Биологи выяснили, что если одновременно заразить гусениц сибирского шелкопряда двумя разными паразитами — вирусом и микроспоридией, — это позволит эффективнее и с меньшими затратами справляться с лесными вредителями. Это насекомое приводит к усыханию и гибели хвойных деревьев, поэтому представляет серьезную опасность для российских лесов. Предложенный авторами способ борьбы позволяет резко затормозить развитие гусениц, чтобы снизить их вредоносность, и за 40 дней избавиться от 97% вредителей, остановив их распространение.
Гусеница сибирского шелкопряда. Источник: Мария Якимова
Опасный вредитель
Сибирский шелкопряд (Dendrolimus sibiricus) — опасный вредитель лесов, поражающий около 20 видов хвойных растений. Периодически возникающие вспышки его размножения приводят к усыханию деревьев, тем самым повышая риск пожаров. Химические вещества — инсектициды — оказываются не очень эффективны против сибирского шелкопряда, поскольку вредитель со временем приобретает к ним устойчивость. Поэтому хорошей альтернативой химикатам могут стать биологические методы борьбы — с помощью вирусов и микроорганизмов, заражающих гусениц шелкопряда и приводящих к их гибели.
Исследователи из Института систематики и экологии животных СО РАН (Новосибирск), Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений (Санкт-Петербург) и Центра лесной пирологии, развития технологий охраны лесных экосистем, защиты и воспроизводства лесов (Красноярск) решили использовать для борьбы с сибирским шелкопрядом сразу два его паразита: циповирус DsCPV-1 и микроспоридию рода Nosema. Эти патогены были выбраны потому, что в более ранних исследованиях по отдельности они оказались эффективны против других видов насекомых-вредителей. Авторы предположили: совместное заражение гусениц шелкопряда вирусами и микроспоридиями может дать лучший результат, чем использование паразитов по отдельности.
— Наши расчеты также показали, что время, необходимое для гибели 50% гусениц-вредителей, при совместном заражении составляет 13 дней. Для сравнения, в случае микроспоридий для этого требуется примерно 25 дней, а вирусов — 30 дней. Таким образом, предложенный подход позволит быстрее, эффективнее и с меньшими затратами бороться с вредителями леса. В дальнейшем мы планируем протестировать его на других насекомых и с другими паразитами, — рассказал «Известиям» участник проекта, кандидат биологических наук, завлабораторией экологической физиологии Института систематики и экологии животных СО РАН Вячеслав Мартемьянов.
Споры микроспоридии Nosema bombycis (звездочки) и частицы вируса Dscp-1 (стрелки) в гусенице сибирского шелкопряда. Источник: Rumiantseva et al. Journal of Invertebrate Pathology, 2024
Биологи собрали гусениц сибирского шелкопряда в лесах Иркутской области и Алтайского края, после чего в лабораторных условиях вывели из них взрослых насекомых, которые дали второе поколение личинок. Гусениц, собранных в Иркутской области, кормили хвоей сибирской пихты, а гусениц из Алтайского края — хвоей лиственницы. Это было необходимо для того, чтобы протестировать, как кормовая порода влияет на взаимодействие между вирусом и микроспоридией. Для заражения гусениц второго личиночного возраста на хвою кормового растения исследователи однократно нанесли вирусные частицы и споры микроспоридий. В предварительных тестах самым эффективным для борьбы с исследуемым насекомым-вредителем оказалась микроспоридия Nosema bombycis.
Затем авторы смешали вирусные частицы и споры микроспоридии и заразили полученной смесью гусениц сибирского шелкопряда. Эксперимент показал, что спустя 40 дней из-за такой обработки погибло 97% гусениц. При этом, чтобы достичь таких показателей, ученые использовали в 10 раз меньшее количество патогенов, чем при их применении по отдельности. Это говорит о том, что совместное заражение позволит значительно экономить средства обработки без снижения эффективности лечения деревьев.
Перспективная технология
Проблема сибирского шелкопряда, как и непарного шелкопряда, стоит очень остро: оба вида — активные лесные вредители, которые способны локально уничтожить 70–75% хвои и листвы, что может привести к гибели деревьев, рассказал «Известиям» доцент Института экологии РУДН имени Патриса Лумумбы, член Общественного совета при Минприроды Владимир Пинаев.
— Сибирский шелкопряд широко распространен в дальневосточных и сибирских лесах, особенно в Бурятии, Якутии и Иркутской области (название свое получил по территории распространения). В купе с лесными пожарами активность лесных вредителей может иметь критическое значение, — сказал он.
Наиболее подвержены вредителю лиственница, сосна кедровая и пихта, рассказала «Известиям» кандидат биологических наук по специальностям «защита растений» и «экология» Оксана Смирнова.Значительно реже он наносит вред сосне европейской и ели. В целом карантинный объект из-за масштабов воздействия на лесные массивы. Имаго сибирского шелкопряда (бабочки) не требуют дополнительного питания, а гусеницы целиком объедают хвою.
— Следует отметить, что при выборе метода борьбы надо учитывать размеры обрабатываемой площади, форму препарата, способы его внесения, а также возможное взаимодействие с другими препаратами, применяемыми на территории. Известно, что ареал распространения сибирского шелкопряда перекрывается с ареалом клещей, переносящих опасные для теплокровных заболевания, при борьбе с которыми также используют химические и биологические меры борьбы, — сказала она.
Предложенная учеными двухкомпонентная биологическая система, состоящая из вируса и грибоподобного простейшего, — это находка, тем более что установлена такая высокая биологическая эффективность ее действия против гусениц шелкопряда, уверен доктор биологических наук по специальности «защита растений», профессор кафедры защиты растений РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева Алексей Смирнов.
— Но проблема в том, что следует уточнять и моделировать, как он проявит себя в природе, не будет ли фитосанитарных и санитарных побочных эффектов для человека и элементов лесной биоты, — сказал эксперт.
Необходимо опробовать методику заражения сибирского шелкопряда на практике — это сложный процесс и не всегда удачный, подчеркнула доцент РязГМУ Минздрава России, руководитель Рязанского регионального отделения Российского экологического общества, эксперт-эколог НП «Ассоциация внутреннего и въездного туризма» Виолетта Черная.
Результаты исследования, поддержанного поддержанного грантами №23-16-00262 и №23-66-10015 Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Invertebrate Pathology.
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ.