La Kimyasal böcek ilaçlarına sürdürülebilir alternatifler arayışı Bu, modern tarımın karşı karşıya olduğu en büyük zorluklardan biridir. Yıllarca süren yoğun böcek ilacı ve herbisit kullanımı, artan küresel nüfusu beslememizi sağladı, ancak aynı zamanda su, biyoçeşitlilik ve insan sağlığı üzerinde de endişe verici izler bıraktı. Bu nedenle, ürün verimliliğini korurken bu maddelere olan bağımlılığımızı azaltan her türlü teknoloji büyük ilgiyle karşılanmaktadır.
Bu bağlamda, Titreşim ve ultrason kullanarak haşere kontrolü Neredeyse bilimsel bir merak konusu olmaktan çıkıp, entegre zararlı yönetimi içinde gerçek bir araç haline geldi. Böceklerin üremek için kullandığı titreşim sinyallerini taklit eden cihazlardan, yırtıcıların varlığını simüle eden ultrasonik yayıcılara kadar, son araştırmalar, tarlaya kimyasal ilaç püskürtmeden zararlıları çekmek, şaşırtmak veya uzaklaştırmak için "onların dilini konuşmanın" mümkün olduğunu gösteriyor.
Tarım neden böcek ilaçlarına alternatifler arıyor?
La Modern yoğun tarım, kaçınılmaz olarak çevreye karşı saldırgandır.Bunun nedeni, tek bir yetiştirilen türün, yabani otlar, böcekler, mantarlar veya küçük memeliler gibi herhangi bir rakibine karşı üstün tutulmasına dayanmasıdır. Mekanizasyon ve hektar başına daha fazla üretim ihtiyacıyla birlikte, hızlı çözüm, on yıllardır hasatların sağlanmasında vazgeçilmez müttefikler olan böcek ilaçları oldu.
Ancak bu maddelerin yaygın kullanımı bazı sorunlara yol açmıştır. çok ciddi çevresel ve sağlık sorunlarıYeraltı sularının kirlenmesi, hedef olmayan faunaya (arılar ve bombus arıları gibi tozlayıcılar dahil) verilen zarar, birçok zararlının direnç geliştirmesi ve maruz kalan bireyler için sağlık riskleri. Klasik bir iki ucu keskin kılıç gibi: gıda üretimine yardımcı oluyorlar, ancak aynı zamanda bize de zarar verebiliyorlar.
Bu durum, aşağıdakilerin gelişmesine yol açmıştır: biyolojik çözümler biyolojik gübreler ve biyolojik böcek ilaçları gibiBu yöntemler, zararlılarla rekabet eden veya onlara saldıran mikroorganizmalar veya faydalı böceklere dayanmaktadır. Önemli bir ilerlemeyi temsil etseler de, özellikle yoğun kullanımlı sistemlerde, etkinliklerini kaybetmeden tarım kimyasallarının yerini tamamen alamamaktadırlar.
Dolayısıyla, aşağıdaki gibi yenilikçi stratejilere olan ilgi artmaktadır: Titreşimler yoluyla zararlıların fiziksel veya davranışsal kontrolüBu yöntem, böceklerin iletişimine müdahale etmeyi veya yırtıcı hayvanların varlığını simüle etmeyi mümkün kılarak, çevreye zehirli kalıntı bırakmadan zararı azaltır.
Zararlı böceklerin iletişiminde titreşimlerin ve ultrasonun rolü
Birçok tarımsal zararlı böcek bunu kullanır. titreşimler ve akustik sinyaller Yönlerini bulmak, eş bulmak veya yırtıcıları tespit etmek için bazı türler bitkiler aracılığıyla (gövde ve yapraklar yoluyla) iletilen titreşimlerle iletişim kurarken, diğerleri insanlar tarafından duyulamayan ancak diğer hayvanlar tarafından mükemmel bir şekilde algılanabilen havada yayılan ultrasonu kullanır.
Söz konusu tahıl emen böceklerSoya fasulyesi, mısır, buğday ve baklagillerin önemli zararlılarının iki sistemi birleştirdiği gösterilmiştir: yaklaşık 100 metreye kadar uzun mesafelerde, çeşitli yöntemler kullanırlar. feromonlar Potansiyel ortakları çekmek için. Yaklaştıklarında kanalı değiştirip yayın yapmaya başlarlar. bitki aracılığıyla titreşim sinyalleri Tam konumunu belirtmek için, "Buradayım, bana doğru gelin" gibi bir mesaj gönderilebilir.
Bu titreşimler bitkinin gövdesinden geçer ve bitki gerçek bir enerji kaynağı görevi görür. sinyali ileten doğal "kablo"İlginç olan şu ki, birçok dişi ve diğer erkekler de aynı sinyale yanıt verebiliyor; bu nedenle bir kültürdeki "titreşimsel diyalog" oldukça karmaşık olabiliyor.
Diğer zararlılarda, örneğin Spodoptera cinsinin gece güveleriUltrasonografi önemli bir rol oynar. Bu kelebekler, yarasaların sıkça avladığı ve yarasaların ultrasonik ekolokasyon sayesinde onları tam olarak tespit edebildiği bir av türüdür. Yarasalar da buna karşılık, bir dizi akustik tepki geliştirmiştir. yarasaların ekolokasyon yöntemini karıştırmak Ya da varlıklarını zamanında tespit edip kaçmalarına yardımcı olurlar. Başka bir deyişle, gece gökyüzünde gerçek bir "akustik savaş" yaşanıyor.
Bu iletişim sistemlerini anlamak, araştırmacıların çok güçlü bir fikir ortaya atmalarına olanak sağladı: Eğer zararlı böceklerin ne duyduğunu ve nasıl iletişim kurduklarını bilirsek...Bu sinyalleri taklit eden, değiştiren veya engelleyen cihazlar üreterek, onları kendi avantajımıza kullanabiliriz.
Yatak böceklerini çekmek için mikro titreşimler kullanan Brezilya yapımı cihaz.
Titreşim kullanarak haşere kontrolünde kaydedilen en çarpıcı ilerlemelerden biri Brezilya'dan geliyor; burada bir ekip... Brezilya Tarım Araştırma Kurumu (Embrapa) Mato Grosso Devlet Üniversitesi, tahıl emen böceklerin üreme evresinde kullandıkları titreşim sinyallerini yeniden üretebilen elektronik bir cihaz geliştirdi.
Bu teknoloji, yıllarca süren gözlemlere dayanmaktadır. bu böceklerin üreme davranışıBilim insanları, eş ararken yaydıkları titreşimlerin belirli frekanslarını analiz ettiler ve bunları, sahada kurulan tuzaklara takılan elektronik bir prototip ile kontrollü bir şekilde kaydedip, depolayıp ve yeniden üretmeyi başardılar.
Bu tuzaklar iki tür yemi bir araya getiriyor: sentetik feromonlarUzun mesafeden "koku" yoluyla yatak böceklerini çeken ve küçük bir titreşim cihazı da aynı etkiyi gösteren bir düzenek. hassas titreşim sinyalleri Böcekler bunu çiftleşme çağrısı olarak yorumlar. Sonuç olarak, böceklerin ekinlere dağılması yerine tuzağa yoğunlaşmasına neden olan bir tür "yanlış sinyal" oluşur.
Embrapa'daki Genetik Kaynaklar ve Biyoteknoloji Yarı Kimyasalları Laboratuvarı'ndan biyolog Raúl Alberto Laumann'a göre, birleşik kullanım titreşimler ve feromonlar Bu yöntem, yalnızca tahtakurularının yakalanmasına değil, aynı zamanda arazideki zararlı böcek popülasyonlarının yoğunluğu ve mekansal dağılımı hakkında çok hassas bilgiler elde edilmesine de olanak tanır.
Halen devam eden saha denemelerinde, cihazlı tuzaklar yaklaşık olarak şu şekilde yerleştiriliyor: her beş hektarda birSonrasında, her noktada yakalanan böcekler sayılır ve matematiksel modeller kullanılarak tüm mahsul genelindeki gerçek zararlı yoğunluğu tahmin edilir. Bu yaklaşım, titreşimli tuzakları etkili hale getirir. hassas izleme aracıBu, ne zaman ve nasıl müdahale edileceğine karar vermenin anahtarıdır.
Titreşim yöntemiyle yatak böceği kontrolünün avantajları ve potansiyeli
Tahtakurusu ve tırtıllar soya fasulyesinde en çok zarar veren iki zararlı böcek ve diğer tahıl ürünleri. Transgenik bitkiler ve entomopatojenik mikroorganizmalar, diğer şeylerin yanı sıra, tırtılları kontrol etmek için kullanılırken, koku böceği kontrolü hala büyük ölçüde kimyasal böcek ilaçlarına dayanmaktadır. Bu nedenle, daha az agresif ve çevre ve insan sağlığı için daha güvenli alternatif yöntemler bulmak stratejik bir zorluktur.
Brezilya yapımı titreşimli cihaz tam olarak o yöne işaret ediyor. En büyük çekiciliği ise bir şeye dönüşebilecek olması. Geleneksel böcek ilaçlarına gerçek bir alternatifYa da en azından entegre zararlı yönetimi programlarına dahil edilerek kullanımları önemli ölçüde azaltılabilir. Tuzaklar hem yatak böceği popülasyonlarını izlemek hem de ekonomik zarar eşiğinin altındaki seviyelere indirmek için kullanılabilir.
Ayrıca, bu bir teknolojidir. hedef zararlıya karşı oldukça spesifikGeniş spektrumlu bir böcek ilacının aksine, titreşimler ve feromonlar yalnızca bu sinyalleri tanıyan tahıl emici böceklere yöneliktir. Bu da faydalı böcekler üzerindeki etkiyi en aza indirir.
Embrapa ekibi tarafından açıklanan ön preliminary sonuçlara göre, sentetik feromonların ve titreşimlerin birlikte kullanımı, tarlalardaki tahtakurusu varlığını belirgin şekilde azaltır. Denemelerin tümü, arılar veya bombus arıları gibi faydalı böceklerin faaliyetlerine müdahale etmeden gerçekleştiriliyor. FAO'nun zararlıların küresel tarımsal üretimde %40'a varan bir azalmaya neden olabileceğini tahmin ettiği bir senaryoda, bu alandaki herhangi bir ilerleme büyük önem taşıyor. önemli ekonomik ve ekolojik etki.
Bu teknolojiye ilişkin patent başvurusu 2023 yılının sonlarında Brezilya Ulusal Sanayi Mülkiyeti Enstitüsü'ne yapıldı ve şimdilik, Henüz ticari olarak satışa sunulmadı.Araştırmacılar, özellikle otomatik tuzakların geliştirilmesine odaklanan şirketler olmak üzere, endüstriyel ortaklar arıyorlar. Amaçları, üretimi artırmak ve bu cihazları tarım pazarına sunmaktır.
Mikro titreşimlerin geniş ölçekte uygulanmasının zorlukları
Bu yeniliğin yarattığı coşkuya rağmen, bazı endişeler de dile getirildi. büyük ölçekli uygulanabilirliği konusunda makul şüphelerSão Paulo Üniversitesi'nde kimyasal ekoloji ve böcek davranışı uzmanı olan entomolog José Maurício Simões Bento, Embrapa'nın çalışmalarını, özellikle de tahtakurularının kullandığı titreşim frekanslarının kesin olarak belirlenmesini çok değerli buluyor.
Ancak Simões, en büyük bilinmeyenin şu olduğuna dikkat çekiyor: Yüz binlerce hektarlık alanları kapsayan plantasyonlarda bu sistemi nasıl çoğaltabiliriz?Bu durum, 45 milyon hektardan fazla alanda soya fasulyesi yetiştirilen Brezilya'da da geçerlidir. Yeterli sayıda noktaya cihaz yerleştirmek maliyetli ve lojistik açıdan karmaşık olabilir ve teknoloji maliyeti ile hasar azaltma arasındaki en uygun denge henüz net değildir.
Bir diğer önemli teknik husus ise şudur: Tahtakurularının titreşimsel iletişimi bitki aracılığıyla gerçekleşir.Sinyalin doğrudan havaya değil, etkili bir şekilde iletilmesi için cihazın şu özelliklere sahip olması gerekir: tesise bağlı Ya da titreşimin bitki dokusuna yayılmasını sağlayan bir yapı. Bu da şu gibi soruları gündeme getiriyor: Tuzak başına bir cihaz yerleştirmek yeterli mi? Belirli bir bitkiye mi bağlanması gerekiyor? Bitki yoğunluğuna bağlı olarak çoğalma nasıl değişiyor?
Laumann ve ekibi, bu zorlukların bazılarını şu yolla çözmeyi öneriyor: matematiksel modellerin kullanımı Tuzak yakalamalarını gerçek zararlı yoğunluğuyla ilişkilendiren ve böylece her bitkiyi bir cihazla kaplama ihtiyacını ortadan kaldıran bir teknoloji öneriyorlar. Ayrıca, bu teknolojinin, örneğin biyolojik mücadele yöntemlerinin kullanımı gibi diğer biyolojik mücadele yöntemleriyle entegre edilmesini de öneriyorlar. yatak böceği yumurtası parazitoidleriBu canlılar, zararlının yumurtalarının içinde beslenip gelişerek popülasyonunu daha da azaltırlar.
Yakalanan böceklerin sayımının otomasyonunda ilerleme kaydedilirse (ki bu konuda da çalışmalar devam ediyor), titreşimli tuzaklar bir tür böcek yakalama aracına dönüştürülebilir. Entegre zararlı yönetimi içindeki temel araçÇiftçiye, çiftliğin her bölgesindeki tahtakurusu seviyeleri hakkında neredeyse gerçek zamanlı olarak bildirimde bulunularak, çok daha hassas ve zamanında kontrol kararları alınması kolaylaştırılır.
Güveleri ve diğer uçan haşereleri uzaklaştırmak için kullanılan ultrason cihazları.
Bitkilerin yaydığı titreşimlerin ötesinde, bir diğer çok aktif araştırma alanı da şudur: Zararlı böcekleri uzaklaştırmak için ultrason kullanımıJapon bir ekip tarafından Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dergisinde yayınlanan yakın tarihli bir çalışma, çilek, soğan, domates ve diğer birçok sebze gibi mahsullerde önemli zararlılar olan Spodoptera cinsi güvelere karşı özellikle umut verici sonuçlar göstermiştir.
Nagoya Üniversitesi'nden araştırmacı Ryo Nakano'nun yönetiminde, denemeler şu bölgelerde gerçekleştirildi: çilek ve soğan tarlaları ve seraları Silindirik ultrasonik yayıcıların yerleştirildiği bu cihazlar, 360 dereceye ses yayma kapasitesine sahipti. Bu cihazlar, gece kelebeklerinin doğal avcıları olan yarasaların yaydığı ultrasonu taklit ediyordu.
Bilim insanları, hassas ayarlamalar yapmaya odaklandılar. ultrasonik sinyallerin süresi, frekansı ve yoğunluğu Maksimum itme etkinliğine ulaşmak için. Sonuçlar, cihazlar alacakaranlıktan şafağa kadar (bu güvelerin aktif olduğu dönem) etkinleştirildiğinde, dişilerin uçuşunun önemli ölçüde azaldığını ve her şeyden önemlisi, ekinlere yumurta bırakma.
Bu çok önemli çünkü birçok tür gibi Spodoptera littoralis (siyah halka) veya Spodoptera exigua (yeşil halka veya ordu kurdu) Zararın büyük çoğunluğuna larva evresinde neden olurlar. Dişilerin yumurtalarını ürüne bırakmasını engellemek sorunu ortadan kaldırır ve yaprakları ve meyveleri yiyen larva popülasyonlarını önemli ölçüde azaltır.
Balear Adaları Üniversitesi Zooloji Profesörü ve entomolog Miguel Ángel Miranda Chueca, bu yaklaşımın şu özelliklere sahip olduğuna inanıyor: sağlam bilimsel temelBunun nedeni, bu kelebeklerin avcılarıyla iletişim kurmak için doğal olarak kullandıkları akustik bir dilden (ultrason) yararlanmasıdır. Bu tür bir teknolojinin, entegre bir zararlı yönetimi sistemi içinde yeni bir kontrol yöntemi haline gelebileceğine inanıyor.
Ultrasonun diğer yaygın zararlılara karşı sınırlamaları
Spodoptera cinsi güvelerle elde edilen sonuçlar oldukça umut verici olsa da, uzmanlar şu konuda hemfikir: Ultrasonun etkinliği her zararlıya genelleştirilemez.Her türün kendine özgü bir duyusal biyolojisi vardır ve hepsi iletişim kurmak veya tehditleri tespit etmek için titreşim veya ultrason kullanmaz.
Açık bir örnek, meyve sineği (Ceratitis capitata)Sokucu böcek, dünya çapında meyve ağaçlarını etkileyen en önemli zararlılardan biridir. Uzmanlara göre, bu böcek iletişimde birincil araç olarak ultrason kullanmaz; bu da onu uzaklaştıracak veya kaçıracak bir frekans ve "akustik mesaj" bulmayı büyük ölçüde zorlaştırır. Bu biyolojik temel olmadan, gerçekten etkili bir ses sistemi tasarlamak neredeyse imkansızdır.
Benzer bir durum iç mekan zararlıları için de geçerlidir, örneğin: hamamböceğiPiyasada ultrason kullanarak hamamböceklerini uzaklaştırdığını iddia eden cihazlar bulunmaktadır. Ancak Miranda Chueca gibi araştırmacılar, hamamböceklerinin bu sinyalleri sürekli bir uzaklaştırma sağlayacak şekilde kullanmadıkları için bu ürünlerin biyolojik olarak işe yaramaz olduğunu savunmaktadır.
Söz konusu SivrisineklerTeori biraz daha sağlam temele dayanıyor, çünkü üreme davranışlarında sesleri kullanıyorlar (örneğin, dişileri çekmek için kanatlarının karakteristik vızıltısı). Bununla birlikte, mevcut çalışmalar bu sesleri yeniden üretmenin zor olduğunu gösteriyor. Belirgin bir kovucu etkisi yoktur.Ve şu ana kadar, gerçek dünya koşullarında onları sürekli olarak uzaklaştırabilecek hiçbir ultrasonik desen tespit edilemedi.
Ultrasonun test edildiği bir diğer alan ise şudur: kemirgen kontrolü Özellikle yoğun tarımsal istila dönemlerinde sıçanlar, fareler veya tarla fareleri gibi hayvanlar risk altındadır. Bu hayvanların, örneğin çiftleşme veya bölge savunması için yüksek frekanslı sesler kullanarak iletişim kurabildiklerini biliyoruz ve bu da sözde caydırıcı cihazların tasarlanmasına yol açmıştır. Bununla birlikte, bilimsel kanıtlar şunu göstermektedir ki Etkisi en fazla geçicidir.Yeni bir ses başlangıçta korkutucu olabilir, ancak zamanla hayvanlar buna alışma eğilimindedir, tıpkı biz insanların sürekli rahatsız edici bir sese alışması gibi.
Kırsal kesimde ekolojik etki ve “gürültü kirliliği”
Göz ardı edilemeyecek bir konu da şudur: Ultrason ve yapay titreşim emisyonlarının ekolojik etkisi Tarım ekosisteminde. Amaç sadece belirli zararlıları uzaklaştırmak veya çekmek olsa da, gerçek şu ki, bu ortamı paylaşan birçok başka organizma da bu sinyallerden etkilenebilir.
PNAS'ta yayınlanan Japon araştırmasının yazarları da bu cihazların yaygın kullanımının belirli bir etkiye yol açabileceğini kabul ediyorlar. diğer türler için "gürültü kirliliği"Ultrason insan kulağıyla duyulamasa da birçok hayvan tarafından duyulabilir ve kontrollü bir şekilde kullanılmadığı takdirde iletişimlerini veya davranışlarını etkileyebilir.
Örneğin, güveleri uzaklaştırmak için tasarlanmış yarasa ultrasonunun sürekli simülasyonu şu şekilde olabilir: diğer zararsız gece kelebeklerini de etkileyebilir Ya da kuşların veya diğer yırtıcıların beslenme düzeninin bir parçası olan böcekler. Avın davranışını değiştirerek, dolaylı olarak tüm bir ekosistem değiştirilebilir. besin zinciri Bu durum, yoğun tarım sistemlerinde zaten oldukça zorlayıcı bir hal almıştır.
Tarım gibi insan eliyle şekillenmiş bir ortamda, ne kadar iyi niyetli olursa olsun, her türlü müdahale... çevre üzerindeki sonuçlarBu nedenle, titreşim veya ultrasona dayalı büyük ölçekli çözümler uygulamadan önce, entomologlar bu olası yan etkilerin daha iyi incelenmesi ve bunların, kaçınılması amaçlanan zarara kıyasla kabul edilebilir olup olmadığının değerlendirilmesi gerektiği konusunda ısrar etmektedirler.
Önemli olan bir şey bulmak olacak. verimlilik ve çevreye saygı arasında denge: Gerekli minimum sinyalleri, tam olarak doğru zaman ve yerlerde kullanın ve bu araçları diğer stratejilerle (biyolojik mücadele, habitat yönetimi, dayanıklı çeşitler vb.) birleştirerek, yeni görünmez sorunlar yaratmadan kimyasal kullanımını en aza indirin.
Sonuç olarak, titreşim ve ultrason kullanarak haşere kontrolü giderek daha yaygın bir yöntem haline geliyor. çok güçlü bir inovasyon alanı Sürdürülebilir tarımda, elektronik olarak üretilen feromonlar ve mikro titreşimler yoluyla tahıl böceklerini cezbetme yeteneğine sahip titreşimli tuzaklar, böcek ilaçlarına daha az bağımlı, hedefli bir kontrolün kapısını açmaktadır. Bu arada, yarasalardan ilham alan ultrasonik yayıcılar, Spodoptera gibi güveleri "aldatmanın" ve yumurtlamalarını önemli ölçüde azaltmanın mümkün olduğunu göstermektedir. Ölçeklenebilirlik, maliyet, türe özgü sınırlamalar ve diğer yaşam formları üzerindeki potansiyel etkilerle ilgili zorluklar devam etse de, tüm göstergeler bu teknolojilerin entegre zararlı yönetimi programlarına giderek daha fazla entegre edileceğini ve çiftçilere, çevreye zarar vermeden veya toprağa bağımlı olanların sağlığını tehlikeye atmadan mahsullerini korumak için başka bir araç sunacağını göstermektedir.
