Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Амброзия полыннолистная (Ambrosia artemisiifolia L.) – злостный инвазивный сорняк в Европе и Азии, стал настоящим бедствием и для южных регионов России. В Старый Свет вид был завезен из Северной Америки в 1873 г. с семенами клевера красного.

В России амброзия полыннолистная впервые была обнаружена в 1918 г. ботаником С.Г. Колмаковым вблизи Ставрополя. Примерно в этот же период наличие Ambrosia artemisiifolia было отмечено и в Краснодарском крае. В Ростовской области первые очаги амброзии появились в начале пятидесятых, а в Приморском крае – в начале шестидесятых годов прошлого столетия.

Амброзия полыннолистная – один из самых опасных сорняков, вызывающих аллергическую реакцию у людей. Благодаря своей биологической пластичности и отсутствию естественных врагов она широко внедрилась в растительные сообщества России. Амброзия сильно угнетает культурные растения, иссушает почву, резко снижает плодородие почвы, пыльца вызывает массовые аллергические заболевания человека [1, 2]. Отсутствие естественных врагов этого сорняка вызывает его неконтролируемое инвазийное развитие и распространение. Борьба с ним ведется в основном механическими и химическими средствами.

Агротехнические приемы не смогли остановить широкомасштабную инвазию амброзии как в России, так и в других странах. К настоящему времени зонами наибольшего распространения сорного растения являются Северо-Кавказский регион и Приморский край.

Вследствие глобального потепления в России и других странах наблюдается стремительное расширение территорий инвазии: отмечается вертикальная акклиматизация сорняка, который постепенно продвигается на север. Наблюдается полное вызревание семян амброзии в районах средней полосы России, чего ранее не отмечалось. Уже 15 лет назад общая площадь земель, засоренных амброзией в России, значительно превышала 6 млн га [3].

При выборе способов и мер борьбы с адвентивной растительностью необходимо применять современную концепцию интегрированной защиты растений, которая подразумевает использование всех экономически безопасных способов защиты культурных растений, направленных на регулирование численности сорняков до уровня экономических порогов вредоносности. Одним из способов борьбы с сорной растительностью является биологический метод. При разработке биологических способов целенаправленно используют вирусы, бактерии, грибы, насекомых и другие организмы для целенаправленного уничтожения сорняков. У биологических способов имеются ряд преимуществ: при относительно невысоких первичных затратах они дают значительный экономический эффект в течение продолжительного времени благодаря длительному действию организмов на растения [4].

Начиная с 1967 по 1979 гг. в Канаде и США было отобрано более 30 видов естественных врагов амброзии полыннолистной и интродуцировано на территорию бывшего СССР [5, 6].

В их числе четыре вида насекомых-фитофагов из природных комплексов Северной Америки: Tarachidia candefacta Hubn, Euaresta bella Loew, Brachytarsus tomentosus Say, Zygogramma suturalis F. были интродуцированы и выпущены на Северном Кавказе [5, 7, 8]. Первые годы после акклиматизации численность этих видов была очень низкой, и они были признаны малоперспективными в биологической борьбе с амброзией полыннолистной.

К настоящему времени в России акклиматизировались два гербифага: амброзиевый листоед (Zygogramma suturalis F.) и амброзиевая совка (Tarachidia candefacta Hubn) [9].

Долгое время после интродукции численность популяции T. candefacta находилась в угнетенном состоянии. Нарастание плотности популяции насекомого в южной части России начало увеличиваться примерно с 2000 г. В отдельные годы численность достигала 10 экз/м2, что подавляло развитие амброзии (фаза 6–8 настоящих листьев) на 30 %.

Целью настоящей работы является усовершенствование метода сезонной колонизации амброзиевой совки (Tarachidia candefacta Hubn), основанного на заблаговременном массовом разведении гербифага на искусственной питательной среде и расселении его в начале вегетации амброзии полыннолистной.

Материалы и методы исследования

При разработке искусственных питательных сред гусениц опытных и контрольных вариантов содержали в чашках Петри при температурном режиме (+25–26 °C), относительной влажности воздуха 70–80 % и естественном освещении, корм меняли один раз в сутки. Опыты ставили в шести повторностях по 4–5 отродившихся особей в каждой повторности. Гусениц старших возрастов из-за присущего каннибализма, содержали индивидуально в отдельной чашке Петри.

Качество искусственного корма оценивалось по биологическим показателям развития гусениц I–II; III–V возрастов, массе гусениц и куколок.

Разработка метода сезонной колонизации включает:

– сбор гусениц III–V возрастов в осенний период, с последующим их доращиванием в лаборатории на ИПС до образования куколок;

– помещение куколок на хранение в сосуды с прокаленным речным песком при температуре +3+5 °C, относительной влажности воздуха 70–80 %, где они хранятся до февраля;

– проведение реактивации куколок в климокамере при температуре до 23–25 °C.

Бабочки содержались в стеклянных банках при температуре 23–24 °C, длине дня 18 ч, влажности воздуха 70-80 %. В каждую банку помещали по несколько пар бабочек, которых подкармливали 5 %-ным водным раствором сахара. Внутрь банки подкладывали фильтровальную бумагу, сложенную гармошкой, для откладки яиц. Через 3–4 дня после вылета бабочек начинается яйцекладка, которая продолжается 4–6 суток. Яйца инкубировали при температуре 23–25 °C и влажности 60–70 %. Отродившихся гусениц помещали на ИПС, где их выращивали до III возраста, а затем выпускали на молодые растения амброзии в период всходов. Массовое разведение амброзиевой совки на ИПС проводили в садках размером 30х40 см, которые для предотвращения высыхания корма сверху накрывали перфорированной полиэтиленовой пленкой.

Результаты исследования и их обсуждение

Пищевые потребности насекомых охватывают комплекс химических и физических характеристик корма, которые обеспечивают их нормальный рост и развитие. К первым относятся белки, углеводы, липиды, витамины, минеральные соли, вода, различные фагостимуляторы и др. Вторые сводятся к структуре и консистенции пищи, определяют ее доступность и пригодность для насекомого.

Основой для построения тела насекомого служат белки и аминокислоты, поэтому наличие компонентов, содержащих эти вещества, оказывает решающее влияние на рост и развитие насекомых. Существует прямая связь между количеством и качеством белков в пище и плодовитостью насекомых – фитофагов [10].

В качестве источника белка и аминокислот в состав ИПС было включено сухое молоко. Приведенные в табл. 1 результаты доказывают возможность выкармливания гусениц T. candefacta, до образования куколок на среде, в составе которой в качестве источника белков присутствует сухое молоко.

Включение 0,5 г сухого молока на каждые 100 г среды позволило получить куколок массой 41,3 мг, на естественном корме этот показатель был равным 48,5 мг, средняя продолжительность развития составила 25,6 суток и 20,5 суток соответственно. Данные результаты являются доказательством целесообразности включения в состав ИПС сухого молока в качестве источника белка.

Важным компонентом, регулирующим процессы работы ферментов, углеродного обмена, а также осуществляющим контроль тканевого дыхания и обмена веществ, в целом являются витамины. Поэтому для увеличения активности процессов жизнедеятельности и повышения жизнеспособности гусениц амброзиевой совки в ИПС необходимо добавление витаминов.

В состав ИПС была включена смесь витаминов, состоящая из рибофлавина 0,0002 %, цианокобаламина 0,0005 %. Водный раствор описанной смеси использовался в концентрации 0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 %. В качестве контрольного варианта для сравнения влияния данных веществ на развитие и рост гусениц насекомого служила ИПС, не содержащая витамины.

Установлено, что применение комплекса витаминов в среде улучшило биологические показатели роста и развития T. candefacta. Жизнеспособность гусениц при применении 1,5 % концентрации витаминов составила 85,3 %, что на 39,6 % выше контрольного варианта и являлось наилучшим результатом, продолжительность развития насекомых сократилась на 3,8 сут в сравнении с контролем (ИПС без витаминов).

Полученные результаты показали, что недостаток или избыток витаминов по всей вероятности приводит к нарушению обмена веществ у гусениц, что вызывает снижение биологических показателей роста и развития гербифага.

Разнообразные компоненты, входящие в состав искусственных сред, создают благоприятные условия для развития микроорганизмов (грибов, бактерий). Для предотвращения их негативного влияния на развитие амброзиевой совки необходимо добавлять в корм противогрибковые и бактерицидные вещества. В опытных вариантах в качестве антисептиков использовали пропионовую кислоту и сорбиновые кислоты, а также формалин в дозах 0,5; 1.0; 1,5; 2,0 мл на 100 г среды. Выявлено, что пропионовая кислота в концентрации 2 % сильно подавляет рост и развитие фитофага. Оптимальными антисептиками были формалин и сорбиновая кислота в концентрации 1,5 % и 1 %. Увеличение концентраций этих веществ отрицательно сказывалось на биологических показателях развития гусениц амброзиевой совки.

В дальнейших экспериментах заменив зародыши пшеницы, наиболее часто применяемый ингредиент ИПС целым рядом исследователей, на соевый шрот, который имеет идеальное соотношение аминокислот, в качестве белкового ингредиента, мы получили сбалансированную по протеину и аминокислотному составу высококачественную среду.

Таким образом, в состав рецептуры разработанной оригинальной ИПС входят следующие компоненты: сухой лист амброзии, соевый шрот, сухие пивные дрожжи вместе с витаминами группы В, желатин, формалин, сорбиновая кислота и вода. За 15 мин до приготовления среды отвешивают необходимое количество желатина и замачивают в холодной дистиллированной воде. Перечисленные компоненты дозируют и смешивают. После смешивания всех компонентов добавляют желатин, формалин с сорбиновой кислотой и воду, затем среду доводят до однородной консистенции [11].

В результате выращивания гусениц амброзиевой совки на разработанной ИПС установлено, что состав питательной среды эффективно улучшает основные биологические показатели роста и развития биоагента (табл. 2).

Из таблицы видно, что на предлагаемой среде выживаемость гусениц V возраста составляет 75,0 %, в контроле – 71,4 %, масса куколок – 55,6 и 56,8 мг количество окрылившихся бабочек от числа образовавшихся куколок составило – 90,8 % и 86,7 % соотстветственно. Таким образом, одним из главных условий реализации метода подавления амброзии полыннолистной являлась технология массового разведения амброзиевой совки, что и было сделано в результате исследований.

Для создания стартовых колоний амброзиевой совки в природных условиях, гусениц II–III возраста, выращенных на ИПС, равномерно выпускали на небольшие участки всходов амброзии в третьей декаде апреля. Установлено, что колонизированные гусеницы равномерно расползались по всходам амброзии, в течение двух с половиной недель допитывались и уходили в почву на окукливание. В искусственных резерватах амброзиевой совки всходы сорняка практически полностью уничтожались, а оставшиеся значительно отставали в росте и развитии в сравнении с контрольными растениями, где выпуск гербифага не проводился. Первые гусеницы нового поколения отмечались в местах интродукции в конце мая – начале июня. Через пять дней их численность составляла в среднем 2–3 гусеницы на одно угнетенное растение. К этому времени наблюдалось начало массового лета природной популяции амброзиевой совки, что приводило к интенсивному росту плотности популяции биоагента, что и определяет искусственный сдвиг фенофазы развития гербифага и высокую биологическую эффективность против ювенильных фаз амброзии.

На четвертые сутки после спаривания бабочек происходит процесс яйцекладки. Яйца крепятся на листовую поверхность и стебли амброзии полыннолистной. Репродуктивность самок совки отмечалась на уровне 200–300 яиц.

Таким образом, при определении численности амброзиевой совки, способной подавить развитие амброзии, было установлено, что гербифаг перезимовывает на стадии куколки, в конце первой декады мая наблюдается лет бабочек. Яйцекладка наблюдается, на четвертый день после спаривания, яйца прикрепляются на листья и стебли растений. Репродуктивность совки в среднем 300 яиц, одна гусеница T. candefacta способна уничтожить 3–4 молодых растения амброзии, имеющие 3–4 настоящих листьев, две гусеницы нейтрализуют развитие одного растения амброзии, достигшего фазы восьми настоящих листьев, а 10 гусениц приводят к гибели одного растения в фазу бутонизации (высотой 30–35 см). Потомство от одной пары бабочек T. candefacta в течение двух генераций может полностью ликвидировать на ранних фазах развития амброзию полыннолистную на площади 1 м2. Установлено, что среднесуточная потребность гусениц совки четвертого возраста в корме доходит до 60 мг.

Выводы

Возможность массового разведения амброзиевой совки на искусственной питательной среде в лабораторных и производственных условиях позволит заблаговременно колонизировать гусениц совки в места появления первых всходов амброзии.

Разработан метод сезонной колонизации амброзиевой совки, основанный на заблаговременном массовом разведении гербифага и выпуске его в начале вегетации сорняка. Он связан с искусственным сдвигом фенофазы амброзиевой совки, позволяющим не только подавлять сорняк на ювенильных фазах развития, но и управлять численностью и полезной деятельностью гербифага.