн. долларов.

Однако ни один метод регулирования популяции вредителей не является совершенным. Обычно требуется от 10 до 20 лет поиска для того, чтобы понять, каким образом отдельный вредитель связан со своими врагами, и найти наиболее оптимальный биологический препарат для регулирования его популяции. Массовое воспроизводство биологических препаратов, как правило, затруднительно, к тому же фермеры полагают, что они не столь быстро дают результат и не настолько легки в применении, как пестициды. Биологических агентов приходится к тому же предохранять от пестицидов, применяемых на соседних полях, и не исключено, что они также могут превратиться во вредителей. Кроме того, некоторые вредители могут выработать генетическую сопротивляемость вирусам и бактериальным агентам, применяемым для биологического контроля, а некоторые из них (такие, как богомол) могут также поедать полезных насекомых.

1. Баранников В. Д., Кириллов Н. К. Экологическая безопасность сельскохозяйственной продукции. — М.: КолосС, 2006. — 352 с.

2. Баталова Т. С., Бегляров Г. А., Бешанов А. В. и др. Системы защиты растений. Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1988. — 367 с.

3. Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. Ч. III: Пер. с англ./ Под ред. Ягодина Г. А. — 1996. — 400 с.

4. Поспелов С. М., Берим Н. Г., Васильева Е. Д., Персов М. П. Защита растений. — М.: Агропромиздат, 1986. — 392 с.