Redaktörens anmärkning: Detta är en gästpost av Dominic Reisig, en docent i entomologi vid NC-staten. I vår pågående forskning Matters-serie tar NC-Statliga forskare upp värdet av vetenskap, teknik, teknik och matematik.
boll weevil (Anthonomus grandis) är inte mycket att titta på – bara en gråaktig, liten skalbagge med en imponerande lång nos., Men just denna skalbagge, och dess hunger efter Bomull, var kraftfull nog för att skapa ett aldrig tidigare skådat partnerskap mellan jordbrukare, lagstiftare och forskare. Och det partnerskapet visade hur mycket som kan åstadkommas när forskare och jordbrukare arbetar tillsammans.
vilken vuxen boll weevils saknar i storlek de utgör med deras larver förmåga att mata på och förstöra bomull., Boll weevils kom in i USA från Mexiko i slutet av 1800-talet, när de först upptäcktes i Texas. På 1920-talet hade de spridit sig genom alla de stora bomullsproducerande områdena i landet. Omfattningen av skadan var hisnande, liksom kontrollinsatserna som kastades på denna insekt: på en gång användes en tredjedel av insekticiden som användes i USA för att bekämpa boll weevils.
1903, chefen för USA, Department of Agriculture (USDA) vittnade före kongressen om att insektens utbrott var en ”våg av ondska” och att drabbade områden i Mexiko hade övergett bomullsproduktionen helt och hållet. Faktum är att många forskare är överens om att effekten var så stor på landsbygdens sydliga bomullsberoende ekonomi att det var en av orsakerna till den ”stora migrationen”, när afroamerikaner flyttade en massa till norra USA under början av 1900-talet.
trots ankomsten av boll weevil ökade bomullsproduktionen i början faktiskt i USA.,, eftersom priset på Bomull ökade när boll weevil körde några bomullsodlare i affärer. Bomullsproduktionen flyttade före weevil, vilket skapade en boom i bomullsplanteringar i områden som var weevil-fria. Men när bomullen spred sig, så kostade boll weevil – costing bomullsodlare miljarder i intäkter.
förklara krig mot Weevil
sedan, 1958, hände något nytt. National Cotton Council of America enades enhälligt, för första gången någonsin, om en del jordbrukslagstiftning., Bland annat krävde denna lagstiftning att bomullsforskningen skulle utvidgas – och boll weevil skulle elimineras.
detta var ett ovanligt steg av många anledningar. För det första hade ansträngningar gjorts för att utrota insekter i boskap tidigare, men ingen hade någonsin provat det med en växtskadegörare; detta bröt ny mark. För det andra skulle detta kosta mycket pengar, vilket skulle kräva stöd från den federala regeringen., För det tredje hade ingen ännu kommit på ett sätt att utrota insekten. Slutligen, när utrotningen började, skulle utrotningsprocessen bli en gemensam poolresurs. På grund av detta skulle samarbete vara viktigt, med tanke på att det skulle bli en frestelse för individer, eller hela regioner, att få en fri åktur och förlita sig på sina grannars bidrag till utrotningsansträngningen. Så obligatoriskt bonde deltagande var ett måste. En efter en, var och en av utmaningarna togs upp, vilket krävde nära samarbete vid varje steg.
insektsutrotning var inte ett helt nytt koncept., Promotorn för utrotning var en USDA Agricultural Research Service (USDA-ARS) forskare som heter Edward Knipling, som hade kommit fram till en idé som heter steril insektsteknik. Denna teknik var banbrytande på 1950-talet för att eliminera screwwworm, en parasitisk insekt skadedjur av nötkreatur. Den sterila insektstekniken bygger på att översvämma miljön med massor av sterila män. Dessa män para sig sedan med honor, men producerar inga avkommor. Knipling föreställde sig nu utrotning av boll weevil och erkände att den hade två hakar i sin rustning., För det första var det en exotisk art, vilket innebar att den kunde vara närvarande utan några av de parasiter och rovdjur som försvagade populationer i sitt hemland Mexiko. För det andra var det beroende av en enda värdväxt, bomull, som inte heller var infödd till USA
tyvärr bombade den sterila insektstekniken. En miljon sterila boll weevil män släpptes i en rättegång. Men de sterila hanarna kunde inte konkurrera med sina virila vilda motsvarigheter och rättegången misslyckades.
om utrotning skulle äga rum skulle forskare behöva utveckla en ny metod., För detta ändamål anslog den federala regeringen, statliga regeringar och olika bomullsstiftelser och föreningar miljontals dollar för att stödja den forskning som behövs för att utveckla de nödvändiga verktygen för utrotning.
till exempel, kongressen finansierade USDA-ARS laboratorier i många stater, inklusive en på campus Mississippi State University som var avgörande för att skapa många av de verktyg som behövs för utrotning., Detta stöd fortsatte genom utrotningsansträngningen, så att insekten kunde elimineras från början i Virginia och nordöstra North Carolina och rör sig stadigt söderut.
men forskarna av utrotning inför en betydande utmaning framför. De visste att för att utrotningen skulle lyckas måste det finnas en mycket effektiv metod för att kontrollera boll weevils – en med en framgångsgrad på nära 100 procent. Och det skulle kräva ett stort steg över de tillgängliga kontrollteknikerna.,
under 1950-talet krävde kontroll av boll weevil-infestationer flera tillämpningar av mycket hårda och giftiga insekticider (t.ex. aldrin, azinfosmetyl, bensenhexaklorid, klordan, dieldrin, toxafen, malation, metylparation och paration). Men ett separat vetenskapligt framsteg var precis runt hörnet.
nya vapen
på 1960-talet började forskare bara förstå vikten av insektsferomoner, de kemikalier som produceras av insektsarter som förändrar beteendet hos andra individer i arten., USDA-ARS-forskare upptäckte de sexdragande feromonerna i boll weevil-kombinationen av kemikalier som gjorde det möjligt för manliga boll weevils att hitta kvinnliga boll weevils. Dessa forskare kunde perfekta en syntetisk attraktant feromonblandning, vilket skapade ett lock som kunde användas för att fånga amorösa boll weevils. Detta förskott skulle visa sig vara grunden för framgångsrik utrotning, eftersom weevils kan lockas, fångas och övervakas.
ett annat stort genombrott var upptäckten av en kontrollmetod som ökade framgången från 85-90 procent kontroll till 98-99 procent.,
insektsutveckling är beroende av temperatur och lägre temperaturer saktar ner weevil utveckling och reproduktion. Mississippi forskare upptäckte att, genom att göra flera insektstillämpningar med korta mellanrum under hösten, de kunde både minska den sista reproduktiva generationen av weevils och avsevärt begränsa överlevnaden av potentiellt övervintrande vuxna. Detta kallades reproduktion-diapause kontrollmetod.,
kombinationen av feromonfällorna och reproduction-diapause-kontrollmetoden innebar att Bol weevil, med tanke på samarbete över hela området, kunde utrotas. Och feromonfällorna kall också användas för att bekräfta om utrotningsinsatserna var framgångsrika. Denna one-two punch testades i ett pilotprogram i Alabama, Mississippi och Louisiana under början av 1970-talet., Pilotprogrammet kunde inte bevisa att detta tillvägagångssätt skulle utrota boll weevils, men det var tillräckligt framgångsrikt för att minska befolkningsnivåerna som regering, industri och forskningstjänstemän valde att fortsätta med en storskalig strategi. Detta nästa steg involverade att rulla ut två kompanjonförsök i slutet av 1970-talet: en rättegång ägde rum i Mississippi med de mest kända kontrollmetoderna för boll weevil vid den tiden, medan en annan studie testade reproduction-diapause control method i North Carolina och Virginia.
samarbetet var avgörande för North Carolina / Virginia rättegången., Den federala regeringen kom igenom med tillräckligt med finansiering för att stödja 50 procent av rättegången, medan staten North Carolina gick med på att hämta ytterligare 25 procent av kostnaden. Och mer än tre fjärdedelar av North Carolina bomullsodlare godkände utrotningen och gick med på att finansiera de återstående 25 procenten. Samtidigt hade en ny insekticid blivit tillgänglig, diflubenzuron, som visade sig göra utrotningen ännu mer framgångsrik.
Efter tre år visade reproduction-diapause-metoden så framgångsrik att endast en weevil fångades i utrotningsområdet North Carolina / Virginia., Dessutom ansågs denna weevil vara kvar i en förorenad fälla som inte hade rengjorts ordentligt. Insektsanvändning sjönk efter utrotning, men expansion och fortsättning av programmet var inte lätt. Problem med finansiering, odlar stöd i nya utrotningsområden, och utbrott av andra skadedjur, till följd av intensiva insektstillämpningar som används i utrotningsansträngningar – som utplånade nyttiga insekter som normalt hålls skadedjur i kontroll-saktade dock processen 2009, boll weevil förklarades utrotad från alla amerikanska, bomullsproducerande stater, med ett undantag: Texas, som är den största bomullsproducenten i landet.
en bräcklig seger
vilket leder oss till 2017. Utrotningsinsatserna har stannat vid gränsen mellan Texas och Mexiko, till stor del på grund av den instabilitet som olaglig narkotikahandel skapar. Denna instabilitet har effektivt gjort stora bomullsgårdar i Mexiko otillgängliga för behandling, vilket skapar en välkomnande livsmiljö för boll weevil populationer att återhämta sig. Ett annat problem i Mexiko är närvaron av icke-bomullsväxtarter som kan vara värd boll weevil., Ytterligare ansträngningar för att begränsa samarbetet över gränsen, inklusive den föreslagna gränsväggen, se till att boll weevils ”onda våg” förblir ett hotande hot. Som ett resultat är det en pågående kamp för att hålla boll weevils i kontroll i Lower Rio Grande Valley of Texas, finansierad av en pågående årlig bedömning från bomullsproducerande stater, som syftar till att förhindra-och spåra – spridningen av boll weevil – populationer.
men den här historien belyser också det faktum att boll weevil i stor utsträckning har erövrats i USA,, tack vare samarbete mellan odlare, forskare och regeringstjänstemän – och beror till stor del på federal forskningsfinansiering. Till exempel i sydöstra USA har en boll weevil inte fångats i en feromonfälla på 14 år. Och de federala investeringarna, som gjorts i söder, fortsätter att betala utdelning i form av nya projekt, som är redo att ta itu med dagens inhemska och invasiva insekter på grund av investeringarna från boll weevil utrotning.,
till exempel skapade de tidiga investeringarna av statliga och federala regeringar USDA-ARS-forskningssystemet som fortfarande finns idag över södra USA, inklusive anläggningen i Mississippi State. Detta system fortsätter att göra skillnad för amerikanska gårdar. Forskningsenheter i områden som fortfarande har boll weevil-populationer använder avancerad teknik, såsom populationsgenetik och infraröd bildbehandling, för att spåra artens rörelse och identifiera potentiella fläckar av värdväxter för förstörelse., Eftersom boll weevils långsamt har utrotats, stat för stat, har dessa forskare och anläggningar skiftat forskningsprioriteringar till andra frågor och skadedjur som påverkar växtproduktionen. Ingen vill slåss mot ett hundraårigt krig med en växtskadegörare.