Запах божьей коровки — экологичный способ защиты урожая
Использование пестицидов, хотя и полезно для глобальной продовольственной безопасности, но наносит ущерб природным экосистемам и здоровью человека. Чтобы решить эту проблему, ученые штата Пенсильвания обратились к маловероятному средству защиты сельскохозяйственных культур: божьей коровке. Команда под руководством Сары Херманн из Колледжа сельскохозяйственных наук штата Пенсильвания разработала новый инструмент борьбы с вредителями, используя химическую экологию взаимодействия хищник-жертва между божьими коровками и тлей.
Они опубликовали свою работу в журнале Basic and Applied Ecology и недавно подали предварительную заявку на патент инновации.
Хотя известно, что божьи коровки являются прожорливыми потребителями тли, мелких насекомых, которые поедают почти все виды растений, Германн сосредоточила свои исследования на динамике отношений между этими организмами, не связанной с уничтожением. Ее интерес вызвала способность тли улавливать уникальные запахи, которые испускают божьи коровки, и обрабатывать этот запах как сигнал к изменению поведенческих черт, позволяющих им избежать поедания.
«Основная цель — начать мыслить нестандартно», — сказала Германн. «Мы хотим понять, как страх быть съеденным влияет на поведение и физиологию. Мы начнем с серьезных экологических вопросов, связанных с сельскохозяйственными системами, чтобы разработать меры вмешательства. Используя знания об уже существующих базовых экологических взаимодействиях, мы можем работать с природой, а не против нее».
Германн исследует поведенческие реакции тлей на «запахи» божьих коровок и характеризует их химический состав. Она проводит это исследование, которое было показано в недавнем видеоролике PBS Terra, в сотрудничестве с Институтами Хака Центра химической экологии Университета Пенсильвании.
Герман и ее команда определили основные соединения, составляющие запах божьей коровки в 2021 году, и обнаружили, что сам по себе запах может вызывать определенное поведение у тли. Они распространили запах божьей коровки в воздух вокруг растений, сигнализируя о проблеме тле, находящейся поблизости. В ходе различных экспериментов исследователи обнаружили, что тля не предпочитает растения с ароматом божьих коровок. В своей последней статье Германн также обнаружила, что присутствие запаха божьих коровок также сократило время, в течение которого тля питалась, и сократила их популяцию на 25%.
По словам Германн, компоненты аромата могут производиться на коммерческой основе, что, как она надеется, сделает это вмешательство относительно доступным для разработки и вывода на рынок. Она и соавтор Джессика Кансман, доцент кафедры наук о растениях и патологии растений в Университете штата Монтана, недавно получили патент на аромат, который может позволить использовать продукт в качестве средства отпугивания вредителей коммерческими предприятиями и потребителями среди населения.
«Наша работа предполагает, что присутствие запахов божьих коровок само по себе может служить методом сокращения популяций тли, по крайней мере, в краткосрочной перспективе, и может быть многообещающим методом, требующим дальнейшего изучения», — сказал Германн.
Подобные процессы химической экологии, в которых используются феромоны для управления поведением вредителей, изначально были впервые применены в борьбе с вредителями как «нарушение спаривания». Том Бейкер, заслуженный профессор энтомологии, помог возглавить эти усилия, которые с успехом широко применяются в системах выращивания фруктов, сказал Германн. Нарушение спаривания снижает успешный поиск партнера организмами-вредителями с помощью половых феромонов. Результаты Герман, напротив, используют «страх хищников» через запахи хищников, чтобы уменьшить привлекательность, развитие и питание вредителей.
По мнению исследователей, ароматическое вмешательство, разработанное для борьбы с широко распространенным и разрушительным видом тли, может обеспечить устойчивое решение для сельского хозяйства. По словам Герман, в отличие от других сельскохозяйственных решений, которые уничтожают тлю, эта обработка не приведет к проблемам резистентности, которые характерны для применения пестицидов.
Двигаясь дальше, Германн сказала, что намерена изучить влияние применения аромата божьей коровки на сельскохозяйственные поля в масштабах всего сообщества. Кроме того, ее лаборатория будет исследовать аналогичную динамику хищник-жертва у других хищников и паразитоидов, насекомых, личинки которых паразитируют на других насекомых.
Источник: Университет штата Пенсильвании, фото: Canva
