Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Принципы и методы использования стерильности для подавления вредных насекомых

30.11.2018

Ниплинг дал обзор основных требований, выполнение которых позволяет применить метод выпуска стерильных насекомых. В их число входят; разработка метода массового разведения насекомого-мишени; наличие метода стерилизации, применение которого сказывается на конкурентоспособности и поведении насекомых при спаривании; наличие данных о плотности популяции в период минимальной численности; наличие практического способа уменьшения плотности естественных популяций до уровня, при котором рационально вводить стерильных насекомых; наличие данных о скорости роста популяции, по которым можно рассчитать количество стерильных насекомых, необходимых для наводнения ими дикой популяции. Стоимость обычно используемых мер подавления плюс стоимость потерь от вредителя должна превышать стоимость работ по сокращению естественной популяции до уровня, пригодного для применения автоцидного метода, плюс расходы на выращивание, стерилизацию и выпуск требуемого количества насекомых. Если иммиграция насекомых сводит на нет усилия по истреблению, то стоимость мероприятий по поддержанию минимального уровня плотности популяций путем постоянных выпусков стерильных насекомых должна быть меньше расходов на защиту другими методами плюс стоимость дополнительных потерь за счет выпускаемых насекомых. Даже если сравнение расходов оказывается не в пользу метода выпуска стерильных насекомых, продолжение программы может быть оправданным в том случае, когда при использовании других методов подавления окружающей среде наносится больший ущерб. Выпускаемые стерильные насекомые не должны наносить повреждений растениям или скоту или создавать опасности для человека, которые перевешивали бы пользу от достигнутого или поддерживаемого подавления популяции вредителя.

Как показал Ниплинг, выпуск стерильных насекомых отличается от других методов подавления вредителей тем, что его эффективность растет с уменьшением плотности популяции. Иными словами, чем ниже становится плотность диких популяций в районе выпуска, тем выше отношение числа стерильных к диким насекомым при данном количестве выпущенных насекомых. Ho при всех своих преимуществах метод имеет некоторые ограничения. Например, его нельзя применять против насекомых, размножающихся партеногенетически. Кроме того, некоторые серьезные вредители встречаются в таких больших количествах и так широко распространены, что в настоящее время невозможно развести достаточные для наводнения естественной популяции количества стерильных насекомых. Однако другими способами сокращения популяций можно свести их численность к пригодной для применения автоцидного метода, и вместе с тем постоянно совершенствующаяся техника массового разведения, по-видимому, позволит вскоре получать насекомых в неограниченных количествах. Наконец, третий возможный выход — стерилизация дикой популяции прямо в поле (см. ниже обсуждение проблемы хемостерилизации).

Крайне успешная программа по истреблению мясной мухи, разумеется, вызвала широкий интерес к исследованиям в этой области, а также появление ряда подражательных или новаторских программ против других важных насекомых-вредителей. В основном они были направлены против насекомых, имеющих медицинское значение, особенно двукрылых. Это объясняется тем, что формальная генетика двукрылых разработана лучше других (на комарах и дрозофиле), и тем, что первая программа с использованием генетического подхода была направлена против мясной мухи — двукрылого, имеющего медицинское значение. Некоторые успешные программы и исследования были основаны на том же методе выпуска стерильных насекомых, который уже проверен на С. hominivorax, а в других случаях применялись более совершенные методики, которые мы обсудим в следующих разделах.

Как уже было сказано, стерильность у мясных мух, предназначенных для выпуска, вызывали гамма-излучением от источника с 60Со. Когда началась программа искоренения мясной мухи, облучение было единственным практическим способом вызвать стерильность. Очень важно, чтобы после облучения стерилизованные особи полностью сохраняли свою конкурентоспособность по отношению к особям дикого типа, однако конкурентоспособность облученных насекомых обычно понижена. Один из способов преодолеть эту трудность — увеличить количество выпускаемых стерильных насекомых. В последнее время химическая стерилизация повсеместно стала заменять стерилизацию облучением.

Хемостерилянты имеют то преимущество перед облучением, что их вредное влияние на продолжительность жизни и конкурентоспособность при спаривании менее вероятно. Есть даже данные, указывающие на то, что половая активность стерилизованных ими насекомых может быть выше, чем необработанных. Хемостерилянты дешевле сложного оборудования, необходимого для облучения, и их легче использовать. Ho при крупномасштабном применении с ними пока труднее добиться той стандартности результатов, какую дает облучение. Наибольшее потенциальное преимущество хемостерилянтов состоит в том, что их можно использовать для стерилизации диких насекомых в поле. Ниплинг обсуждает «добавочный эффект» этого метода по сравнению с его непосредственным инсектицидным. Насекомые, контактировавщие с хемостерилянтом, не только отстранены от размножения (что на популяционном уровне равносильно их уничтожению), но и уменьшают репродуктивный потенциал нестерильных особей, с которыми они спариваются. Если метод хемостерилизации войдет в практику, то дорогостоящее массовое разведение вредных насекомых для стерилизации облучением и выпуска может оказаться ненужным. К сожалению, почти все известные хемостерилянты либо просто ядовиты для человека, других высших животных или растений, либо, кроме этого, действуют еще и как стерилянты, мутагены и канцерогены, так что в настоящее время нельзя допускать их широкого распространения в окружающей среде. Возможное решение проблемы — использование в поле комбинаций аттрактанта со стерилянтом. Вместо того чтобы доводить химикат до вредителя, можно привлекать вредителя к химикату, и тогда загрязнения среды не произойдет. Для привлечения диких популяций к стерилизующим соединениям применяют звук, свет, половые аттрактанты, пищевые аттрактанты или аттрактанты, стимулирующие откладку яиц.

Ho пока промышленный выпуск эффективных смесей-приманок с хемостерилянтами не налажен, и хемостерилянты используются лишь в лабораториях вместо радиации при массовом разведении стерильных насекомых.

В конечном счете, и радиация, и используемые сейчас хемостерилянты — лишь два разных средства для достижения одной Цели: получения летальных доминантных мутаций в генетическом материале обработанных особей (т. е. стерильности). Однако существуют и другие пути, ведущие к этой цели. Известны еще два метода, основанные на других принципах, но теоретически дающие тот же результат. В одном из них в лаборатории генетическими методами создается линия насекомых, имеющая следующую особенность: при скрещивании самцов этой линии с дикими самками в потомстве оказываются только самцы. В результате массового размножения и выпуска таких самцов соотношение полов постепенно сдвинется настолько, что дикая популяция окажется на пороге вымирания. Уже получены линии комнатной мухи, потомство которых составляют исключительно самцы. В другом методе используется своеобразный «полуфабрикат стерильности», так называемая «цитоплазматическая несовместимость». Иногда при скрещивании между географически изолированными (аллопатрическими) популяциями одного вида (например, комара С. pipiens L.) потомства не образуется. Это бывает, если сперма одной линии по какой-то причине блокируется в яйцах другой линии и потому яйца не завершают развития до выхода личинки. Выпуск большого количества самцов, дающих в потомстве только самцов или обладающих несовместимостью, должен привести к тому же результату, что и выпуск искусственно стерилизованных самцов, за тем исключением, что конкурентоспособность, продолжительность жизни и общая жизнеспособность особей никоим образом не меняются.

Известны также и другие, менее изученные способы получения стерильных насекомых для выпуска. Денелл получил у Drosophila мутацию, определяющую стерильность; судя по всему, сперме несущих ее самцов присуща цитоплазматическая несовместимость, рассмотренная Лавеном. Тепловая обработка куколок Heliothis spp. со стопроцентным выходом дает полностью конкурентоспособных стерильных взрослых самцов, в то время как яйца, личинки и куколки листовертки Argyroploce leucotreta Meyrick эффективно стерилизуются при низких температурах. Фотовспышка высокой интенсивности стерилизует комара А. aegypti (L.) и паразитического перепончатокрылого D. fuscipennis (Zetterstedt). Другой потенциальный способ производства стерильных насекомых для выпуска — использование гибридной стерильности. Для этого понадобилось бы только научиться выращивать в больших количествах особей двух родственных видов и скрещивать их. В исследуемых сейчас парах таких видов спаривание дает частично или полностью стерильное потомство, которое, впрочем, не изолировано репродуктивно от родительских видов. Таким образом, отпадает лишний, часто травмирующий насекомых этап — стерилизация. Кроме того, гибридные насекомые могут обладать гетерозисом, или гибридной мощностью, и быть более агрессивными и конкурентоспособными в природе, чем дикие, фертильные особи родительских видов. Еще один способ предусматривает выпуск так называемых «сильных рас» непарного шелкопряда Р. dispar из Азии для спаривания со «слабыми» североамериканскими расами. Появляющиеся в результате этого спаривания самки все являются интерсексами и стерильны; гибридные самцы фертильны, но передают стерильность половине самок в своем потомстве. Недавно показано, что при комбинации разных способов получения стерильных насекомых для массовых выпусков недостатки этой методики уменьшаются, а эффективность увеличивается. Комбинируются, например, низкие или высокие температуры п хемостерилянты либо гамма-излучение и хемостерилянты.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: