КОЛУМБУС, Огайо. Согласно исследованию, проведенному в Университете штата Огайо, однажды фермеры смогут адаптировать спрей с инсектицидом для борьбы с привычками питания тех видов, которые больше всего угрожают их урожаю.
Исследователи разработали метод прогнозирования сочетания концентрации инсектицида, размера капель и количества капель, которые являются наиболее смертоносными для конкретного вида. В компьютерном моделировании и лабораторных экспериментах манипулирование этими факторами повышало смертность насекомых на 60-70 процентов.
Некоторые насекомые грызут листья, в то время как другие жуют глотки или высасывают сок. Они могут прыгать, летать или бегать. Но все виды оставляют уникальный «след» на растениях, которые они едят, сказал Франклин Р. Холл, профессор энтомологии в штате Огайо, и фермеры могли бы убить больше вредителей, если бы они соответствовали параметрам опрыскивания этому следу.
«Мы хотим, чтобы фермеры могли делать больше, чем просто доставать мешок с инсектицидом в сарае», - сказал Холл. «Это простое решение, но оно стоит денег - все больше и больше - и может создавать экологические риски и опасения по поводу безопасности пищевых продуктов. Если мы сможем оптимизировать способ применения инсектицида, мы сможем добиться как безопасности, так и хорошей борьбы с вредителями».
Холл и соавторы Тимоти А. Эберт и Роджер А. Даунер, оба научные сотрудники, и Робин А. Дж. Тейлор, научный сотрудник, провел исследование в Лаборатории прикладных технологий борьбы с вредителями штата Огайо в Вустере, штат Огайо.
Две статьи в журнале Pesticide Science описывают новый метод исследователей для анализа взаимодействия между размером капель, количеством капель и концентрацией инсектицида в спрее.
Фермеры уже могли регулировать эти факторы, объяснил Холл, но никто не мог рассчитать наиболее смертоносное сочетание всех трех факторов для конкретного вида. По его словам, с помощью этой информации фермеры могут сократить количество используемых инсектицидов или реже распылять их.
«Благодаря нашей новой способности манипулировать распылением пестицидов мы можем изменить способ его подачи от поля к полю или даже внутри поля, поэтому нам нужно найти оптимальную подачу», - сказал Холл.
Нынешний проект основан на работе, которую исследователи начали в 1993 году, когда они создали Симулятор дозы пестицида (PDS), компьютерную модель, которая имитирует питание и движение насекомого на листе. Первоначально они использовали симулятор для изучения того, как личинки ромбовидной моли питаются капустой, обработанной пестицидом Bacillus thuringiensis, широко известным как BT.
В своем новом исследовании Холл и его коллеги пересмотрели привычки питания ромбовидной моли на капусте, обработанной БТ, с помощью компьютерного моделирования. Они смоделировали 13 обработок пестицидами, каждая из которых отличалась комбинацией размера капель, количества капель и концентрации инсектицида.
Моделирование показало, что изменение трех факторов приводит к изменению смертности насекомых на целых 70 процентов. Самая высокая смертность, 90 процентов, была вызвана сочетанием большого количества мелких капель на листе и низкой дозы инсектицида на одну каплю.
Затем они протестировали новую методологию, используя настоящий инсектицид на петлителе для капусты. В лаборатории исследователи кормили личинок листьями капусты, обработанными другим коммерчески доступным инсектицидом, фипронилом.
В этом эксперименте варьирование размера капель, количества капель и концентрации инсектицида привело к изменению смертности насекомых примерно на 60 процентов. Смертность была самой высокой - примерно 70 процентов - при опрыскивании небольшим количеством мелких капель на лист и низкой дозой инсектицида на каплю.
Холл сказал, что разные спреи эффективны для разных видов из-за того, как насекомые двигаются и питаются своими растениями-хозяевами. Некоторые виды насекомых склонны грызть листья, то есть делать крупные нечастые укусы. И наоборот, некоторые любители капусты грызут листья - кусают часто и понемногу, - в то время как другие представители того же вида грызут.
Другие грызущие насекомые включают трипсов и клещей; к грызущим насекомым относятся листорезы и большинство личинок бабочек и мотыльков. Тля относится к тем, кто прокалывает листья и высасывает сок.
Исследователи изначально хотели разработать метод индивидуального подбора инсектицидных спреев, но в процессе работы они обнаружили, что уничтожение насекомых и сохранение урожая - это не всегда одно и то же.
Они обнаружили, что изменение распыления пестицидов влияет как на смертность насекомых, так и на продолжительность их жизни. Больше насекомых умирает, если популяция получает яд в течение длительного периода времени, а это означает, что насекомые успевают съесть большую часть урожая, прежде чем умрут. С другой стороны, уничтожение меньшего количества насекомых, но их уничтожение в начале цикла обработки пестицидами означает, что будет съедено меньше растительности.
«Теперь мы должны определиться с целью - гибель насекомых или защита урожая», - сказал Холл. «В связи с этим возникает вопрос, почему тот или иной вредитель является вредителем. Из-за его потенциала увеличения до больших чисел? Или из-за количества урожая, который он ест? И как лучше всего уменьшить его способность быть вредителем?»
Исследователи продолжают эту работу, которая финансировалась за счет государственных и федеральных фондов, а также гранта от Агентства по охране окружающей среды.