CC BY
107
ОХРАНА И ЗАЩИТА ЛЕСА
УДК 630*4
Массовое разведение интродуцированного энтомофага Chouioia cunea Yang. Оценка возможности его применения для защиты леса
Ю. А. Сергеева, С. О. Долмонего - Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства
Рассмотрен процесс массового разведения энтомопаразитоида Chouioia cunea Yang - интродуцированного биологического агента - для защиты лесов от американской белой бабочки. Изложены результаты исследований способности энтомофага заражать разные виды фитофагов и нецелевых видов бабочек.
Ключевые слова: паразитоид, фитофаги, массовое разведение, защита леса
MASS REARING OF THE INTRODUCED ENTOMOPHAGE AND ASSESSMENT OF ITS APPLICATION OPPORTUNITIES IN FOREST PROTECTION
U. А. Sergeeva, S. O. Dolmonego - Russian Research Institute for Silviculture and Mechanization of Forestry
Description of pupae entomoparazitoid Chouioia cunea Yang an introduced biological agent to protect forests against white tiger moth mass rearing is presented. Findings of studies of entomophage capabilities to infect various phytophage species and nontarget moth species.
Key words: parasitoid, phytophages, mass rearing, forest protection
В условиях интенсивного воздействия человека на окружающую среду, в том числе на лесные биоценозы, наблюдается все возрастающий интерес к практическому применению биологического метода защиты леса. Так, на 15-м Международном конгрессе по защите растений в Пекине (2004 г.) биологический метод контроля численности живых организмов был назван приоритетным направлением развития [1].
В последние годы большое число лесных организмов, попадающих в Европу и Россию, становятся здесь опасными вредителями [2, 13]. Одно из важных направлений защиты от них - разработка программ интродукции агентов биологической защиты.
Американская белая бабочка Hyphantria cunea Drury, 1773 (АББ) наносит существенный вред лиственным лесам, древесной растительности на сельскохозяйственных землях и городским зеленым насаждениям от западной границы России до границы с Казахстаном. В ряде европейских и азиатских стран, а также в бывш. СССР, энтомофагов этого вредителя неоднократно интродуцировали, однако ни один из них пока не акклиматизировался [4, 10, 11].
Проведенные в 2009-2011 гг. исследования подтвердили, что в России продолжается формирование паразитокомплексов АББ. Комплекс эн-томофагов обширен, однако пока не разработано эффективного агента биологической защиты, способного быстро и эффективно сдерживать численность вредителя, поскольку высокий уровень паразитизма наблюдается в уже затухающих очагах [12].
В 1985 г. в Китае впервые был обнаружен новый вид энтомофага АББ - Chouioia cunea Yang, а в 1989 г. он был описан. Вид относится к отряду Hymenoptera, Надсемейству Chalcidoidea, Семейству Eulophidae, роду Chouioia [19]. Ch. cunea -групповой куколочный эндопаразитоид, его размеры 1-2 мм.
По сравнению с другими видами паразитои-дов, поражающих АББ, Ch. cunea имеет высокий уровень паразитизма, быстро обосновывается в популяции хозяина, что делает этот вид привлекательным для интродукции. Широкий круг хо-
зяев, короткий период развития, групповой паразитизм, пластичность к изменению параметров среды существования делают его достаточно технологичным видом для разведения в искусственных условиях [14, 17, 20, 21].
Интродукция Ch. cunea в очаги АББ может быть перспективной с точки зрения введения нового агента биологического контроля путем «наводнения» в очаги вредителя, что в ряде случаев позволит отказаться от химических обработок.
В 2011-2012 гг. в лаборатории биологических методов защиты леса ВНИИЛМ проведены работы по массовому разведению энтомопарази-тоида на куколках галлерии - большой восковой моли Galleria mellonella L. (Lepidoptera, Pyralidae). Работы проводили по технологической схеме, приведенной на рис. 1.
Разведение насекомого-хозяина и энтомопа-разитоида - непрерывные, циклические и практически независимые друг от друга процессы. Ведение двух линий живых огранизмов, когда один является пищей другого, предусматривает синхронизацию воспроизводств: уязвимая стадия хозяина (в нашем случае - куколки галлерии) должна быть в наличии в период отрождения эн-томофага. Для этого одновременно в лаборатории содержались все фазы развития галлерии. Таким образом было налажено конвейерное размножение культур насекомого-хозяина и энто-мопаразитоида. Полученные куколки использовали для разведения паразитоида Ch. cunea. Разведение галлерии проведено по общепринятым методикам [3, 6, 9].
Оценка популяционных параметров разводимого энтомофага - важное звено в разработке технологии его производства и применения. При лабораторном культивировании возможны снижение плодовитости объекта разведения, изменение соотношения «самец : самка», нарушение поисковых способностей, предпочтение лабораторному хозяину и отказ от заражения естественных хозяев [5, 18]. Поэтому в процессе разведения необходимо оценивать качество культивируемого биоматериала.
Один раз в году размножение энтомопарази-тоида проводили на куколках АББ - для восста-
Инкубация яиц галлерии
Подготовка искусственной питательной среды
/
Выкармливание гусениц галлерии \
Содержание куколок галлерии
Отсадка бабочек галлерии
Содержание зараженных куколок в оптимальных условиях
Выведение имаго энтомопаразитоида
Рис. 1. Технологическая схема ведения культур энтомопаразитоида и галлерии
новления его популяционных качеств на естественном хозяине. Для оценки популяционных параметров Ch. cunea после 2-летнего культивирования на галлерии в партиях куколок разного времени заражения в 2012 г. выборочно определена доля зараженных куколок хозяина; число паразитоидов в одной куколке; соотношение
самцов и самок; выживаемость (доля отродившихся).
Паразитоид заражает 85-98% куколок галлерии (табл. 1). Доля куколок с погибшими особями паразитоида возрастает при содержании насекомых при температуре выше 25 °С и ниже 20 °С. В ряде партий наблюдалось развитие бабочек галле-
Таблица 1. Результаты заражения куколок галлерии энтомопаразитоидом в лабораторных условиях
№ п/п Дата заражения (число/месяц) Число проанализированных куколок, шт. Доля, %
зараженных куколок погибших куколок вылетевших бабочек галлерии погибших паразитоидов в куколке галлерии
1 13.01 85 91,8 4,7 0 3,5
2 27.01 144 88,2 6,9 0 4,9
3 6.02 123 96,0 2,4 0 1,6
4 27.02 145 91,7 3,5 0 4,8
5 13.03 156 93,6 2,6 1,3 2,5
6 28.03 346 90,5 4,3 0,3 4,9
7 10.04 125 96,0 0,8 0,8 2,4
8 20.04 130 98,4 0 0,8 0,8
9 12.05 78 89,7 6,4 0 3,9
10 18.05 110 96,4 2,7 0 0,9
11 4.06 189 96,3 2,1 0 1,6
12 18.06 192 88,5 1,0 0 10,4
13 5.07 145 91,7 1,4 1,4 5,5
14 27.07 148 60,8 7,4 0 31,8
15 1.08 218 95,9 3,2 0 0,9
16 16.08 209 97,6 1,9 0 0,5
17 4.09 74 85,1 2,7 1,4 10,8
18 26.09 249 97,2 0,4 1,6 0,8
19 2.11 142 95,1 0 3,5 1,4
рии (до 3,5%), что связано с закладкой на заражение куколок в последних стадиях метаморфоза. Кроме того, погибала часть куколок галлерии (до 11%), что связано с микроповреждениями, полученными в процессе извлечения куколок из коконов.
В табл. 2 приведены данные, полученные при выборочном анализе куколок галлерии из разных партий.
Для сокращения трудозатрат были заложены опыты по изучению возможности заражения куколок галлерии без извлечения их из коконов. Коконы лишь надрезали ножницами, чтобы обеспечить паразитоиду доступ к куколке (рис. 2).
Результаты отрождения имаго паразитоида после заражениях куколок в коконах свидетельствуют о том, что в надрезанных коконах энтомофаг благополучно заражал куколки (табл. 3). В про-
Таблица 2. Данные учетов отрождения имаго Ch. cunea из куколок галлерии
№ п/п Длина/ширина куколки галлерии, мм Число вышедших имаго паразитоида. шт. Соотношение самцы : самки Число не отродившихся из куколки особей паразитоида. шт.
1 15.1/4.0 144 1 : 3 12
2 14,9/4,0 339 1 : 22 23
3 13.8/3.5 296 1 : 32 6
4 13.5/3.6 388 1 : 15 14
5 15.2/4.1 412 1 : 8 10
6 12.8/2.6 367 1 : 8 21
7 12.3/2.4 285 1 : 20 16
8 13.6/3.8 311 1 : 4 8
9 14.2/3.5 112 1 : 34 34
10 14.8/3.8 324 1 : 2 18
Размер куколки не всегда влияет на число отродившихся имаго паразитоида. В куколках, где закончилось отрождение имаго Ch. cunea, всегда остаются погибшие, недоразвившиеся куколки и имаго паразитоида. Такая картина наблюдается при развитии не только в куколках галлерии, но и в куколках всех видов насекомых-хозяев, включая АББ и китайского дубового шелкопряда. Соотношение «самцы : самки» в разных куколках сильно варьировало - от 1 : 2 до 1 : 34.
Данные, полученные в 2012 г., согласуются с результатами работ 2011 г. [7, 8]. Двухлетнее культивирование Ch. cunea на галлерии не привело к потере качества биоматериала.
Паразитоид не заражает куколку галлерии, находящуюся в коконе, поэтому в 2011 г. и в первом полугодии 2012 г. разрезали коконы и извлекали из них куколок. Эти работы занимали значительную часть времени относительно всех остальных операций по разведению паразитоида: так, для получения 1 тыс. куколок необходимо затратить 15 человекочасов, из них 10 человекоча-сов - затраты на разрезание коконов и извлечение куколок.
Рис. 2. Надрезанные коконы галлерии перед заражением энтомопаразитоидом
анализированных партиях 96,4-99,0% куколок были паразитированы. Снизился процент погибших куколок в сравнении с данными, приведенными в табл. 1, за счет исключения повреждений при извлечении их из коконов. Отродившиеся особи Ch. cunea благополучно прогрызают кокон и выходят из него (рис. 3).
Таблица 3. Результаты заражения коконов галлерии энтомопаразитоидом в лабораторных условиях
№ п/п Дата заражения (число, месяц) Число проанализированных куколок, шт. оля, %
зараженных куколок погибших куколок хозяина вылетевших бабочек галлерии погибших паразитоидов в куколке галлерии
1 16.07 100 97,0 0 1,0 2,0
2 30.07 86 95,4 2,3 0 2,3
3 8.08 305 98,3 0 0 1,7
4 20.08 130 98,5 0 0,75 0,75
5 12.09 128 97,7 0,8 1,5 0
6 25.09 200 94,0 1,0 2,5 2,5
7 27.09 185 99,0 0,5 0 0,5
8 2.10 180 98,3 0,6 0,6 0,6
9 9.10 100 96,0 0 2,0 2,0
10 12.10 100 95,0 1,0 1,0 3,0
11 15.10 100 97,0 0 1,0 2,0
12 19.10 120 97,5 0,8 0,8 0,8
13 25.10 100 98,0 1,0 0 1,0
14 8.11 110 96,4 0 1,8 1,8
Рис. 3. Вылетные отверстия энтомопаразитоида в коконах галлерии
Если на разрезание и извлечение 100 куколок одному исполнителю требуется затратить 1 ч, то при надрезании коконов трудозатраты значительно сокращаются - не более 15 мин. Такой способ разведения Ch. cunea не только существенно снижает трудозатраты, но и позволяет предотвратить повреждение биоматериала.
При попытке усовершенствовать технологию разведения энтомопаразитоида путем заражения замороженных куколок галлерии предполагалось, что этот способ может быть предпочтительнее, так как позволил бы накапливать биоматериал галлерии и, при необходимости, легко синхронизировать получение нужной фазы развития паразитоида к необходимому периоду времени. Куколок галлерии замораживали в тече-
ние 2 сут., затем размораживали и заражали па-разитоидом. Визуальные наблюдения показали, что самки Ch. cunea приступили к заражению куколок. Однако через 25 сут. в экспериментальной партии имаго паразитоида не отродились. Все куколки были вскрыты, но развития личинок па-разитоида в них не было. Следовательно, такой способ разведения невозможен.
Ch. cunea является олигофагом. В список его хозяев, кроме АББ, входят также представители других семейств чешуекрылых, в том числе сельскохозяйственных и лесных фитофагов [16]. Возможность использования паразитоида в борьбе с другими видами вредителей требует дополнительных исследований.
Для оценки экологических рисков, связанных с выпуском Ch. cunea в природу, была изучена его способность поражать нецелевые виды бабочек, а также пупарии паразитических двукрылых. Потенциальная способность Ch. cunea развиваться на разных видах насекомых, обитающих в лесах в период выпуска энтомофага в природу, создает возможность сохранения его в биоценозах в период отсутствия подходящей фазы для заражения АББ.
Ch. cunea может быстро снизить численность АББ и способен перейти на другие виды альтернативных хозяев в природе [15]. При росте численности АББ паразитиод вновь начинает поражать основного хозяина.
Каждую зараженную куколку фитофага помещали в отдельную емкость, после отрождения паразитоидов их умервщляли, а затем вели подсчет особей и определяли их пол. Результаты заражения энтомопаразитоидом куколок разных видов насекомых приведены в табл. 4.
куколках сибирского коконопряда Dendrolimus superans sibiricus Tschetverikov, 1908; шелкопряда-монашенки Lymantria monacha Linnaeus, 1758; сосновой совки Panolis flammea Denis & Schiffermüller, 1775; липового бражника Mimas tiliae Linnaeus, 1758; винного бражника Deilephila
Таблица 4. Результаты заражения Ch. cunea куколок насекомых
Вид насекомого Всего куколок, шт. Куколки, зараженных паразитоидом, шт. Погибшие куколки, шт. Имаго хозяина, шт. Максимальное число имаго Ch.cunea в одной куколке, шт. (самцы : самки)
Непарный шелкопряд Lymantria dispar 99 o в4 i5 -
Лунка серебристая Phalera bucephala 4з i9 24 o 875 (1:34)
Листовертки. Сем. Tortricidae iB l2 в o 24,5 (1:8-1:22)
Сосновый бражник Hyloicus pinastri з4 il l6 i 1070 (1:6,5)
Ванесса черно-рыжая Nymphalis xanthomelas io io o o 486 - 1114 (1:3,6 - 1:7,5)
Пупарии Diptera io 3 4 3 4 - 23 (1:4)
Таким образом, можно утверждать, что Ch. cunea может успешно развиваться не на всех видах насекомых. Так, заражение куколок непарного шелкопряда не привело к развитию в них па-разитоида. Большая часть из них после заражения погибла (85%), 15% куколок завершили свое развитие, и из них вылетели бабочки. В куколках листоверток паразитоид успешно развивался в большинстве случаев. В 50% зараженных куколок соснового бражника произошло развитие эн-томофага, в природе массового заражения куколок этого фитофага ожидать не следует. Такая же тенденция наблюдается и при заражении куколок лунки серебристой - развитие произошло в 44% случаев. В популяциях аборигенных видов вредителей можно ожидать снижения численности на 30-60%, в отличие от заражения паразито-идом куколок АББ в очагах массового размножения, когда эффективность достигает 80-90%. Сходные результаты получены и при заражении пупариев мух - из 10 пупариев развитие произошло лишь в 3-х; 4 пупария погибли.
Кроме приведенных в табл. 4 видов насекомых, были заражены единичные куколки фитофагов отряда Lepidoptera. Предварительные результаты развития паразитоида на них выглядят следующим образом. Энтомофаг развивался в
elpenor Linnaeus, 1758; парусника-махаона Papilio machaon Linnaeus, 1758; огневки крапивной-большой Pleuroptya ruralis Scopoli, 1763. Развития не произошло в куколках стрельчатки пси Acronicta psi Linnaeus, 1758; стрельчатки ольховой Acronicta alni Linnaeus, 1758; пяденицы-шелкопряда бурополосой Lycia hirtaria Clerck, 1795; совок сем. Noctuidae.
Наблюдения за поведением паразитоида в лаборатории показали, что при наличии куколок АББ самки заражают именно их, не проявляя интереса к другим куколкам. Внесение Ch. cunea в природные местообитания АББ не приведет к тотальной гибели всех обитающих на тот момент в лесу куколок бабочек и пупариев паразитических мух. Массовые выпуски энтомопаразитоида в очаги АББ позволят снизить численность вредителя при минимальном экологическом риске. Однако такие особенности вида не позволяют ожидать пролонгированной защиты насаждений после выпуска в течение ряда последующих генераций. Энтомопаразитоид не будет развиваться на других видах насекомых при отсутствии АББ, уже в следующем поколении зараженность куколок целевого вредителя единичная. Это подтверждается выводами (устные сообщения) В. В. Костюкова (ВНИИБЗР) и П. А. Мельника (Укр-
НИСКР), которые в течение ряда лет выпускали Ch. cunea в насаждениях Краснодара и Украины, но им не удавалось найти зараженных куколок АББ в последующих поколениях. Это свидетель-
ствует о необходимости ежегодного получения данного биологического средства. Поэтому в Китае созданы биолаборатории по производству Ch. cunea.
Список литературы
1. Барайщук, Г. В. Экологические аспекты повышения устойчивости древесных насаждений Омского Прииртышья : автореф. дисс. ... д-ра биол. наук / Г. В. Барайщук. - 2009. - 36 с.
2. Гниненко, Ю. И. Новые инвазивные вредители леса в России, проникшие в леса в начале XXI века / Ю. И. Гниненко // Лесной вестник. - 2011. - Вып. 4. - С. 74-77.
3. Жукаускене, Я. И. Питательная среда для разведения большой пчелиной огневки / Я.И. Жукаускене, Ю. М. Ширвинскас // Первое Всесоюзное совещание по проблемам зоокультуры : тез. докл. - Ч. 3. - М., 1986. - С. 150-152.
4. Ижевский, С. С. Интродукция и применение энтомофагов / С. С. Ижевский. - М. : Аг-ропромиздат, 1990. - 223 с.
5. Коваленков, В. Г. Технология разведения и применения энтомофагов должна соответствовать регламентам / В. Г. Коваленков // Защита и карантин растений. - 2011. - № 6. - С. 43-46.
6. Методические указания по производственному испытанию хищного клопа подизуса против колорадского на раннем картофеле и баклажанах / С. С. Ижевский, Л. А.Зискинд, Н. A. Филиппов [и др.]. - М. : ВАСХНИЛ, 1984. - 28 с.
7. Сергеева, Ю. А. Первые итоги лабораторного культивирования Chouioia cunea Yang -энтомопаразитоида американской белой бабочки (Hyphantria cunea Drury) / Ю. А. Сергеева // Экологические и экономические последствия инвазий дендрофильных насекомых : матер. Все-росс. конф. с междунар. участием ; Красноярск, 25-27 сентября 2012 г. - С. 116-118.
8. Сергеева, Ю. А. Результаты экспрериментальных исследований по массовому разведению энтомопаразитоида Chouioia cunea Yang / Ю. А.Сергеева // Защита растений - проблемы и перспективы : матер. докл. междунар. симпоз. ; информ. бюлл. ВПРС МОББ ; Кишинев, 30-31 октября 2012 г. - С. 249-252.
9. Способ выращивания вощинной моли (Galleria mellonella L.) для разведения энтомофагов // URL: http://www.patent.uz/document/Bul9_2009.pdf.
10. Старец, В. А. Биология американской белой бабочки и меры борьбы с ней : обзор / В. А. Старец. - Кишинев, 1968. - 40 с.
11. Чураев, И. А. Американская белая бабочка / И. А.Чураев. - М.: Сельхозиздат, 1962. -
102 с.
12. Шамилов, А. С. Американская белая бабочка и система защитных мероприятий в очагах ее массового размножения : дисс. ... к. б. н. / А. С. Шамилов. - 2011- 177 с.
13. Экологическая безопасность и инвазии чужеродных организмов // Сб. мат. Всеросс. конф. по экологической безопасности России ; 4-5 июня 2002 г. - М. : ИПЭЭ им. А. Н. Северце-ва, IUCN (МСОП), 2002. - 118 с.
14. Мельник, П. О. Методика массового розведення ентомопаразита АБМ хойой / П. О. Мельник, Л. I. Колкниченко, А. А. Сикало. - Чертвщ, 2000. - 14 с.
15. Frederiksen, P. Invasive Alien Species - Basic Studies in Natural Sciences / P. Frederiksen, B. Ivanov, L. Zhang , Zh. Wang // Roskilde Universitets center, 2007. - Nib 14.2. - 59 p.
16. Studies utilizing parasitoid Chouioia cunea Yang (Hymenoptera: Eulophidae) for sustainable control of fall webworm / Z.Q. Yang, X.Y. Wang, C.Z. Wang, X.R. Qiao, J.J. Pang // Scientia Silvae Sinicae, 2005. - 41(5). - P. 72-80.
17. Tian, Xiu-Ling Reproduction and Biological Characteristic of Chouioia cunea / Xiu-Ling Tian , Hong-Kui Wang, Feng-Ying Jiang // Journal of Forestry Research, 2002. - V.13. - № 4. - P. 331-333.
18. Van Lenteren, J. C. Mass production, storage, shipment and quality control of natural enemies / J. C. Van Lenteren, M.G. Tommasini // Integrated Pest and Disease Management in Greenhouse Crops Developments in Plant Pathology, 2002. - V. 14. - P. 276 - 294.
19. Yang, Z. A new genus and species of Eulophidae (Hymenoptera: Chalcidoidea) parasitizing Hyphantria cunea (Dru) (Lepidoptera: Arctiidae) in China / Z. Yang // Entomotaxonomia, 1989. - V. 11. - № 1-2. - P. 117-130.
20. Yang, Z. Q. Anatomy of internal reproductive system of Chouioia cunea (Hymenoptera, Chalcidoidea: Eulophidae) / Z.Q. Yang // Scientia Silvae Sinicae, 1995. - 31(1). - P. 23-26.
21. Yang , Jian-rong Wei. Mass rearing and augmentative releases of the native parasitoid Chouioia cunea for biological control of the introduced fall webworm Hyphantria cunea in China / Jian-rong Wei Yang , Xiao-yi Wang // BioControl: Journal of the International Organization for Biological Control, 2006. - V. 51. - № 4. - P. 401-418.
