В ходе полевых исследований в центральном горном районе Пуэрто-Рико в 2016 году экологи из Мичиганского университета заметили крошечные следы ярко-оранжевых экскрементов улиток на нижней поверхности кофейных листьев, пораженных ржавчиной кофейных листьев, наиболее экономически важным вредителем урожая.
Заинтригованные, они провели полевые наблюдения и лабораторные эксперименты в течение следующих нескольких лет и показали, что широко распространенная инвазивная улитка Bradybaena Similaris, широко известная как азиатская улитка-бродяга и обычно питающаяся растениями, изменила свой рацион, чтобы потреблять грибковый патоген, вызывающий ржавчину кофейных листьев, которая в последние годы опустошила кофейные плантации по всей Латинской Америке.
Теперь исследователи UM изучают возможность того, что B. Similaris и другие улитки и слизни, которые являются частью большого класса животных, называемых брюхоногими, могут быть использованы в качестве биологического контроля, чтобы помочь обуздать ржавчину на кофейных листьях. Но как экологи, они прекрасно осведомлены о многочисленных неудачных попытках биологической борьбы с вредителями в прошлом.
«Впервые было описано, что какой-либо брюхоногий моллюск потребляет этот патоген, и это открытие может потенциально иметь значение для борьбы с ним в Пуэрто-Рико», - сказал докторант UM Закари Хаджиан-Форушани, ведущий автор исследования. Статья опубликована в Интернете 12 января в журнале Ecology.
«Но необходима дальнейшая работа, чтобы понять потенциальные компромиссы, которые B. Similaris и другие брюхоногие могут предоставить кофейным агроэкосистемам, учитывая наше понимание других элементов в системе», - сказал Хаджиан-Форушани, которого консультирует эколог UM. Джон Вандермеер, профессор кафедры экологии и эволюционной биологии.
Вандермеер и эколог из Университета Мексики Иветт Перфекто, профессор Школы окружающей среды и устойчивого развития, возглавляют группу, которая занимается мониторингом ржавчины кофейных листьев и ее естественных врагов на 25 фермах в кофейном регионе Пуэрто-Рико.
Эти естественные враги включают личинок мух, клещей и удивительно разнообразное сообщество грибов, живущих на кофейных листьях, внутри или рядом с оранжевыми пятнами, которые отмечают очаги ржавчины на кофейных листьях. Хаджиан-Форушани изучал всех этих естественных врагов для своей докторской диссертации.
«Из всех естественных врагов, которых я изучал, эти брюхоногие моллюски в Пуэрто-Рико наиболее очевидно и эффективно очищают листья кофейных листьев от грибковых спор ржавчины», - сказал он в электронном письме из Пуэрто-Рико..
Главным среди этих брюхоногих моллюсков является B. Similaris, родом из Юго-Восточной Азии и в настоящее время являющийся одним из наиболее широко распространенных в мире инвазивных наземных улиток. У него светло-коричневая оболочка диаметром от 12 до 16 миллиметров (примерно от половины до двух третей дюйма).
В своей статье по экологии Хаджиан-Форушани, Вандермеер и Перфекто описывают эксперименты, в которых один зараженный кофейный лист и одна улитка B. Similaris были помещены вместе в темные контейнеры. Через 24 часа количество спор грибка кофейной ржавчины на листьях сократилось примерно на 30%.
Тем не менее, улитки также несут ответственность за снижение примерно на 17% числа поражений, вызванных другим естественным врагом кофейной ржавчины, паразитическим грибком Lecanicillium lecanii.
«С данными, которые мы собираем сейчас, мы пытаемся выяснить, есть ли какие-либо очевидные компромиссы между этими двумя потребителями ржавчины на кофейных листьях», - сказал Хаджиан-Форушани. «Например, если грибковый паразит особенно эффективен в борьбе с ржавчиной, и улитка съедает его вместе с самой ржавчиной, это может быть компромиссом: поощряйте улитку контролировать ржавчину и столкнитесь с возможностью того, что улитка съест слишком много. другого управляющего фактора."
В своей статье по экологии авторы говорят, что им известно о «множестве катастрофических попыток классического биологического контроля» в прошлом.
Одним из наиболее известных примеров биологического обратного эффекта стала интродукция тростниковой жабы в Австралию в середине 1930-х годов для борьбы с жуком, который уничтожал сахарный тростник. Короче говоря, тростниковая жаба была совершенно неэффективна в борьбе с жуком и стала самостоятельным вредителем, резко размножаясь в отсутствие естественных врагов.
Так что еще слишком рано говорить о том, можно ли использовать грибоядный аппетит B. Similaris и других улиток в борьбе с ржавчиной на кофейных листьях. Один большой вопрос без ответа: остаются ли грибковые споры жизнеспособными после того, как они проходят через кишечник улиток?
«Похоже, что брюхоногие моллюски сокращают количество спор на листе, но неясно, могут ли споры все еще прорастать в экскрементах», - сказал Хаджиан-Форушани.«Кроме того, мы не знаем, как влияние брюхоногих моллюсков на ржавчину кофейных листьев влияет на динамику патогенов на ферме или в региональном масштабе».
И потенциальная роль брюхоногих моллюсков в борьбе с кофейной ржавчиной в других странах Латинской Америки остается неизвестной. Но исследователи из Университета Мексики надеются, что их открытия в Пуэрто-Рико будут стимулировать дальнейшие исследования в других регионах выращивания кофе.