Спосіб індукції епізоотій в популяціях комах-фітофагів

Винахід відноситься до галузі сільського господарства, зокрема до способів регулювання чисельності та шкодочинності популяцій комах-фіто фагів-шкідників сільськогосподарських насаджень. Серед природних регуляторних чинників, саме збудники хвороб є найбільш суттєвим фактором, що на тривалий час знижує чисельність та шкодочинність фітофагів. Відомо, що для обмеження чисельності та шкодочинності комах-фіто фагів в сучасних аграрних технологіях використовуються переважно хімічні препарати, котрі застосовуються способом тотального обприскування рослин згідно існуючих те хнологій. Це високотоксичні препарати, використання яких пов'язано з цілим комплексом негативних наслідків, а саме - забрудненням пестицидами та їх метаболітами агроценозів, урожаю і навколишнього середовища у цілому [1, 2]. Крім того, тотальне використання пестицидів створює серйозну екологічну проблему. Відомі також способи регулювання чисельності та шкодочинності комах-фіто фагів шля хом використання біологічних препаратів та ентомофагів, способом суцільних обробок рослин [3]. Проте, через цілий ряд причин об'єктивного та суб'єктивного характеру, громіздкі системи державної реєстрації біопрепаратів в Україні, а також брак досліджень їх ефективності в агроценозах, біологічні засоби, а також способи їх використання не розроблені. Зовсім не розроблені способи індукції та масового поширення збудників ентомопатогенних-грибних, вірусних, бактеріальних та протозойних хвороб у природніх популяціях комах-фіто фагів [4]. В той же час, перспективним способом індукції епізоотій є розповсюдження та сприяння масовим спалахам природних захворювань у популяціях фітофагів. Відомий спосіб регулювання збудників ентомопатогенних хвороб у популяціях шкідливих комах шляхом суцільного обприскування рослин, що вегетують, біологічними препаратами, діючою речовиною яких є природні збудники ентомопатогенних хвороб [5]. Проте, цей спосіб є недостатньо ефективним і він пов'язаний з надмірними витратами коштів для отримання препаратів, їх зберігання. Для його реалізації необхідна спеціальна техніка: трактори, обприскувачі, пристрої для приготування та зберігання робочих розчинів. В ряді випадків використовують літаки та вертольоти, що дорого і неефективно. Відомий також спосіб індукції епізоотії в популяціях комах шляхом створення оптимальних екологічних умов для інтенсивного їх розповсюдження, зокрема регулярного, ретельного поливу ґр унту [5]. Суттєвим недоліком цього способу є незначна його ефективність. Крім того, внаслідок використання способу, наслідків епіфітотій зазнав лише один шкідник - капустяна міль. Важливо також і те, що ефективна дія способу обмежується невеликими ділянками, котрі необхідно регулярно поливати. Інтенсивні поливи небезпечні для рослин капусти, надмірне зволоження викликає епіфітотії різноманітних хвороб капусти - судинного та слизистого бактеріозів, плямистостей. Відомий також спосіб індукції епізоотій в популяціях комах шляхом розповсюдження збудників хвороб фіто фагів, зокрема вірусних, за допомогою ентомофагів. Цей спосіб є найбільш близьким технічним рішенням до поставленого завдання і вибраний як прототип [6]. Суть способу-прототипу полягає у тому, що в умовах біолабораторій вирощують популяції шкідливих комах і при досягненні гусеницями фітофагів 1-3-го віку їх заражають збудниками хвороб. Після цього, інфіковані таким чином, збудниками хвороб гусениці шкідників заражаються певним видом ентомофагів, внаслідок здійснення зараження коли імаго ентомофага відкладає яйця в гусеницю, паразит розвивається в інфікованому господарі. Оскільки гусениці заражені хвороботворними мікроорганізмами, ентомофаги також стають носіями збудників хвороб. Популяції таких ентомофагів розселяють у агроценози, де вони розшукують комах-фіто фагів, заражають їх, розповсюджують таким чином збудники хвороб. Проте відомий спосіб має такі недоліки: 1. Суттєвим недоліком є незначна ефективність способу, особливо по відношенню до такого важливого в господарському відношенні шкідника як яблунева плодожерка, всього 70,6%. 2. Сприйнятлива ефективність способу - прототипу доведена лише на капустяних біланах - другорядних шкідників капусти, котрі не завдають значної шкоди рослинам і їх гусениці легко знищуються усіма хімічними та біологічними способами. 3. Реалізація способу-прототипу пов'язана з виконанням складних складових елементів способу: лабораторне розведення комах господаря, заготівля для них їжі, створення оптимальних умов для їх розвитку, інфікування гусениць тощо. 4. Найбільш трудомістка складова частина способу - утримання та масове розведення різних видів ентомофагів, штучне зараження їх збудниками хвороб, масове накопичення у біолабораторіях, фасування у контейнери і наступне ручне розселення. 5. Масове лабораторне розведення комах - фіто фагів, завжди створює потенційну небезпеку їх неконтрольованого проникнення в агроценози, що вимагає додаткових зусиль для їх ізоляції і контролю. 6. Згідно способу-прототипу, ентомопатогенні хвороби виконують одноразову дію на популяції і не призводять до виникнення та індукції епізоотій. В основу винаходу поставлено завдання розробити ефективний спосіб індукції епізоотій в популяціях домінуючих фітофа гів, що завдають шкоду сільськогосподарським насадженням, в якому виконання оригінальних прийомів у певній послідовності дозволяє ефективно розповсюджувати та викликати індукцію епізоотій в популяціях і тим самим знижують не тільки їх чисельність, а й шкодочинність. Поставлене завдання досягається тим, що у запропонованому способі, шляхом здійснення ряду прийомів у певній послідовності, досягається результат, що перевищує результат, який досягається при здійсненні способупрототипу. Суть запропонованого способу полягає в тому, що створюються оптимальні екологічні умови для спонтанної індукції грибних епізоотій в популяціях комах - фітофагів. В якості пускового механізму індукції епізоотій, наступного їх поширення та закріплення в популяціях фітофагів, використовуються популяції такої хижої комахи, як золотоочки: Chrysopa prasina Burm. (Neurooptera, Chrysopidae). Використовується, таким чином, встановлена нами, властивість личинок золотоочки підтримувати симбіотичний зв'язок з ентомопатогенними грибами. Личинки Ch. prasina Burm. будують на поверхні тіла чохлик, шляхом відщіпування спороносної маси гриба від трупів комах, що загинули. Після кожного линяння чохлик відновлюється. Таким чином суть запропонованого способу полягає в тому, що: 1) у популяції комах фіто фагів переносять популяції золотоочки Chrysopa prasina Burm.; 2) одноразово вносять також збудник ентомопатогенної хвороби - спороносну масу гриба - трупи загиблих комах. Після цього, відбувається спонтанний процес індукції епізоотій, хвороб в популяціях цільових видів комахфіто фагів. Позитивний кінцевий результат, виражається у підсумковій смертності комах-фіто фагів. При цьому, популяції золотоочки самі від збудників не заражаються і не гинуть, а личинки золотоочки інтенсивно знищують яйця та личинок молодших віків фітофагів. Ентомопатогенні мікроорганізми заражають тільки певне, визначене коло хазяїв. Личинки золотоочок не заражаються і хвороби не діють на них негативно. Стартові популяції золотоочок, перед їх розселенням у агроценози, попередньо збирають у паперові чи пластикові контейнери в природних умовах, або розводять у біолабораторіях за спеціальними технологіями. Далі їх транспортують у агроценози і разом з джерелом спороносної маси гриба - трупа загиблої комахи, розселяють серед популяцій комах-фітофагі в. Тр упи комах зі спорами гриба, вносять в популяцію золотоочки лише один раз. Наступні покоління золотоочки використовують спороносну масу, котра формується на загиблих комахахгосподаря, інших особин золотоочки. Личинки старших віків відрізняються вираженою рухомістю та трофічною активністю і здатні долати значну відстань. Таким чином, саме вони є механічним носієм збудника хвороби і основною причиною пускового механізму, що індукує штучні епізоотії в популяціях комах-фіто фагів. Такий феномен спостерігається тільки внаслідок здійснення послідовних дій та операцій, роз'єднаних у часі і просторі, що складає суть запропонованого технічного рішення. Отже, запропонований спосіб складається з виконання таких послідовних дій. 1. Отримання спороносної маси ентомопатогенного гриба Beauveria bassiana - джерела збудників хвороб комах-фітофа гів для перенесення їх у носіях - тр упах комах в агроценози. 2. Збір у природі, або розведення стартових популяцій золотоочки Chrysopa prasina Burm. 3. Розселення популяцій золотоочки у агроценози разом з трупами комах - носіями спорової маси. Порівняльний аналіз способу, що заявляється та прототипу показує, що спосіб, що заявляється, відрізняється тим, що пропонується принципово нове технічне рішення, кінцева мета якого зниження чисельності та шкодочинності комах-фіто фагів, шляхом індукції епізоотїй. Такий спосіб є технологічний та екологічно безпечний. При цьому, його характеризують такі суттєві відміни. 1. В якості пускового механізму індукцій епізоотій в популяціях комах-фіто фагів виступають популяції хижої комахи-золотоочки. 2. Для початкового зараження личинок золотоочки спорами ентомопатогенних грибів використовують уражені ними трупи комах-фіто фагів. Отже, спосіб, що заявляється відповідає критерію винаходу "новизна" та "суттєві відміни". Сучасний стан галузі захисту рослин або рівень техніки, зокрема способів регулювання чисельності та шкодочинності популяцій комах - фітофагів такий, що для ефективного контролю чисельності та шкодочинності популяцій фітофагів, використовують практично лише хімічні пестициди, способом тотального обприскування вегетуючи х рослин. Стан галузі та рівень техніки висвітлені у публікаціях [1-3]. Отже, ні критерій "новизна" ні "рівень техніки" не витікають з сучасного рівня техніки. Дослідження стосовно обґрунтування запропонованого способу проводили впродовж 3-х років (1999-2001) в Інституті захисту рослин УААН, колективних та приватних господарствах Київського області. Матеріалом для досліджень була хижа комаха золотоочка Chrysopa prasina Burm. Збудник ентомопатогенних хвороб: Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. В якості комах-фіто фагів були: капустяна попелиця (Brevicoryne brassicae L.), горохова попелиця (Acyrthosiphon pisum Harr.), бородавчаста попелиця (Therioaphis trifolii Mon.), тютюновий трипc (Thrips tabaci Lin.), звичайний павутинний кліщ (Tetranychus urticae Koch.), озима совка (Agrotis segetum Schiff.), совкагама (Autographa gamma L.), капустяна совка (Mamesta brassicae L.), яблунева плодожерка (Laspeyresia pomonella L.). Приклади здійснення способу Приклад 1 Експериментальне обґрунтування першого етапу складової частини способу - отримання спороносної маси ентомопатогенного гриба Beauveria bassiana - джерела збудників хвороб комах-фітофагі в для перенесення їх у носіях - тр упах комах в агроценози. Для цього, у лабораторних умовах в чашках Петрі на листках капусти вирощували капустяну попелицю, яку одноразово обробляли 0,5% водною суспензією спор гриба. Заздалегідь підготовлений водний розчин спор гриба ретельно перемішували і, використовуючи пульверизатор, наносили робочий розчин на листя капусти та попелиць, які на них живились. В чашках Петрі підтримувалась 100% відносна вологість повітря. Через 3 дні 80-90% популяцій капустяної попелиці були інфіковані збудниками хвороби і покривались характерним білим нальотом. В лабораторних умовах на рослинах гороху вирощували горохову попелицю, яку, як це описано для капустяної попелиці, одноразово обробляли 0,5% водною суспензією спор гриба. Після того, як 80-90% популяцій горохової попелиці були інфіковані збудником хвороби і покривались білим нальотом, першу частину способу закінчували. На рослинах конюшини в оптимальних умовах вирощували бородавчасту попелицю, умови досліджень були аналогічні як і для капустяної та горохової попелиць. Бородавчасту попелицю обробляли також 0,5% водною суспензією спор гриба, внаслідок чого через 3 дні 80-90% популяцій попелиці були інфіковані збудником хвороби з характерним біли нальотом. Таким чином, внаслідок реалізації першої частини способу, була підготовлена спороносна маса ентомопатогенного гриба Beauveria bassiana - джерело збудника хвороб попелиць для наступного перенесення їх у носіях - тр упах попелиць у агроценози. Приклад 2 В лабораторних умовах, за відомими технологіями, на рослинах тютюн у та квасолі, що вирощувались у горшках, розводили тютюновий трипс та павутинний кліщ. Рослини та трипс і кліща, що на них знаходились, обробляли 0,5% водною суспензією спор гриба, як це описано у прикладі 1. Після того, як 80-90% Популяцій фіто фагів було інфіковано збудником хвороби, першу частину способу було закінчено, внаслідок того, що було підготовлено джерело спороносної маси гриба у носіях - трупах трипса та кліща. Приклад 3 Популяції гусениць 4-5 віків озимої, капустяної, совки-гама та яблуневої плодожерки, котрі зібрані у природі і перенесені у лабораторію. Гусені совок утримувались у чашках Петрі де були кормові рослини - капуста та листя яблуні. Гусениці яблуневої плодожерки розташовували в чашках Петрі на цупкому гофрованому папері без їжі. Гусениць ретельно обробляли 0,5% суспензією спор гриба так, як це описано у прикладі 1. На 5-7-й день після обробки, після зараження 80-90% гусениць, дослід припиняли. Таким чином, була підготовлена спороносна маса ентомопатогенного гриба, що концентрувались у тр упах гусениць — джерело збудника хвороб для наступного перенесення їх у агроценози. Приклад 4 Наступний елемент способу - збір в природних умовах стартови х популяцій золотоочки Chrisopa prasia Burm., або інших, широко розповсюджених видів Ch. camea Steph., Ch. peria L., Ch. septempunctata Wesm. Збір проводився методом косіння рослинності ентомологічним сачком, струшування на запону та ловом на світлові пастки [7]. Після відловлення імаго золотоочки, їх сортували та укладали у пластикові контейнери і зберігали. Приклад 5 Наступний елемент способу - підсумковий - індукція епізоотій ентомопатогенних хвороб в популяціях комахфіто фагів. Для цього проводили розселення популяцій золотоочок в агроценози, де розвивались комахифіто фаги: попелиці, павутинний кліщ, тютюновий трипс, совки та яблунева плодожерка. Агроценози білоголової капусти та тютюну. На рослини рівномірно розселяли, в середньому по 8-10 особин імаго золотоочки на рослину. Імаго золотоочки відкладали яйця і при появі личинок в агроценози вносили трупи комах, що загинули, внаслідок ураження у лабораторних умовах ентомопатогенним грибом. В середньому на одну рослину розселяли по 2-3 особини загиблих комах. Чисельність кожного із фітофагів на рослинах досягала порогового рівня, або перевищували його на 30-50%. В осередках чисельність попелиць та трипса в 2-5 разів перевищувала пороговий рівень, підгризаючих совок у 2-3 рази. Висока чисельність, конкуренція за їжу, інтенсивне зволоження рослин створювали передумову стресових екологічних ситуацій. Личинки золотоочок інтенсивно поїдали яйця та гусениць фітофагів. Проте, без внесення в популяцію фітофагів та золотоочок спорової маси гриба у вигляді трупів комах індукції епізоотій в популяціях фіто фагів не спостерігалось. Тільки внаслідок запропонованого технічного рішення, личинки золотоочки власними діями інтенсивно відшукували і активно наносили собі на спинку спороносну масу гриба що був на трупах, попередньо внесених комах. Таким чином, личинки золотоочок використовують міцелій та спори гриба для будівництва на спині чохлика, котрий допомагає процесу линяння личинок. Важливо, що при заляльковуванні збудник хвороби залишається в місцях скупчення фітофагів. По суті, відбувається циклічний процес масового розповсюдження та наростання кількості інвазійних осередків зі збудниками хвороби. Саме це і спонукає до індукції епізоотій в популяціях комах - фіто фагів. Рез ультати досліджень представлено у таблиці 1. Як видно з представлених матеріалів, оптимальна кількість комах, необхідних для внесення в агроценози, як джерело спорової маси гриба становить 2-3 особини на рослину. У підсумку, загальний рівень ефективності способу, що пропонується, становив 76,6-85,5% загиблих комах-фітофагів. Важливо при цьому те, що основною причиною загибелі комах-фіто фагів була масова епізоотія їх, внаслідок розповсюдження збудника хвороби саме личинками золотоочки. Про це наглядно свідчать результати контрольних варіантів. Саме на них не вносили джерела ентомопатогенних спор і показник загибелі комах був як наслідок дії природних популяцій хижих комах, проте епізоотій не спостерігалось. Приклад 6 Агроценоз білоголової капусти та насаджень столових буряків на присадибних ділянках. Домінуючі комахифіто фаги: озима совка, совка-гама та капустяна совка. Впродовж трьох років оцінювали ефективність запропонованого способу спрямованого на обмеження чисельності та шкодочинності комах-фіто фагів. Результати досліджень представлено у таблиці 2. Як видно, внесення в агроценоз загиблих комах із спорами гриба стали причиною поширеної епізоотії серед популяцій совок і сумарна загибель їх внаслідок використання способу становила 66,0-75,6%, в той час як внаслідок використання способу - прототипу загинуло лише 24,831,6% гусениць совок. Приклад 7 Яблуневий сад. Шкідливий вид - яблунева плодожерка. Умови досліду такі ж, як і у попередніх прикладах. Результати оцінки технологічності та ефективності способу наведено у таблиці 3. Підсумкова ефективність запропонованого способу становила 71% за показником смертності гусениць плодожерки, тоді як у способіпрототипі лише 32,2%. Встановлена очевидна перевага способу, що заявляється, над способом прототипом. Необхідно відмітити ще таку особливість, котра характеризує дієвість та ефективність способу. Чітко спостерігався виражений симбіоз золотоочки з спорами гриба білої мускардини. З цим феноменом ми зустрічались у всіх агроценозах. Личинки золотоочки, що несли на спині масу міцелію зі спорами, що розпилювалась на значну відстань, досить добре помітні у вигляді білих крапок, що інтенсивно рухались на всіх частинах рослин: листках, гілках та стволах дерев, а також на поверхні фунту та опалому листі. Саме таким чином, шляхом спрямованого пошуку личинки золотоочки відшукують спеціально експоновані та уражені збудником хвороби трупи комах. Використовуючи гризучий ротовий апарат, личинки відривали шматки ураженого тіла комах і переносили собі на спинку спороносну масу гриба. Важливо при цьому те, що збудник хвороби, який ми відбирали з личинок золотоочки, виявився тотожним збуднику білої мускардини - грибу Beauveria bassiane. При використанні його на комахах він показав високу вірулентність по відношенню до яблуневої плодожерки, гусениць совок, попелиць, викликаючи їх загибель з симптомами, характерними для захворювання білою мускардиною. Таким чином, запропоноване технічне рішення дозволило досить ефективно передавати та розповсюджувати серед популяцій комах - фі тофагів зб удника грибних ентомопатогенних хвороб. Встановлено, що популяції золотоочок не сприйнятливі до дії цього збудника, який уражує тільки комах-фіто фагів. Симбіотичні відношення личинок золотоочки з вірулентним для фітофагів грибом сприяє розповсюдженню спор грибів білої мускардини лише внаслідок використання запропонованого способу. Золотоочки, їх личинки безпосередньо знищують фіто фагів, крім того розповсюджують збудники хвороб. Використання запропонованого способу забезпечує у порівнянні з існуючим способом такі переваги. 1. Екологічна безпечність способу. Його використання не супроводжується будь-якими негативними для навколишнього середовища, теплокровних та людини наслідками. 2. Запропонований спосіб підсилює природні регуляторні процеси, внаслідок поєднання двох корисних для практики захисту рослин функцій - хижацтва з боку личинок золотоочки та розповсюдження ними збудників ентомопатогенних хвороб, що стає причиною виникнення серед фітофагів епізоотій. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ 1. Болдырев М.Н,, Алексеева С.А. та ін. Система защиты плодовых культур от вредителей и болезней. - М.: ВО "Агропромиздат", 1989. -92с. 2. Матвієвський О.С., Лошицький В.П. та ін. Комплексна система заходів щодо захисту подових і ягідних насаджень від шкідників і хвороб. - МС Х України. Київ, 1991.-52с. 3. Дрозда В.Ф., Гораль В.М., Лаппа Н.В. Биологические основы интегрированной системы защиты овощных культур от вредителей и болезней. - Киев, 1990.-111с. 4. Дрозда В.Ф., Лаппа Н.В., Гораль В.М. Методические рекомендации по биологической защите овощных культур от вредителей в открытом грунте. -Киев: Укрплодоовощпром, 1990. -78с. 5. Цинитие Р.Я. Биологические и агротехнические мероприятия по бороьбе с вредителями капусты в Латвийской ССР. /Биологический метод борьбы с вредителями овощных культур. - М.: Колос, 1972. -С.59-64. 6. Дрозда В.Ф. Спосіб розповсюдження збудників ентомопатогенних хвороб у популяціях комах-фітофагів. Патент України №33314А, МКИ А01К67/00. Заявлено 09.02.1999; Опубл. 15.02.01. Бюл. №1 (ПРОТОТИП). 7. Захаренко О.В. Сітчастокрилі (Insecta, Neuroptera) України і деякі питання охорони рідкісних і зникаючих комах. - Автореф. дис... доктора біол. наук. - Київ, 1997. -33с. Таблиця 1 Показники ефективності використання запропонованого способу у порівнянні зі способом-прототипом у зниженні чисельності комплексу комах-фітофагів. (Польові дослідження. Петрушки, Київська область (1999-2001pp.) Комахи-фітофаги Початкова чисельність фіто фагів Капустяна попелиця 10-15% рослин з колоніями; 2-й бал Горохова попелиця 7-12% рослин з колоніями; 2-й бал Бородавчаста 10-15% рослин з попелиця колоніями; 2-й бал Тютюновий трипс 10-12 екз./стебло Павутинний кліщ 7-10імаго/листок Контроль-капустяна 9-12% рослин 3 попелиця колоніями; 2-й бал Контрольпавутинний кліщ 9-12імаго/листок Загинуло комахЗагальна смертність Внесено фіто фагів, % внаслідок комах-фітофа гів, % загиблих комах внаслідок із спорами знищення їх масової способувикористання гриба, личинками епізоотії запропонованого протоекз./рослину золотоочки типу способу 1-2 28,7 48,9 77,6 44,5 3-4 30,2 53,9 84,1 39,8 5-6 2-3 2-3 25,9 30,2 30,1 50,7 55,3 54,6 76,6 85,5 84,7 34,6 45,6 47,8 27,7 27,2 33,8 33,8 Таблиця 2 Ефективність використання запропонованого способу у зниженні чисельності популяцій совок в агроценозах у порівнянні зі способом-прототипом (Київська область, с. Петрушки (1999-2001pp.) Початкова Внесено Загинуло комахЗагальна смертність комахчисельність, загиблих фіто фагів, % внаслідок фітофагів, % гусениць/роскомах із внаслідок Комахи-фітофаги знищення їх масової способулину спорами використання личинками (формування гриба, епізоотії запропонованого протозолотоочки типу головки) екз./рослину способу Озима дослід 3-4 1-2 22,4 43,6 66,0 24,8 совка контроль 2-3 24,6 24,6 Совкадослід 3-4 2-3 27,2 48,4 75,6 30,2 гама контроль Капустяна дослід совка контроль 3-4 4-5 3-4 2-3 25,3 19,6 23,1 50,9 25,3 70,6 23,1 31,6 Таблиця 3 Ефективність використання запропонованого способу у зниженні чисельності популяцій яблуневої плодожерки у порівнянні зі способом-прототипом (Київська область, с. Петрушки (1999-2001 pp.) Комахи-фітофаги Початкова чисельність діапаузуючих гусениць, екз./дерево Яблунева дослід плодожерка контроль 16±2 18±3 Внесено Загинуло комахЗагальна смертність комахзагиблих фіто фагів, % внаслідок фітофагів, % комах із внаслідок способуспорами знищення їх масової використання личинками гриба, епізоотії запропонованого прототипу екз./рослину золотоочки способу 2-3 27,8 43,2 71,0 32,2 30,3 30,3