W jaki sposób inwazyjne gatunki szkodników wpływają na rodzime ekosystemy?
Wiele inwazyjnych gatunków owadów roślinożernych powoduje ogromne szkody gospodarcze. Takie szkodniki stanowią poważne zagrożenie dla rolnictwa i wyrządzają jeszcze większe szkody niż rodzime gatunki ze względu na to, że na nowych obszarach nie występują ich naturalni wrogowie. Inwazyjne szkodniki są przypadkowo wprowadzane do obcych ekosystemów przez ludzi lub rozszerzają swój zasięg geograficzny ku biegunom w wyniku globalnego ocieplenia. Inwazyjne gatunki fitofagów mogą wpływać na ekologię chemiczną i behawioralną swoich naturalnych wrogów występujących na atakowanym obszarze, co z kolei ogranicza skuteczność kontroli biologicznej. W związku z tym niezbędne jest poszerzenie naszej wiedzy na temat tego, jak inwazja obcych gatunków może wpływać na rodzime sieci troficzne. Dzięki wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie” zespół naukowców realizujących projekt INVASIoN postanowił przyjrzeć się bliżej owadowi Halyomorpha halys (szkodnikowi z rodziny tarczówkowatych) jako modelowemu organizmowi, który pozwoli im zrozumieć szkodliwy wpływ inwazyjnych fitofagów na lokalne sieci sygnałów chemicznych zwanych substancjami infochemicznymi lub semiochemicznymi. Naukowcy badali owada razem z jego naturalnym wrogiem: parazytoidami jaj, tzn. organizmami, które w stadium larwalnym pasożytują na jajach Halyomorpha halys. Większa populacja, większy zasięg Halyomorpha halys to szkodnik pochodzący z Azji, który niedawno zaatakował Europę i Amerykę Północną, powodując poważne szkody gospodarcze w sektorze owoców, warzyw, upraw polowych i roślin ozdobnych. „W miarę zwiększania się jego zasięgu geograficznego i populacji wzrasta też stosowanie różnego rodzaju chemicznych środków owadobójczych w celu ochrony różnych upraw, które atakuje”, tłumaczy koordynator projektu Ezio Peri. Naukowcy badali rolę Halyomorpha halys w zakłócaniu sieci substancji infochemicznych w dwóch lokalnych łańcuchach trójtroficznych – z Europy i Ameryki Północnej – obejmujących roślinę, roślinożercę i jego naturalnego drapieżcę. Skupili się na tym, jak owad wpływa na komunikację semiochemiczną pomiędzy roślinami, fitofagami i naturalnymi wrogami oraz na zachowania parazytoidów związane z poszukiwaniem pożywienia. Naukowcy badali czas, jaki parazytoidy poświęcają na ocenę żerowiska po inwazji obcych fitofagów (tzn. sposób, w jaki rodzime parazytoidy jaj optymalizują energię i czas, ograniczając poszukiwanie pożywienia do obszarów, na których prawdopodobnie znajdą żywicieli). Analizowali także zdolność uczenia się parazytoidów, aby określić, w jaki sposób modyfikują swoje zachowania związane z poszukiwaniem pożywienia na podstawie zdobytych doświadczeń. Ponadto badali strukturę genetyczną inwazyjnych, obcych fitofagów w Europie i Ameryce Północnej. Szereg korzyści Wyniki badań wykazały, że Halyomorpha halys może zakłócać sieci substancji infochemicznych w obu łańcuchach troficznych. „Odkryliśmy, że jeśli szkodnik Halyomorpha halys zaatakuje roślinę, uwalniane przez nią substancje lotne nie przyciągają parazytoidów jaj – te same rezultaty obserwowaliśmy w łańcuchach troficznych w Europie i Ameryce Północnej. To oznacza, że ta ingerencja w komunikację semiochemiczną pomiędzy roślinami i rodzimymi parazytoidami jaj może ograniczać skuteczność parazytoidów w zwalczaniu rodzimych szkodników”, wyjaśnia Peri. Zespół odkrył również, że poziom różnorodności genetycznej populacji Halyomorpha halys, które zaatakowały kraje europejskie i północnoamerykańskie, jest stosunkowo wysoki, co sugeruje, że populacje w Europie i Ameryce Północnej zostały wprowadzone do nowych ekosystemów z różnych obszarów geograficznych. W szczególności, w próbkach z Kanady, Włoch i Stanów Zjednoczonych po raz pierwszy znaleziono dwa haplotypy. Realizacja projektu INVASIoN przyniesie korzyści środowisku, rolnictwu, społeczeństwu i gospodarce, ponieważ pozwoli ograniczyć stosowanie pestycydów w ramach integrowanej ochrony roślin. „Biologiczna kontrola szkodników jest obiecującą strategią ograniczania stosowania pestycydów w rolnictwie, ponieważ opiera się na ekologii behawioralnej i chemicznej parazytoidów jaj oraz manipulowaniu substancjami infochemicznymi w celu poprawy skuteczności kontroli”, podsumowuje Peri.
Słowa kluczowe
INVASIoN, szkodnik, parazytoid jaj, Halyomorpha halys, substancje infochemiczne, inwazyjny, łańcuch troficzny, sieć troficzna, trójtroficzny
