Fantastične bube i zašto proučavati njihove prehrambene navike

Autor: Domagoj Gajski

Razvitak poljoprivrede, jedne od najstarijih ljudskih djelatnosti, pomogao je čovječanstvu u stvaranju prvih naselja, a time i prvih velikih zajednica i kultura te nas doveo do napretka u kojem danas uživamo. No, razvitak poljoprivrede nije pomogao samo ljudima. Stvaranjem velikih poljoprivrednih zemljišta, punih gusto posađenih biljaka, stvorili smo i raj na zemlji za razne organizme koji se hrane tim biljkama jer smo im time drastično olakšali potragu za hranom. Ti organizmi, koje smo prozvali štetočinama, odjednom su dobili neograničenu količinu hrane koju mogu konzumirati, a time i odlične uvjete za razmnožavanje i širenje.

To je čovječanstvu zadalo poprilične glavobolje jer su prinosi njihova rada bili drastično smanjeni. Stoga su se kroz sljedećih nekoliko tisućljeća razvijale razne metode za borbu protiv tih štetočina. To je u prošlom stoljeću dovelo do razvitka pesticida kao alata za suzbijanje člankonožnih štetočina. Pesticidi su danas sveprisutni i bez njih poljoprivreda, u opsegu koji danas poznajemo, ne bi postojala. No ti pesticidi, uz to što pomažu pri kontroli populacija štetočina, često imaju i negativne strane. Njihovo često korištenje dovelo je do raznih promjena u okolišu. Primjerice, upotreba pesticida dovela je do slabljenja ili izumiranja ostalih prisutnih organizama koji su važni sudionici prehrambenog lanca. Najbolji primjer je trenutni problem izumiranja pčela, koji je nastao upravo zbog korištenja pretjeranih količina pesticida. Također, štetočine su počele sve češće razvijati otpornost na pesticide, što tjera poljoprivrednike na kupnju novih pesticida, stvarajući tako ciklus koji potencijalno završava u trenutku u kojem razvitak novih pesticida to više ne može pratiti.

Zato se tijekom zadnjih 30 godina počelo razmatrati druga rješenja u borbi protiv štetočina. Jedna od ideja jest da se umjesto pesticida, koji su tip kemijske kontrole, koriste drugi organizmi za kontrolu štetočina, tzv. biološka kontrola (Slika 1). No, kao što su pokazala prethodna tisućljeća, organizmi koji su prirodno prisutni u tom poljoprivrednom okolišu nisu dovoljno učinkoviti u suzbijanju štetočina. Stoga su se prvotno uvozile vrste koje u tom području prije nisu bile prisutne u nadi da će se nametnuti kao prirodni neprijatelji protiv ciljane štetočine. Broj uspjelih pokusa uvoza stranih vrsta može se nabrojati na prste jedne ruke, dok je puno veći broj neuspješnih uvoza kao što pokazuje primjer danas najpoznatije bubamare na svijetu — azijske bubamare, u znanstvenoj zajednici zvane još i Harmonia axyridis (Slika 2). Kada je ta bubamara bila uvezena u SAD, prilično je brzo postala učinkovita u suzbijanju biljne uši, ali je također konzumirala i sve druge prisutne člankonošce i time dovela većinu prirodno prisutnih bubamara blizu istrebljenja.

Poslije tog neuspjeha probalo se protiv štetočina koristiti organizme koji su prirodno prisutni u tom kraju, uz umjetno povećanje njihove brojnosti. Tako se recimo počelo masovno uzgajati predatorsku stjenicu Anthocoris nemorum (Slika 3) i bacati desetke tisuća jedinki odjednom u voćnjake krušaka i jabuka. Ta je metoda podbacila jer je velika večina stjenica ili umrla zbog međusobnog sukoba, ili ubrzo pobjegla iz područja voćnjaka.

Nakon svih tih pokusa nametnuo se zaključak kako je jedino dugotrajno rješenje u kontroli štetočina kompromis između kemijske (pesticidi) i biološke kontrole (drugi organizmi). Danas se sve više poljoprivrednika prebacuje na integrirane metode suzbijanja štetočina (tzv. Integrated Pest Management — IPM) u kojima se koriste manje količine modificiranih pesticida, a uz to se i manipulira okolišem kako bi se maksimalno iskoristila prisutnost prirodnih neprijatelja ciljanih štetočina.

Kako je to još uvijek poprilično nova metoda suzbijanja štetočina, mnogo se aspekata dodatno istražuje i testira kako bi se pronašli optimalni uvjeti. Jedna veoma bitna stavka jest saznati čime se ti prirodno prisutni organizmi hrane i ovisi li to o periodu godine. Ako bismo znali koja im je uobičajena prehrana i hrane li se često štetočinama, mogli bismo prilagoditi uvjete u okolišu za uspješnije razmnožavanje i predatorsku aktivnost protiv štetočina, a pesticide bi koristili pretežno u periodu kada prirodno prisutni predatori nisu aktivni. Na ovaj bi način bilo moguće kontrolirati štetočine uz minimalan utjecaj na okoliš.

No kako saznati čime se prirodno prisutni predatori hrane? Promatranje predatora u prirodi bi bio poprilično naporan i dugotrajan proces, jer su relativno malih dimenzija, a i šanse da ih uhvatimo u gozbi su neznatne. Srećom, razvitkom metoda korištenih u polju molekularne biologije, sada možemo puno efikasnije analizirati prehranu predatora. Kako DNA plijena ostaje u utrobi predatora do potpune razgradnje, što može potrajati i nekoliko dana, možemo ju izolirati iz njihove probave i analizirati. Uobičajen proces teče ovim redoslijedom: izoliramo DNA plijena iz utrobe predatora, umnožimo ju pomoću procesa lančane reakcije polimerazom (tzv. Polymerase Chain Reaction — PCR) kako bi pojačali signal izolirane DNA te je zatim sekvenciramo kako bi saznali točan redoslijed pripadnih nukleotida. Taj redoslijed nukleotida (još zvan i sekvenca) zapravo je niz slova, odnosno jedna velika riječ sastavljena kombiniranjem samo 4 slova tj. nukleotida. Taj niz slova pretražujemo u posebnoj bazi podataka koja na samom kraju analize izbaci vrstu organizma kojoj ta sekvenca pripada (Slika 4). Na taj način, saznamo što je svaki predator nedavno jeo.

S razvitkom navedene metodologije ekolozi su sada u mogućnosti proučavati prehrambene navike tih predatora na prilično brz i učinkovit način. Trenutni fokus naše istraživačke grupe na Masarykovom Sveučilištu u Brnu (Češka) jest proučavanje prehrambenih navika člankonožnih predatora prisutnih na stablima krušaka i jabuka u voćnjacima (predatore, skupa sa štetočinom, možete vidjeti na fotografijama 😀 ). Želimo znati kada su i u kojoj mjeri ti predatori korisni u kontroliranju lisne buhe Cacopsylla pyri L., koja u češkim voćnjacima radi značajne štete usisavanjem nutritivnih tvari iz lišća i prenošenjem biljnih bolesti na druga stabla. Postepeno skupljamo sve više informacija koje će nam pomoći u postavljanju novih metoda tretiranja poljoprivrednih zemljišta, pri čemu će nam navedene bube biti glavni saveznici u borbi protiv štetočina. Tim novim metodama tretiranja poljoprivrednih zemljišta značajno ćemo smanjiti korištenje pesticida u okolišu, uz ostvarenje velikih prinosa uzgoja, čime ćemo udovoljiti željama poljoprivrednika, ali i zajednice u cjelini.

— — — — — — — — —

Opće informacije i primjeri istraživanja:

• Cuff J.P., Drake L.E., Tercel M.P.T.G., Stockdale J.E., Orozco-terWengel P., Bell J.R., Vaughan I.P., Muller C.T. Symondson W.O.C. (2020). Money spider dietary choice in pre- and post-harvest cereal crops using metabarcoding. Ecological Entomology 46 (2): 249–261. doi:10.1111/een.12957
• Gajski D., Pekar S. (2021). Assessment of the biocontrol potential of natural enemies against psyllid populations in a pear tree orchard during spring. Pest Management Science 77 (5): 2358–2366. doi:10.1002/ps.6262
• Sow A., Haran J., Benoit L., Galan M., Brevault T. (2020). DNA metabarcoding as a tool for disetangling food webs in Agroecosystems. Insects 11 (294). doi:10.3390/insects11050294
• Toju H., Baba G.Y. (2018). DNA metabarcoding of spiders, insects, and springtails for exploring potential linkage between above- and below-ground food webs. Zoological Letters 4 (4). doi: 10.1186/s40851–018–0088–9.
• https://en.wikipedia.org/wiki/Biological_pest_control
• https://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_pest_management

— — — — — — — — —

Autor:
Domagoj Gajski, doktorski student
Masaryk University, Terrestrial invertebrate research group
molekularac2013@gmail.com