La căutarea unor alternative sustenabile la pesticidele chimice Aceasta este una dintre principalele provocări cu care se confruntă agricultura modernă. Anii de utilizare intensivă a insecticidelor și erbicidelor ne-au permis să hranim o populație globală în creștere, dar acestea au lăsat și o amprentă îngrijorătoare asupra apei, biodiversității și sănătății umane. Prin urmare, orice tehnologie care reduce dependența noastră de aceste substanțe, menținând în același timp productivitatea culturilor, este privită cu mare interes.
În acest context, combaterea dăunătorilor prin vibrații și ultrasunete A trecut de la a fi aproape o curiozitate științifică la a deveni un instrument real în cadrul gestionării integrate a dăunătorilor. De la dispozitive care imită semnalele vibratorii pe care insectele le folosesc pentru a se reproduce, până la emițătoare de ultrasunete care simulează prezența prădătorilor, cercetările recente demonstrează că este posibil să „vorbești limba” dăunătorilor pentru a-i atrage, a-i deruta sau a-i respinge, totul fără a pulveriza câmpul cu substanțe chimice.
De ce agricultura caută alternative la pesticide
La Agricultura intensivă modernă este inevitabil agresivă față de mediuAcest lucru se datorează faptului că se bazează pe favorizarea unei singure specii cultivate față de orice concurent: buruieni, insecte, ciuperci sau mamifere mici. Odată cu mecanizarea și nevoia de a produce mai mult pe hectar, soluția rapidă a fost pesticidele, care timp de decenii au fost aliați esențiali în asigurarea recoltelor.
Totuși, utilizarea pe scară largă a acestor substanțe a generat probleme foarte grave de mediu și de sănătateContaminarea acviferelor, deteriorarea faunei nevizate (inclusiv polenizatori precum albinele și bondarii), apariția rezistenței la mulți dăunători și riscuri pentru sănătatea persoanelor expuse. Este o sabie clasică cu două tăișuri: acestea ajută la producerea de alimente, dar, în același timp, ne pot afecta grav.
Această situație a determinat dezvoltarea soluții biologice cum ar fi biofertilizatorii și biopesticideleAceste metode se bazează pe microorganisme sau insecte benefice care concurează cu sau atacă dăunătorii. Deși reprezintă un progres semnificativ, ele tot nu pot înlocui complet agrochimicalele fără a-și pierde eficacitatea, în special în sistemele foarte intensive.
De aici și interesul pentru strategii inovatoare, cum ar fi controlul fizic sau comportamental al dăunătorilor prin vibrațiiceea ce permite interferarea cu comunicarea insectelor sau simularea prezenței prădătorilor, reducând pagubele fără a lăsa reziduuri toxice în mediu.
Rolul vibrațiilor și ultrasunetelor în comunicarea cu dăunătorii
Mulți dăunători agricoli folosesc vibrații și semnale acustice pentru a se orienta, a găsi un partener sau a detecta prădătorii. Unele specii comunică prin vibrații transmise de plante (prin tulpini și frunze), în timp ce altele folosesc ultrasunete emise în aer, inaudibile pentru oameni, dar perfect recunoscute de alte animale.
În cazul gândaci care sugă cerealeS-a demonstrat că dăunătorii importanți ai soiei, porumbului, grâului și fasolei combină două sisteme: la distanțe mari, de până la aproximativ 100 de metri, aceștia folosesc feromoni pentru a atrage potențiali parteneri. Când se apropie, schimbă canalul și încep să transmită semnale vibraționale prin plantă pentru a-i indica poziția exactă, un mesaj care ar fi ceva de genul „Sunt aici, veniți spre mine”.
Aceste vibrații călătoresc prin corpul plantei, care acționează ca un adevărat „cablu” natural care transmite semnalulInteresant este că mai multe femei, precum și alți bărbați, pot răspunde la același semnal, așadar „dialogul vibrațional” dintr-o cultură poate fi destul de complex.
La alți dăunători, cum ar fi molii nocturne din genul SpodopteraEcografia joacă un rol cheie. Acești fluturi sunt pradă obișnuită pentru lilieci, care îi localizează cu precizie datorită ecolocației cu ultrasunete. La rândul lor, au dezvoltat o serie de răspunsuri acustice care pot... pentru a confunda ecolocația liliecilor sau să-i ajute să le detecteze prezența la timp pentru a scăpa. Cu alte cuvinte, există un adevărat „război acustic” pe cerul nopții.
Înțelegerea acestor sisteme de comunicare le-a permis cercetătorilor să propună o idee foarte puternică: Dacă știm ce aud dăunătorii și cum comunicăPutem crea dispozitive care imită, modifică sau blochează aceste semnale pentru a le manipula în avantajul nostru.
Dispozitivul brazilian care folosește microvibrații pentru a atrage ploșnițele
Unul dintre cele mai remarcabile progrese în combaterea dăunătorilor folosind vibrații provine din Brazilia, unde o echipă de la... Corporația Braziliană de Cercetare Agricolă (Embrapa) iar Universitatea de Stat din Mato Grosso a dezvoltat un dispozitiv electronic capabil să reproducă semnalele vibratorii utilizate de insectele care sug cereale în faza lor reproductivă.
Tehnologia se bazează pe ani de observare a comportamentul reproductiv al acestor insecteOamenii de știință au analizat frecvențele specifice ale vibrațiilor pe care le emit atunci când își caută un partener și au reușit să le înregistreze, să le stocheze și să le reproducă într-un mod controlat cu ajutorul unui prototip electronic care se atașează la capcane pe teren.
Aceste capcane combină două tipuri de momeală: feromoni sinteticicare acționează de la distanță mare pentru a atrage ploșnițele prin „miros” și un mic dispozitiv vibrator care imită semnale de vibrații precise pe care insectele îl interpretează ca pe un strigăt de împerechere. Rezultatul este un fel de „semnal fals” care concentrează insectele în capcană în loc să le disperseze în întreaga cultură.
Potrivit biologului Raúl Alberto Laumann, de la Laboratorul de Semiochimie a Resurselor Genetice și Biotehnologie de la Embrapa, utilizarea combinată a vibrații și feromoni Permite nu doar capturarea ploșnițelor, ci și obținerea unor informații foarte precise privind densitatea și distribuția spațială a populațiilor de dăunători din parcelă.
În testele pe teren aflate în desfășurare în prezent, capcanele cu dispozitiv sunt plasate la aproximativ la fiecare cinci hectareUlterior, insectele capturate în fiecare punct sunt numărate, iar modelele matematice sunt utilizate pentru a estima densitatea reală a dăunătorilor la nivelul întregii culturi. Această abordare face ca capcanele vibratoare să fie o opțiune... instrument de monitorizare fină, cheie pentru a decide când și cum să intervină.
Avantajele și potențialul controlului ploșnițelor de pat cu ajutorul vibrațiilor
Ploșnițele și omizile sunt doi dintre cei mai dăunători la soia și alte culturi de cereale. Deși plantele transgenice și microorganismele entomopatogene sunt utilizate, printre altele, pentru a controla omizile, combaterea ploșnițelor puturoase se bazează încă în mare măsură pe insecticide chimice. Prin urmare, găsirea unor metode alternative mai puțin agresive și mai sigure pentru mediu și sănătatea umană este o provocare strategică.
Dispozitivul vibrator brazilian indică exact în această direcție. Marea sa atracție constă în faptul că ar putea deveni un... O alternativă reală la insecticidele convenționalesau cel puțin să reducă semnificativ utilizarea lor prin integrarea lor în programe integrate de gestionare a dăunătorilor. Capcanele ar servi atât la monitorizarea, cât și la reducerea populațiilor de ploșnițe la niveluri sub pragul de daune economice.
În plus, este o tehnologie foarte specific pentru dăunătorul țintăSpre deosebire de un insecticid cu spectru larg, care poate elimina și insectele benefice, cum ar fi prădătorii naturali sau polenizatorii, vibrațiile și feromonii sunt direcționați doar către insectele care sug cereale și recunosc aceste semnale. Acest lucru minimizează impactul asupra insectelor benefice.
Conform rezultatelor preliminare publicate de echipa Embrapa, utilizarea combinată a feromonilor sintetici și a vibrațiilor a permis... reduce în mod clar prezența ploșnițelor pe câmpuri de studii, și toate acestea fără a interfera cu activitatea insectelor benefice, cum ar fi albinele sau bondarii. Într-un scenariu în care FAO estimează că dăunătorii pot provoca o reducere de până la 40% a producției agricole globale, orice progres în acest domeniu are un impact impact economic și ecologic semnificativ.
Brevetul pentru această tehnologie a fost depus la sfârșitul anului 2023 la Institutul Național Brazilian pentru Proprietate Industrială și, deocamdată, Nu este încă disponibil comercialCercetătorii caută parteneri industriali, în special companii dedicate dezvoltării de capcane automate, cu scopul de a extinde producția și de a aduce aceste dispozitive pe piața agricolă.
Provocările aplicării microvibrațiilor la scară largă
În ciuda entuziasmului generat de această inovație, au fost ridicate și unele îngrijorări. îndoieli rezonabile cu privire la viabilitatea sa la scară largăEntomologul José Maurício Simões Bento, expert în ecologie chimică și comportamentul insectelor la Universitatea din São Paulo, apreciază foarte mult munca lui Embrapa, în special identificarea precisă a frecvențelor vibraționale utilizate de ploșnițe.
Totuși, Simões subliniază că marea necunoscută este Cum se poate reproduce acest sistem în plantații care acoperă sute de mii de hectareAcesta este cazul soiei din Brazilia, unde sunt cultivate peste 45 de milioane de hectare. Instalarea dispozitivelor într-un număr suficient de locații ar putea fi costisitoare și complexă din punct de vedere logistic, iar echilibrul optim între costul tehnologiei și reducerea daunelor este încă neclar.
Un alt aspect tehnic important este faptul că Comunicarea vibrațională a ploșnițelor are loc prin intermediul planteinu direct în aer. Pentru ca semnalul să fie transmis eficient, dispozitivul trebuie să fie conectat la centrală sau o structură care permite vibrației să se răspândească în tot țesutul vegetal. Acest lucru ridică întrebări precum: Este suficient să plasăm un dispozitiv per capcană? Trebuie să fie atașat la o anumită plantă? Cum se modifică propagarea în funcție de densitatea culturilor?
Laumann și echipa sa propun să rezolve unele dintre aceste provocări prin utilizarea modelelor matematice care corelează capturile cu densitatea reală a dăunătorilor, evitând astfel necesitatea acoperirii fiecărei plante cu un dispozitiv. În plus, ei propun integrarea acestei tehnologii cu alte metode de control biologic, cum ar fi utilizarea parazitoizi din ouăle de ploșnițecare se hrănesc și se dezvoltă în interiorul ouălor dăunătorului, reducând și mai mult populația acestuia.
Dacă se fac progrese în automatizarea numărării insectelor capturate, lucru la care se lucrează și el, capcanele vibratoare ar putea fi transformate într-un... instrument cheie în cadrul gestionării integrate a dăunătorilornotificarea fermierului aproape în timp real despre nivelurile de ploșnițe din fiecare zonă a fermei, facilitând astfel decizii de control mult mai precise și prompte.
Dispozitive cu ultrasunete pentru a respinge moliile și alte dăunători zburători
Dincolo de vibrațiile transmise de plante, o altă arie de cercetare foarte activă este cea a utilizarea ultrasunetelor pentru a îndepărta insectele dăunătoareUn studiu recent publicat în revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) de o echipă japoneză a arătat rezultate deosebit de promițătoare împotriva moliilor din genul Spodoptera, dăunători majori în culturi precum căpșunile, ceapa, roșiile și multe alte legume.
Sub conducerea cercetătorului Ryo Nakano, de la Universitatea Nagoya, studiile au fost efectuate în câmpuri și sere de căpșuni și ceapă unde erau instalate emițătoare cilindrice cu ultrasunete, capabile să radieze sunet la 360 de grade. Aceste dispozitive imitau ultrasunetele emise de lilieci, prădători naturali ai moliilor nocturne.
Oamenii de știință s-au concentrat pe ajustarea precisă a durata, frecvența și intensitatea semnalelor ultrasonice pentru a obține o eficacitate maximă de respingere. Rezultatele au arătat că, atunci când dispozitivele au fost activate de la amurg până în zori (perioada de activitate a acestor molii), zborul femelelor a fost redus semnificativ și, mai presus de toate, zborul lor depunerea ouălor pe culturi.
Acest lucru este esențial deoarece multe specii precum Spodoptera littoralis (gogoașa neagră) sau Spodoptera exigua (gogoașa verde sau vierme-legiu) Acestea cauzează majoritatea pagubelor în timpul stadiului larvar. Împiedicarea femelelor să își depună ouăle în cultură elimină problema, reducând drastic populațiile de larve care devorează frunze și fructe.
Entomologul Miguel Ángel Miranda Chueca, profesor de zoologie la Universitatea Insulelor Baleare, consideră că această abordare a... bază științifică solidăAcest lucru se datorează faptului că profită de un limbaj acustic (ultrasunete) pe care acești fluturi îl folosesc în mod natural pentru a comunica cu prădătorii lor. El consideră că acest tip de tehnologie poate deveni o nouă metodă de control în cadrul unui sistem integrat de gestionare a dăunătorilor.
Limitările ultrasunetelor împotriva altor dăunători comuni
Deși rezultatele cu molii din genul Spodoptera sunt foarte promițătoare, experții sunt de acord că Eficacitatea ultrasunetelor nu poate fi generalizată la niciun dăunător.Fiecare specie are propria sa biologie senzorială și nu toate folosesc vibrații sau ultrasunete pentru a comunica sau a detecta amenințări.
Un exemplu clar este musca de fructe (Ceratitis capitata)Ploșnea este unul dintre cei mai importanți dăunători care afectează pomii fructiferi din întreaga lume. Potrivit experților, această insectă nu folosește ultrasunetele ca mijloc principal de comunicare, ceea ce complică foarte mult găsirea unei frecvențe și a unui „mesaj acustic” care să o facă să se respingă sau să fugă. Fără această bază biologică, proiectarea unui sistem de sunet cu adevărat eficient este practic imposibilă.
Ceva similar se întâmplă și cu dăunătorii de interior, cum ar fi gândaciExistă dispozitive pe piață care pretind că resping gândacii de bucătărie folosind ultrasunete. Cu toate acestea, cercetători precum Miranda Chueca susțin că aceste produse sunt inutile din punct de vedere biologic, deoarece gândacii de bucătărie nu folosesc aceste semnale într-un mod care să permită o respingere susținută.
În cazul tantariTeoria are o bază puțin mai solidă, deoarece folosesc sunete în comportamentul lor reproductiv (de exemplu, bâzâitul caracteristic al aripilor pentru a atrage femelele). Cu toate acestea, studiile disponibile indică faptul că reproducerea acestor sunete Nu are un efect repelent evidentȘi până în prezent, nu a fost identificat niciun model ultrasonic care să le poată respinge în mod constant în condiții reale.
Un alt domeniu în care au fost testate ultrasunetele este cel al combaterea rozătoarelor cum ar fi șobolanii, șoarecii sau șoarecii de câmp, în special în perioadele de infestări agricole intense. Știm că aceste animale pot comunica folosind sunete de înaltă frecvență, de exemplu, pentru curtare sau apărarea teritorială, iar acest lucru a dus la proiectarea unor dispozitive presupuse repelente. Cu toate acestea, dovezile științifice sugerează că efectul este cel mult temporarUn zgomot nou poate fi inițial înfricoșător, dar în timp animalele tind să se obișnuiască cu el, la fel cum ni se întâmplă nouă, oamenilor, cu un sunet enervant constant.
Impactul ecologic și „poluarea fonică” în mediul rural
O problemă care nu poate fi trecută cu vederea este impactul ecologic pe care îl pot avea emisiile de ultrasunete și vibrații artificiale într-un ecosistem agricol. Deși intenția poate fi doar de a respinge sau atrage anumiți dăunători, adevărul este că multe alte organisme împart acel mediu și pot fi afectate de aceste semnale.
Autorii studiului japonez din PNAS recunosc înșiși că utilizarea extensivă a acestor dispozitive poate genera o anumită „poluare fonică” pentru alte speciiDeși ultrasunetele nu sunt audibile pentru oameni, acestea sunt audibile pentru multe animale și ar putea interfera cu comunicarea sau comportamentul lor dacă nu sunt utilizate într-un mod controlat.
De exemplu, simularea continuă a ultrasunetelor liliecilor, concepută pentru a speria moliile, ar putea afectează și alți fluturi nocturni inofensivi sau insecte care fac parte din dieta păsărilor sau a altor prădători. Prin modificarea comportamentului prăzii, un întreg ecosistem poate fi alterat indirect. lant trofic care este deja destul de solicitată în sistemele agricole intensive.
Într-un mediu atât de umanizat precum agricultura, orice intervenție, oricât de bine intenționată ar fi, are consecințe asupra mediuluiPrin urmare, înainte de implementarea unor soluții la scară largă bazate pe vibrații sau ultrasunete, entomologii insistă asupra necesității de a studia mai bine aceste posibile efecte secundare și de a evalua dacă acestea sunt acceptabile în comparație cu daunele care se doresc a fi evitate.
Cheia va fi să găsim un echilibrul dintre eficiență și respectul ecologicFolosiți semnalele minime necesare, la momentele și locurile precise și combinați aceste instrumente cu alte strategii (biocontrol, gestionarea habitatului, soiuri rezistente etc.) pentru a reduce la minimum utilizarea substanțelor chimice fără a crea noi probleme invizibile.
În cele din urmă, combaterea dăunătorilor folosind vibrații și ultrasunete se impune ca o... un domeniu de inovare foarte puternic În cadrul agriculturii durabile, capcanele vibratoare pentru ploșnițele de cereale, capabile să le atragă prin feromoni și microvibrații reproduse electronic, deschid calea către un control țintit, mai puțin dependent de insecticide. Între timp, emițătoarele cu ultrasunete inspirate de lilieci arată că este posibil să „păcălești” moliile precum Spodoptera și să reduci semnificativ depunerea ouălor acestora. Deși rămân provocări în ceea ce privește scalabilitatea, costul, limitările specifice speciei și efectele potențiale asupra altor forme de viață, toate indiciile sugerează că aceste tehnologii vor fi integrate progresiv în programele integrate de gestionare a dăunătorilor, oferind fermierilor un alt instrument pentru a-și proteja culturile fără a dăuna mediului sau a compromite sănătatea celor care lucrează și depind de pământ.
