В проекте «Среда выживания» совместно c Институтом экологической и сельскохозяйственной биологии (X-BIO) Тюменского государственного университета мы рассказываем о биологических угрозах современности и методах защиты от них.

Сельскохозяйственным культурам угрожает множество насекомых-вредителей: тля, колорадский жук и другие виды. Не всегда удается защитить растения с помощью пестицидов, и в этом случае помогают энтомофаги — насекомые, которые поедают других насекомых и клещей или паразитируют на них.

В Древнем Китае на рынке можно было купить гнездо с муравьями. Люди использовали этих насекомых для защиты апельсиновых садов от вредителей. На научной основе биологический метод стали применять только во второй половине XIX века. В 1880-е годы в Калифорнии погибали апельсиновые плантации от червеца, завезенного из Австралии. Тогда ученые решили посмотреть, кто в Австралии питается этим вредителем, и нашли хищного жука, родолию (божья коровка). Без особых надежд небольшую партию насекомых завезли в Америку, жук размножился и решил проблему с вредителем. Этот случай — классический пример биологического контроля, когда борьба с инвазионным вредителем ведется за счет его хищников или паразитов.

На первом этапе работы с энтомофагами ученые отбирают нужный вид. Затем внутри вида отбирается наиболее эффективная популяция. Она вводится в культуру и тестируется на комплексе экологических и поведенческих показателей: прожорливость, поисковая активность, плодовитость, устойчивость к жаре и холоду. Если вид успешен, то из лаборатории насекомые попадают на биофабрики, где разводятся миллионами особей ежедневно. Годовой европейский рынок энтомофагов — порядка 2 миллиардов долларов. Однако в мире применяется 120 видов энтомофагов, но лишь половина выведена в крупномасштабное разведение.

Сегодня главное направление в работе с энтомофагами — поиск новых видов для современных технологий растениеводства. Сельское хозяйство изменилось, и энтомофаги в основном применяются в теплицах. Современные теплицы — пример инновационного производства: в них искусственный свет, нет почвы, воздух поступает через фильтры, а растения развиваются независимо от сезона и климата. Однако вредители все равно попадают в изолированную зону и начинают бесконтрольно размножаться. Применять пестициды в теплицах запрещено, потому что при постоянном сборе урожая химикаты вместе с плодами попадут на стол человеку. Поэтому для современных теплиц нужны энтомофаги.

Сегодня мы располагаем 40 видами энтомофагов для теплиц, но этого мало. Для новых сортов растений нужно подбирать свои системы защиты и нормы выпуска энтомофагов. Еще один важный фактор — глобализация. Благодаря повышенному товарообороту между странами, а также миграции людей появляются новые инвазионные вредители — вредители, которые попадают в страну из других территорий. Они проникают в теплицы и представляют серьезную угрозу, потому что всякий раз, когда появляется новый вредитель, против него нет средств защиты. Поэтому ученые ищут универсального энтомофага, который будет прикрывать систему биологической защиты, пока не найдется специализированный энтомофаг.

Ученые знают, какими свойствами должен обладать универсальный энтомофаг. Такое насекомое должно быть устойчиво к длительному голоданию. Оно должно иметь достаточно широкую пищевую специализацию и легко переключаться с одного вредителя на другого. Однако обычно виды, обладающие такими качествами, могут подпитываться дополнительно растительным соком. Чем эффективнее многоядный хищник, тем выше будет возможная угроза для растений, поэтому, прежде чем применять таких насекомых, нужно взвесить потенциальную опасность и эффективность.

Рекомендуем по этой теме:
13674
Биологические угрозы

С помощью геномного редактирования можно решить проблему универсального солдата, но эта технология только входит в практику. Для того чтобы редактировать геном, нужно полностью изучить частную генетику вида, который вы собираетесь менять. Генетику энтомофагов изучают не так досконально, как человека. Вначале нужно изучить геном, расшифровать его и только потом приступать к геномному редактированию. Это ближайшее будущее, но пока ученые работают классическими методами, например селекцией.

Хищные насекомые недостаточно исследованы. Первичный скрининг энтомофагов проведен, но мы используем лишь 2–3% видов, которые могут быть эффективными энтомофагами, а остальную часть природных ресурсов нам предстоит освоить.