Anmerkung des Herausgebers: Dies ist ein Gastbeitrag von Dominic Reisig, Associate Professor für Entomologie an der NC State. In unserer laufenden Reihe Research Matters befassen sich NC State-Forscher mit dem Wert von Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik.
Der Boll Rüsselkäfer (Anthonomus grandis) ist nicht viel zu sehen – nur ein grauer, kleiner Käfer mit einer beeindruckend langen Schnauze., Aber dieser besondere Käfer und sein Hunger nach Baumwolle waren stark genug, um eine beispiellose Partnerschaft zwischen Landwirten, Gesetzgebern und Wissenschaftlern aufzubauen. Und diese Partnerschaft zeigte, wie viel erreicht werden kann, wenn Wissenschaftler und Landwirte zusammenarbeiten.
Was erwachsenen Boll-Rüsselkäfern an Größe fehlt, machen sie mit der Fähigkeit ihrer Larven wieder wett, sich von Baumwolle zu ernähren und sie zu zerstören., Boll Rüsselkäfer kamen in den späten 1800er Jahren aus Mexiko in die USA, als sie zum ersten Mal in Texas gesichtet wurden. In den 1920er Jahren hatten sie sich in allen wichtigen Baumwollanbaugebieten des Landes verbreitet. Der Umfang des Schadens war atemberaubend, ebenso wie die Kontrollbemühungen, die auf dieses Insekt geworfen wurden: Zu einer Zeit wurde ein Drittel des in den USA verwendeten Insektizids zur Bekämpfung von Boll-Rüsselkäfern eingesetzt.
1903 wurde der Chef des US -, Das Landwirtschaftsministerium (USDA) bezeugte vor dem Kongress, dass die Ausbrüche des Insekts eine „Welle des Bösen“ waren und dass die betroffenen Gebiete in Mexiko die Baumwollproduktion ganz aufgegeben hatten. In der Tat sind sich viele Gelehrte einig, dass die Auswirkungen auf die baumwollabhängige Wirtschaft des ländlichen Südens so groß waren, dass sie eine der Ursachen für die „große Migration“war, als Afroamerikaner in den frühen 1900er Jahren massenhaft in die nördlichen USA zogen.
Trotz der Ankunft des Boll-Rüsselkäfers stieg die Baumwollproduktion in den USA zunächst tatsächlich,, weil der Preis für Baumwolle stieg, als der Boll Rüsselkäfer einige Baumwollzüchter aus dem Geschäft lief. Die Baumwollproduktion bewegte sich vor dem Rüsselkäfer und verursachte einen Boom bei Baumwollanpflanzungen in Gebieten, die rüsselkäferfrei waren. Aber als sich die Baumwolle ausbreitete, kosteten die Boll – Rüsselkäfer die Baumwollzüchter Milliarden an Einnahmen.
Dem Rüsselkäfer den Krieg erklären
Dann geschah 1958 etwas Neues. Der National Cotton Council of America stimmte einstimmig zum ersten Mal überhaupt einem Stück Agrargesetzgebung zu., Unter anderem forderte diese Gesetzgebung, die Baumwollforschung auszubauen – und den Boll-Rüsselkäfer zu eliminieren.
Dies war ein ungewöhnlicher Schritt für viele Gründe. Zunächst waren Anstrengungen unternommen worden, um Insekten im Vieh auszurotten, aber niemand hatte es jemals mit einem Ernteschädling versucht; Dies brach neue Wege. Zweitens würde dies viel Geld kosten, was die Unterstützung der Bundesregierung erfordern würde., Drittens hatte noch niemand einen Weg gefunden, das Insekt auszurotten. Schließlich würde der Tilgungsprozess nach Beginn der Ausrottung zu einer gemeinsamen Poolressource werden. Aus diesem Grund wäre eine Zusammenarbeit von entscheidender Bedeutung, da Einzelpersonen oder ganze Regionen versucht würden, eine freie Fahrt zu erhalten, wobei sie sich auf die Beiträge ihrer Nachbarn zu den Tilgungsbemühungen verlassen würden. Die obligatorische Bauernbeteiligung war also ein Muss. Jede der Herausforderungen wurde einzeln angegangen und erforderte bei jedem Schritt eine enge Zusammenarbeit.
Die Insektenbekämpfung war kein völlig neues Konzept., Der Förderer der Ausrottung war ein USDA Agricultural Research Service (USDA-ARS) Wissenschaftler namens Edward Knipling, der eine Idee namens Sterile Insect Technique entwickelt hatte. Diese Technik wurde in den 1950er Jahren Pionierarbeit geleistet, um Screwworm, einen parasitären Insektenschädling von Rindern, zu beseitigen. Die sterile Insektentechnik beruht darauf, die Umwelt mit vielen sterilen Männchen zu überfluten. Diese Männchen paaren sich dann mit Weibchen, produzieren aber keine Nachkommen. Knipling stellte nun die Ausrottung des Boll-Rüsselkäfers in Aussicht und erkannte, dass er zwei Kinne in seiner Rüstung hatte., Erstens war es eine exotische Art, was bedeutete, dass sie ohne einige der Parasiten und Raubtiere, die die Populationen in ihrer Heimat Mexiko schwächten, vorhanden sein konnte. Zweitens war es auf eine einzige Wirtspflanze angewiesen, Baumwolle,die auch nicht in den USA heimisch war
Leider bombardierte die sterile Insektentechnik. Eine Million sterile Boll-Rüsselkäfer wurden in einem Prozess freigelassen. Aber die sterilen Männchen konnten nicht mit ihren virilen wilden Gegenstücken konkurrieren und der Versuch war erfolglos.
Wenn die Ausrottung stattfinden würde, müssten Wissenschaftler eine neue Methode entwickeln., Zu diesem Zweck haben die Bundesregierung, die Landesregierungen und verschiedene Baumwollstiftungen und-verbände Millionen von Dollar bereitgestellt, um die Forschung zu unterstützen, die zur Entwicklung der erforderlichen Instrumente zur Tilgung erforderlich ist.
Zum Beispiel finanzierte der Kongress USDA-ARS-Laboratorien in vielen Staaten, darunter eines auf dem Campus der Mississippi State University, das für die Schaffung vieler der für die Ausrottung erforderlichen Werkzeuge von entscheidender Bedeutung war., Diese Unterstützung wurde durch die Tilgungsbemühungen fortgesetzt, um sicherzustellen, dass das Insekt ab Virginia und Nordosten von North Carolina beseitigt werden konnte und sich stetig nach Süden bewegte.
Aber die Forscher der Ausrottung standen vor einer großen Herausforderung. Sie wussten, dass es für eine erfolgreiche Ausrottung eine sehr effektive Methode zur Bekämpfung von Boll – Rüsselkäfern geben musste-eine mit einer Erfolgsquote von fast 100 Prozent. Und das würde einen erheblichen Sprung über die verfügbaren Steuerungstechniken erfordern.,
In den 1950er Jahren erforderte die Bekämpfung von Boll-Rüsselkäferbefall mehrere Anwendungen von sehr harten und toxischen Insektiziden (z. B. Aldrin, Azinphomethyl, Benzolhexachlorid, Chlordan, Dieldrin, Toxaphen, Malathion, Methylparathion und Parathion). Aber ein separater wissenschaftlicher Fortschritt war gleich um die Ecke.
Neue Waffen
In den 1960er Jahren begannen Forscher gerade, die Bedeutung von Insektenpheromonen zu verstehen, den Chemikalien, die von Insektenarten produziert werden, die das Verhalten anderer Individuen in der Spezies verändern., USDA-ARS Wissenschaftler entdeckten die Sex attractant Pheromone des Boll Rüsselkäfer – die Kombination von Chemikalien, die männlichen Boll Rüsselkäfer weibliche Boll Rüsselkäfer zu finden erlaubt. Diese Forscher waren in der Lage, eine synthetische Lockstoff-Pheromon-Mischung zu perfektionieren, Schaffung eines Köders, der verwendet werden könnte, um die verliebten Boll Rüsselkäfer zu fangen. Dieser Fortschritt würde sich als Dreh-und Angelpunkt für eine erfolgreiche Ausrottung erweisen, da Rüsselkäfer angezogen, gefangen und überwacht werden könnten.
Ein weiterer großer Durchbruch war die Entdeckung einer Kontrollmethode, die den Erfolg von 85-90 Prozent Kontrolle auf 98-99 Prozent erhöhte.,
Die Entwicklung von Insekten hängt von der Temperatur ab, und niedrigere Temperaturen verlangsamen die Entwicklung und Vermehrung von Rüsselkäfern. Wissenschaftler aus Mississippi entdeckten, dass sie durch mehrere Insektizidanwendungen in kurzen Abständen im Herbst sowohl die letzte reproduktive Generation der Rüsselkäfer reduzieren als auch das Überleben potenziell überwinternder Erwachsener erheblich einschränken könnten. Dies wurde als Reproduktions-Diapause-Kontrollmethode bezeichnet.,
Die Kombination der Pheromonfallen und der Reproduktions-Diapause-Kontrollmethode bedeutete, dass der Boll-Rüsselkäfer aufgrund der flächendeckenden Zusammenarbeit ausgerottet werden konnte. Und die Pheromonfallen können auch verwendet werden, um zu bestätigen, ob die Tilgungsbemühungen erfolgreich waren. Dieser One-Two-Punch wurde in einem Pilotprogramm in Alabama, Mississippi und Louisiana in den frühen 1970er Jahren getestet., Das Pilotprogramm konnte nicht beweisen, dass dieser Ansatz Boll-Rüsselkäfer ausrotten würde, aber es war erfolgreich genug, um das Bevölkerungsniveau zu senken, dass sich Regierung, Industrie und Forschungsbeamte für einen groß angelegten Ansatz entschieden. Dieser nächste Schritt beinhaltete die Einführung von zwei Begleitversuchen in den späten 1970er Jahren: Eine Studie fand in Mississippi unter Verwendung der damals bekanntesten Kontrollmethoden für Boll Rüsselkäfer statt, während eine andere Studie die Reproduktions-Diapause-Kontrollmethode in North Carolina und Virginia testete.
Die Zusammenarbeit war entscheidend für den Prozess in North Carolina / Virginia., Die Bundesregierung kam mit genügend Mitteln durch, um 50 Prozent der Studie zu unterstützen, während der Bundesstaat North Carolina zustimmte, weitere 25 Prozent der Kosten zu übernehmen. Und mehr als drei Viertel der Baumwollanbauer in North Carolina stimmten der Ausrottung zu und stimmten zu, die restlichen 25 Prozent zu finanzieren. Inzwischen war ein neues Insektizid, Diflubenzuron, verfügbar geworden, das die Ausrottung noch erfolgreicher machte.
Nach drei Jahren erwies sich die Reproduktions-Diapause-Methode als so erfolgreich, dass nur ein Rüsselkäfer im Eradikationsgebiet von North Carolina/Virginia gefangen war., Außerdem wurde angenommen, dass dieser Rüsselkäfer in einer kontaminierten Falle zurückbleibt, die nicht richtig gereinigt worden war. Der Einsatz von Insektiziden ging nach der Ausrottung zurück, aber die Erweiterung und Fortsetzung des Programms war nicht einfach. Probleme mit der Finanzierung, Unterstützung der Züchter in neuen Tilgungsgebieten und Ausbrüche anderer Schädlinge, die auf intensive Insektizidanwendungen zurückzuführen sind, die bei Tilgungsbemühungen eingesetzt wurden-die nützliche Insekten auslöschten – die normalerweise Schädlinge in Schach hielten-verlangsamten den Prozess Bis 2009 wurde der Boll-Rüsselkäfer für ausgerottet aus allen US-Bundesstaaten erklärt., baumwollproduzierende Staaten mit einer Ausnahme: Texas, der größte Baumwollproduzent des Landes.
Ein fragiler Sieg
, der uns zu 2017 bringt. Die Tilgungsbemühungen wurden an der Grenze zwischen Texas und Mexiko zum Stillstand gebracht, hauptsächlich aufgrund der Instabilität, die durch den illegalen Drogenhandel verursacht wurde. Diese Instabilität hat große Baumwollfarmen in Mexiko effektiv unzugänglich für die Behandlung gemacht, Schaffung eines einladenden Lebensraums für Boll Rüsselkäferpopulationen, um sich zu erholen. Ein weiteres Problem in Mexiko ist das Vorhandensein von Nicht-Baumwollpflanzenarten, die Boll Rüsselkäfer beherbergen können., Weitere Bemühungen, die Zusammenarbeit über die Grenze hinweg zu begrenzen, einschließlich der vorgeschlagenen Grenzmauer, stellen sicher, dass die „Welle des Bösen“ des Boll weevil eine drohende Bedrohung bleibt. Infolgedessen gibt es im unteren Rio Grande Valley von Texas einen anhaltenden Kampf, um Boll-Rüsselkäfer in Schach zu halten, der durch eine laufende jährliche Bewertung der baumwollproduzierenden Staaten finanziert wird, die darauf abzielt, die Ausbreitung von Boll – Rüsselkäfern zu verhindern und zu verfolgen.
Aber diese Geschichte unterstreicht auch die Tatsache, dass der Boll Rüsselkäfer in den USA weitgehend erobert wurde.,, dank der Zusammenarbeit zwischen Züchtern, Wissenschaftlern und Regierungsbeamten – und zum großen Teil dank der Forschungsförderung des Bundes. Zum Beispiel wurde im Südosten der USA ein Boll-Rüsselkäfer in 14 Jahren nicht in einer Pheromonfalle gefangen genommen. Und diese Bundesinvestitionen, die im gesamten Süden getätigt werden, zahlen sich weiterhin in Form neuer Projekte aus, die aufgrund der Investitionen in die Ausrottung von Boll-Rüsselkäfern bereit sind, die heutigen einheimischen und invasiven Insekten anzugehen.,
Zum Beispiel haben diese frühen Investitionen von Landes-und Bundesregierungen das USDA-ARS-Forschungssystem geschaffen, das heute noch in den südlichen USA vorhanden ist, einschließlich der Einrichtung im Bundesstaat Mississippi. Dieses System macht weiterhin einen Unterschied für US-Farmen. Forschungseinheiten in Gebieten, in denen noch Boll-Rüsselkäferpopulationen leben, verwenden Spitzentechnologien wie Populationsgenetik und Infrarotbildgebung aus der Luft, um die Bewegung der Arten zu verfolgen und potenzielle Flecken von Wirtspflanzen zur Zerstörung zu identifizieren., Da Boll-Rüsselkäfer langsam und staatlich ausgerottet wurden, haben diese Forscher und Einrichtungen die Forschungsprioritäten auf andere Probleme und Schädlinge verlagert, die die Pflanzenproduktion beeinflussen. Niemand will einen weiteren hundertjährigen Krieg mit einem Pflanzenschädling führen.