Другие насекомые-вредители, такие как плодовые мухи, бабочки и мухи цеце, уничтожают урожай и скот, угрожая источникам средств к существованию фермеров, нанося ущерб международной торговле и подрывая глобальную продовольственную безопасность. Согласно официальным оценкам, в 2021 году вредители уничтожили до 40 процентов мирового урожая и нанесли ущерб на сумму, превышающую 220 млрд долларов США.
Использование радиации может помочь в борьбе с вредителями и эффективном предотвращении связанных с насекомыми рисков для здоровья людей и животных, а также для экосистем и продовольственной безопасности (включая сельское хозяйство и животноводство). В число методов, использующих радиацию для борьбы с вредителями, входят метод стерильных насекомых (МСН), наследственное бесплодие и биологический контроль.
Что такое метод стерильных насекомых (МСН)?
Метод стерильных насекомых — это подход, использующий ионизирующее излучение для стерилизации большого количества выращенных в лаборатории насекомых, которых затем выпускают на зараженные вредителями территории для спаривания с дикой популяцией того же вида. Поскольку эти стерилизованные насекомые не способны производить потомство, популяция насекомых-вредителей со временем сокращается.
При использовании МСН для многих видов насекомых допускается разведение как стерильных самцов, так и самок. Однако в большинстве случаев разведение самцов является более эффективным, в том числе экономически. На это есть несколько основных причин.
Во-первых, стерильные самцы гораздо эффективнее препятствуют размножению диких насекомых, поскольку они активно ищут диких самок для спаривания и могут спариваться с несколькими самками. В связи с этим разведение и выпуск в природу исключительно самцов ускоряет процесс внедрения стерильности — стерильные самцы спариваются только с дикими самками, не отвлекаясь на стерильных самок. Более того, в маловероятном случае сбоя в процессе стерилизации, использование исключительно самцов устраняет риск попадания фертильных самок в окружающую среду.
Во-вторых, при разведении исключительно самцов насекомых, затраты на транспортировку и выпуск стерильных особей сокращаются вдвое по сравнению с разведением и самцов, и самок.
В-третьих, это намного безопаснее, поскольку в некоторых случаях выпуск самок насекомых может иметь негативные последствия и быть более опасным. К примеру, только самки комаров кусают людей в поисках крови — источника белка и могут распространять смертельные заболевания.
МСН — это один из наиболее безопасных и экологичных методов контроля рождаемости насекомых, который обеспечивает защиту окружающей среды благодаря снижению использования инсектицидов. Кроме того, поскольку стерильные насекомые не могут самостоятельно размножаться, проблемы, вызываемые насекомыми-вредителями, решаются в долгосрочной перспективе без риска внедрения в экосистему новых видов.
С 1950-х годов МСН успешно используется для борьбы с некоторыми видами насекомых, влияющими на здоровье людей и скота, такими как муха цеце и переносящие заболевания комары, а также для борьбы с насекомыми-вредителями, уничтожающими урожай и влияющими на торговлю, такими как плодовые мухи и бабочки.
Что такое наследственное бесплодие?
Наследственное бесплодие — это подвид МСН, очень похожий на традиционный метод. Он также включает в себя выращивание, облучение и выпуск в природу самцов насекомых для того, чтобы замедлить размножение диких фертильных особей того же вида. Выращенные с помощью этого метода самцы являются не до конца стерильными, однако стерильным рождается их потомство.
Этот метод используется, когда самцы определенных видов насекомых, таких как бабочки, не могут быть полностью стерилизованы без облучения высокой дозой радиации. Высокая доза, однако, может ослабить насекомое и помешать ему конкурировать с дикими особями за возможность спаривания с самкой. Поэтому данный метод предполагает использование гораздо более низких доз облучения, которые не препятствуют возможности насекомых размножаться и вызывают наследственное бесплодие у их потомства.
Этот метод имеет ряд преимуществ. Он позволяет ученым бороться с радиорезистентными видами, для стерилизации которых потребовалась бы высокая доза радиации. При использовании этого метода только самки становятся полностью стерильными после облучения, поскольку самки бабочек, как правило, более чувствительны к радиации. Облученные самцы стерильны лишь частично — полностью стерильным является их потомство. Выпуск частично стерильных самцов с наследственным бесплодием часто позволяет подавить популяцию диких особей более эффективно, чем если бы использовалось такое же количество полностью стерильных самцов, выращенных с применением обычного МСН. Такие самцы могут производить множество полностью стерильных копий в следующем поколении, что позволяет достичь лучших результатов.
Что такое биологический контроль?
Биологический контроль — это метод, основанный на массовом разведении и выпуске в среду естественных врагов насекомого-вредителя в дикой природе. К ним относятся хищные насекомые, питающиеся яйцами и личинками вредителя или паразитоиды — паразиты, откладывающие яйца в насекомое-хозяина, убивая его.
В отличие от МСН и наследственного бесплодия, которые основаны на использовании ядерных методов, при биологическом контроле ядерные методы используются только для определенных целей. Радиация может быть использована для расширения сферы применения, повышения экономической эффективности и безопасности разведения, транспортировки и внедрения этих врагов насекомых-вредителей. Она также может способствовать улучшению результатов применения этого метода и смягчению ряда связанных с ним ограничений. Например, излучение может быть использовано для снижения стоимости производства средств биологического контроля. В случае с паразитоидами, например, радиация может снизить естественную защиту насекомого-хозяина (т.е. иммунитет), чтобы повысить продуктивность и выживаемость паразитоидов. Более того, радиация помогает предотвратить развитие насекомых-хозяев, гарантируя, что из куколок вылупятся только паразитоиды. Если некоторым насекомым-хозяевам все же удается выжить, использование радиации обеспечивает их стерильность, чтобы исключить риск внедрения плодовитых насекомых-хозяев, которые могут стать вредителями в новой среде (см. инфографику ниже). В соответствующих условиях низкие дозы радиации могут также стимулировать размножение некоторых хищников, что может быть использовано для повышения эффективности биологического контроля в условиях, когда эти хищники не угрожают популяциям других насекомых, не являющихся вредителями и не представляющих угрозы.
Аналогичным образом облучение может помочь в транспортировке хищных насекомых и паразитоидов, являющихся основными разновидностями средств биологического контроля. Паразитоиды, к примеру, могут нуждаться в насекомых-хозяевах, чтобы пережить транспортировку, а хищным насекомым необходимо питаться другими насекомыми. По этой причине их часто перевозят вместе с их «добычей» или яйцами, которые служат источником пищи во время транспортировки. Однако не все насекомые, используемые для разведения паразитоидов, поражаются ими, поэтому, если этим насекомым-хозяевам удастся пережить транспортировку и попасть в окружающую среду, может возникнуть риск того, что они сами станут вредителями. Облучение насекомых-хозяев перед транспортировкой гарантирует, что новые вредители не будут случайно занесены в зону, где осуществляется биологический контроль.
