Editor ' s note: This is a guest post by Dominic Reisig, an associate professor of entomology at NC State. W naszej serii bieżących spraw badawczych, naukowcy NC State zajmują się wartością nauki, technologii, inżynierii i matematyki.
Boll weevil (Anthonomus grandis) nie ma na co patrzeć – po prostu szarawy, mały chrząszcz z imponująco długim pyskiem., Ale ten konkretny chrząszcz i jego głód bawełny był wystarczająco silny, aby stworzyć bezprecedensowe partnerstwo między rolnikami, prawodawcami i naukowcami. I to partnerstwo pokazało, jak wiele można osiągnąć, gdy naukowcy i rolnicy współpracują ze sobą.
czego dorosłe bollery nie mają w rozmiarze nadrabiają zdolnością swoich larw do żerowania i niszczenia bawełny., Boll weevils przybyli do USA z Meksyku pod koniec 1800 roku, kiedy po raz pierwszy zostali zauważeni w Teksasie. W latach dwudziestych XX wieku rozprzestrzeniły się na wszystkie główne obszary produkcji bawełny w kraju. Zakres zniszczeń był zapierający dech w piersiach, podobnie jak wysiłki kontrolne rzucone na tego owada: kiedyś jedna trzecia środków owadobójczych stosowanych w USA była używana do zwalczania Boll weevils.
w 1903 roku Naczelnik Państwa, Departament Rolnictwa (USDA) zeznał przed Kongresem, że epidemie owadów były „falą zła” i że dotknięte obszary w Meksyku całkowicie porzuciły produkcję bawełny. Rzeczywiście, wielu uczonych zgadza się, że wpływ był tak wielki na gospodarkę zależną od bawełny na południu wsi, że był jedną z przyczyn „Wielkiej Migracji”, kiedy Afroamerykanie masowo przenieśli się do północnych stanów ZJEDNOCZONYCH na początku 1900 roku.
pomimo przybycia Boll weevil, produkcja bawełny początkowo wzrosła w USA.,, ponieważ cena bawełny wzrosła, gdy Boll weevil doprowadził niektórych plantatorów bawełny z biznesu. Produkcja bawełny przesunęła się przed pojawieniem się chwastów, tworząc boom na plantacjach bawełny w obszarach, które były wolne od chwastów. Ale w miarę jak bawełna się rozprzestrzeniała, tak samo boll weevil-kosztujący plantatorów bawełny miliardy przychodów.
wypowiedzenie wojny Weevilowi
wtedy, w 1958 roku, wydarzyło się coś nowego. Narodowa Rada bawełny Ameryki jednogłośnie uzgodniła, po raz pierwszy w historii, akt prawny dotyczący rolnictwa., Przepisy te wymagały m.in. rozszerzenia badań nad bawełną i wyeliminowania Boll weevil.
był to niezwykły krok z wielu powodów. Po pierwsze, podjęto wysiłki w celu wyeliminowania owadów u zwierząt gospodarskich wcześniej, ale nikt nigdy nie próbował go ze szkodnikiem upraw; to było przełomowe. Po drugie, miało to kosztować dużo pieniędzy, które wymagałyby wsparcia rządu federalnego., Po trzecie, nikt jeszcze nie wymyślił sposobu na wyeliminowanie owada. Wreszcie, po rozpoczęciu eliminowania, proces eliminowania stałby się wspólnym zasobem. Z tego powodu współpraca byłaby niezbędna, biorąc pod uwagę, że istnieje pokusa dla jednostek lub całych regionów, aby uzyskać darmową jazdę, polegając na wkładzie ich sąsiadów w wysiłek eliminacji. Obowiązkowy udział rolników był więc koniecznością. Każde z wyzwań zostało rozwiązane jeden po drugim, co wymagało ścisłej współpracy na każdym kroku.
eliminacja owadów nie była całkowicie nową koncepcją., Promotorem eradykacji był naukowiec USDA Agricultural Research Service (USDA-ARS) o nazwisku Edward Knipling, który wpadł na pomysł zwany sterylną techniką owadów. Technika ta została zapoczątkowana w 1950 roku w celu wyeliminowania ślimaka, pasożytniczego szkodnika owada bydła. Technika sterylnych owadów polega na zalewaniu środowiska wieloma sterylnymi samcami. Samce te następnie łączą się z samicami, ale nie rodzą żadnego potomstwa. Knipling przewidział teraz likwidację Boll weevil, uznając, że ma dwa podbródki w zbroi., Po pierwsze, był to gatunek Egzotyczny, co oznaczało, że mógł być obecny bez niektórych pasożytów i drapieżników, które osłabiały populacje w rodzimym Meksyku. Po drugie, to zależy od jednej rośliny żywicielskiej, bawełny, która również nie była rodzima dla USA.
Niestety, sterylna technika owada zbombardowany. Milion sterylnych boll weevil mężczyzn zostało uwolnionych w procesie. Ale sterylne samce nie mogły konkurować ze swoimi męskimi dzikimi odpowiednikami i próba zakończyła się niepowodzeniem.
gdyby miała nastąpić eliminacja, naukowcy musieliby opracować nową metodę., W tym celu rząd federalny, rządy stanowe oraz różne fundacje i stowarzyszenia bawełny przeznaczyły miliony dolarów na wsparcie badań potrzebnych do opracowania niezbędnych narzędzi do wykorzenienia.
na przykład Kongres finansował laboratoria USDA-ARS w wielu stanach, w tym jeden na kampusie Mississippi State University, który był krytyczny dla stworzenia wielu narzędzi potrzebnych do eliminacji., Wsparcie to było kontynuowane dzięki wysiłkom eliminacyjnym, zapewniając, że owad może zostać wyeliminowany począwszy od Wirginii i północno-wschodniej Karoliny Północnej, a stopniowo przesuwając się na południe.
ale badacze eradykacji stanęli przed poważnym wyzwaniem. Wiedzieli, że aby eliminacja zakończyła się sukcesem, musi istnieć bardzo skuteczna metoda kontrolowania Boll weevils – Taka o wskaźniku skuteczności zbliżonym do 100 procent. A to wymagałoby znacznego przeskoku nad dostępnymi technikami kontroli.,
w latach 50.XX wieku Kontrola inwazji Boll weevil wymagała wielu zastosowań bardzo trudnych i toksycznych środków owadobójczych (np. aldryny, azynofosmetylu, heksachlorku benzenu, chlordanu, dieldryny, toksafenu, malationu, parationu metylowego i parationu). Ale osobny postęp naukowy był tuż za rogiem.
nowa broń
w latach 60.naukowcy dopiero zaczęli rozumieć znaczenie feromonów owadów, substancji chemicznych wytwarzanych przez gatunki owadów, które zmieniają zachowanie innych osobników w gatunku., Naukowcy USDA-ARS odkryli feromony wabiące płeć Boll weevil – połączenie substancji chemicznych, które pozwoliły męskim Boll weevils znaleźć żeńskie Boll weevils. Badacze ci byli w stanie udoskonalić syntetyczną mieszankę feromonów wabiących, tworząc przynętę, która może być użyta do złapania miłosnych Boll weevils. Ten postęp okazał się być podstawą udanej eliminacji, ponieważ wołki mogły być przyciągane, uwięzione i monitorowane.
kolejnym dużym przełomem było odkrycie metody kontroli, która zwiększyła sukces z 85-90 procent kontroli do 98-99 procent.,
rozwój owadów jest zależny od temperatury, a niższe temperatury spowalniają rozwój i rozmnażanie owada. Naukowcy z Mississippi odkryli, że poprzez wielokrotne stosowanie insektycydów w krótkich odstępach czasu jesienią, mogą one zarówno zmniejszyć ostatnie pokolenie rozrodcze płaczków, jak i znacznie ograniczyć przeżycie potencjalnie zimujących dorosłych. Określano to jako metodę kontroli reprodukcji-diapauzy.,
połączenie pułapek feromonowych i metody kontroli rozmnażania-diapauzy oznaczało, że przy współpracy na całym obszarze, Boll weevil może zostać wyeliminowany. A pułapki feromonowe są również używane do potwierdzenia, czy wysiłki eradykacyjne zakończyły się sukcesem. Ten jeden-dwa cios był testowany w programie pilotażowym w Alabamie, Missisipi i Luizjanie na początku 1970 roku., Program pilotażowy nie mógł udowodnić, że takie podejście wyeliminuje Boll weevils, ale był wystarczająco skuteczny w zmniejszaniu poziomu populacji, że rząd, przemysł i urzędnicy badawczy zdecydowali się kontynuować podejście na dużą skalę. Ten kolejny krok wiązał się z wdrożeniem dwóch prób towarzyskich w późnych latach 1970-tych: jedna próba odbyła się w Missisipi przy użyciu najbardziej znanych metod kontroli boll weevil w tym czasie, podczas gdy inna próba testowała metodę kontroli reprodukcji-diapause w Karolinie Północnej i Wirginii.
, Rząd federalny uzyskał wystarczające fundusze, aby wesprzeć 50 procent procesu, podczas gdy stan Karolina Północna zgodził się odebrać kolejne 25 procent kosztów. Ponad trzy czwarte plantatorów bawełny z Karoliny Północnej zatwierdziło eliminację, zgadzając się na sfinansowanie pozostałych 25 procent. W międzyczasie pojawił się nowy środek owadobójczy, diflubenzuron, który okazał się jeszcze bardziej skuteczny.
Po trzech latach metoda rozmnażania-diapauzy okazała się tak skuteczna, że tylko jeden weevil został uwięziony w obszarze eradykacji Karoliny Północnej/Wirginii., Co więcej, uważano, że ten płaszczek został pozostawiony w skażonej pułapce, która nie została odpowiednio wyczyszczona. Stosowanie środków owadobójczych spadło po wyeliminowaniu, ale rozszerzenie i kontynuacja programu nie była łatwa. Problemy z finansowaniem, wsparciem plantatorów w nowych obszarach zwalczania i ogniska innych szkodników, wynikające z intensywnych zastosowań środków owadobójczych stosowanych w wysiłkach zwalczania-które zlikwidowały pożyteczne owady, które normalnie trzymały szkodniki w ryzach-spowolniły ten proces, jednak do 2009 r. Boll weevil został uznany za wyeliminowany ze wszystkich Stanów Zjednoczonych., Państwa produkujące bawełnę, z jednym wyjątkiem: Teksas, który jest największym producentem bawełny w kraju.
kruche zwycięstwo
, które przenosi nas do 2017 roku. Działania eliminacyjne zostały wstrzymane na granicy Texas-Meksyk, głównie z powodu niestabilności spowodowanej nielegalnym handlem narkotykami. Ta niestabilność sprawiła, że duże farmy bawełny w Meksyku stały się niedostępne do leczenia, tworząc przyjazne środowisko dla populacji Boll weevil do odbicia. Innym problemem w Meksyku jest obecność gatunków roślin nie-bawełnianych, które mogą być gospodarzami boll weevil., Dalsze wysiłki na rzecz ograniczenia współpracy ponad granicami, w tym proponowany mur graniczny, zapewniają, że „fala zła” boll weevila pozostaje zbliżającym się zagrożeniem. W rezultacie trwa walka o utrzymanie Boll weevils w ryzach w dolnej dolinie Rio Grande w Teksasie, finansowana przez trwającą coroczną ocenę Stanów produkujących bawełnę, która ma na celu zapobieganie – i śledzenie-rozprzestrzenianiu się populacji Boll weevil.
ale ta historia podkreśla również fakt, że boll weevil został w dużej mierze podbity w USA.,, dzięki współpracy między plantatorami, naukowcami i urzędnikami państwowymi – a także ze względu w dużej części na federalne finansowanie badań. Na przykład w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych, Boll weevil nie został złapany w pułapce feromonów od 14 lat. A te inwestycje federalne, dokonywane na południu, nadal wypłacają dywidendy w postaci nowych projektów, które są gotowe do walki z dzisiejszymi rodzimymi i inwazyjnymi owadami dzięki inwestycjom dokonanym z eliminowania boll weevil.,
na przykład, te wczesne inwestycje przez rządy stanowe i federalne stworzyły system badań USDA-ARS, który jest obecny do dziś na południu Stanów Zjednoczonych, w tym Zakład w stanie Missisipi. Ten system nadal ma znaczenie dla amerykańskich gospodarstw rolnych. Jednostki badawcze w obszarach, które nadal mają populacje Boll weevil, wykorzystują najnowocześniejsze technologie, takie jak genetyka populacyjna i obrazowanie w podczerwieni z powietrza, do śledzenia ruchu gatunków i identyfikacji potencjalnych plam roślin żywicielskich do zniszczenia., Ponieważ Boll weevils były powoli eliminowane, stan po stanie, Ci naukowcy i Obiekty przesunęły priorytety badawcze na inne kwestie i szkodniki wpływające na produkcję roślinną. Nikt nie chce stoczyć kolejnej wojny stuletniej ze szkodnikiem roślin.