Кристин Грейсон - доцент биологии в Университете Ричмонда. Эта статья была первоначально опубликована на сайте The Conversation.
Изумрудный ясеневый буревестник (Agrilus planipennis) - это обманчиво привлекательный металлически-зеленый взрослый жук с красным брюшком. Но мало кому удается увидеть само насекомое - только след разрушений, который оно оставляет под корой ясеня.
Эти насекомые, родом из Азии и России, были впервые обнаружены в Мичигане в 2002 году. С тех пор они распространились в 35 штатах и стали самым разрушительным и дорогостоящим инвазивным насекомым-древоточцем в истории США. Они также были обнаружены в канадских провинциях Онтарио, Квебек, Манитоба, Нью-Брансуик и Новая Шотландия.
В 2021 году Министерство сельского хозяйства США прекратило регулировать перемещение ясеня и изделий из древесины в зараженных районах, поскольку жуки быстро распространяются, несмотря на карантинные меры. Теперь федеральные регулирующие органы и исследователи прибегают к другой стратегии: биологическому контролю. Ученые считают, что крошечные паразитические осы, которые охотятся на изумрудных ясеневых бордеров в их родном ареале, могут стать ключом к борьбе с этим инвазивным видом и возвращению ясеня в леса Северной Америки.
Я изучаю инвазивных лесных насекомых и работаю с Министерством сельского хозяйства США над разработкой более простых способов разведения изумрудного пепельного бордера и других инвазивных насекомых в исследовательских лабораториях. Эта работа имеет решающее значение для выявления и тестирования способов лучшего управления восстановлением лесов и предотвращения будущих вспышек. Но если в природе изумрудный ясеневый бордер распространился бесконтрольно, то получить постоянный запас этих насекомых в лаборатории на удивление сложно - а для разработки эффективной программы биологического контроля требуется большое количество целевых насекомых.
Ценность ясеня
Исследователи считают, что изумрудный ясеневый лубоед, скорее всего, попал в США на импортированном из Азии упаковочном материале для древесины где-то в 1990-х годах. Насекомые откладывают яйца в щели коры ясеня; когда вылупляются личинки, они проделывают туннель в коре и питаются внутренним слоем дерева. Их воздействие становится очевидным, когда кора отслаивается, обнаруживая впечатляющие каналы питания. Эти каналы повреждают сосудистую ткань деревьев - внутренние сети, транспортирующие воду и питательные вещества - и в конечном итоге приводят к гибели дерева.
До появления этого инвазивного вредителя ясени были особенно популярны в жилых застройках, составляя 20-40% посаженных деревьев в некоторых населенных пунктах Среднего Запада. Изумрудный ясеневый бор уничтожил десятки миллионов американских деревьев, стоимость замены которых оценивается в 10-25 миллиардов долларов США.
Древесина ясеня также популярна для производства пиломатериалов, используемых в мебели, спортивном оборудовании, бумаге и многих других изделиях. Ежегодно промышленность по производству древесины ясеня производит более 100 млн. дощатых футов стоимостью более 25 млрд. долларов США.
Почему карантины потерпели неудачу
Государственные и федеральные агентства используют карантины для борьбы с распространением нескольких инвазивных лесных насекомых, включая азиатских жуков-долгоносиков и Lymantria dispar, ранее известной как цыганская моль. Этот подход направлен на сокращение перемещения яиц и молодых насекомых, спрятанных в пиломатериалах, растениях питомников и других изделиях из древесины. В округах, где обнаружены инвазивные виды, обычно требуется, чтобы изделия из древесины подвергались термической обработке, очищались от коры, фумигации или щепы, прежде чем их можно будет перевозить.
Федеральный карантин по изумрудной ясеневой буревестнице начался с 13 округов в Мичигане в 2003 году и со временем увеличивался в геометрической прогрессии, охватив более четверти континентальной части США. Карантины могут быть эффективными, когда вредные лесные насекомые распространяются в основном путем перемещения своих яиц, путешествуя на большие расстояния, когда люди перевозят древесину.
Однако самки изумрудного ясеневого бордера могут пролетать до 12 миль в день в течение шести недель после спаривания. Жуков также трудно отловить, и обычно их обнаруживают только после трех-пяти лет существования - слишком поздно для введения карантина.
Следующий вариант: осы
Любой план биоконтроля вызывает опасения по поводу непредвиденных последствий. Одним из печально известных примеров является интродукция тростниковых жаб в Австралии в 1930-х годах для сокращения численности жуков на фермах сахарного тростника. Жабы не ели жуков, но они быстро распространились и съели множество других видов. А их токсины убивали хищников.
Интродукция видов для биоконтроля строго регулируется в США. Для демонстрации эффективности потенциальных агентов биоконтроля может потребоваться от двух до 10 лет, а получение разрешения на полевые испытания может занять еще два года. Ученые должны доказать, что выведенный вид специализируется на целевом вредителе и оказывает минимальное воздействие на другие виды.
Четыре вида ос из Китая и России, которые являются естественными врагами изумрудного ясеневого буревестника, прошли процесс утверждения для выпуска в поле. Эти осы являются паразитоидами: Они откладывают свои яйца или личинки в другое насекомое или на него, которое становится ничего не подозревающим источником пищи для растущего паразита. Паразитоиды - отличные кандидаты для биоконтроля, поскольку они обычно используют один вид хозяина.
Выбранные осы крошечные и не жалят, но их органы откладки яиц могут проникать в кору ясеня. Кроме того, они обладают специализированными сенсорными способностями для поиска личинок или яиц изумрудного ясеневого бражника, которые служат им хозяевами.
Министерство сельского хозяйства США работает над выращиванием огромного количества паразитоидных ос в лабораторных условиях, предоставляя выращенных в лаборатории изумрудных ясеневых бордеров в качестве хозяев для их яиц. Несмотря на перебои в работе COVID-19, агентство произвело более 550 000 паразитоидов в 2020 году и выпустило их в более чем 240 местах.
Цель - создать самоподдерживающиеся полевые популяции паразитоидов, которые сократят численность изумрудного ясеневого лубоеда в природе настолько, чтобы позволить пересаженным ясеням расти и процветать. Несколько исследований показали обнадеживающие первые результаты, но для обеспечения будущего ясеня потребуется больше времени и исследований.
Одно из препятствий заключается в том, что выращенным в лаборатории изумрудным ясеневым бурам для завершения жизненного цикла нужны свежие ясеневые бревна и листья. Я являюсь частью команды, работающей над созданием альтернативы затратному по времени и средствам процессу сбора поленьев: искусственной диеты, которой личинка жука может питаться в лаборатории.
Корм должен обеспечивать правильную текстуру и питательность. Другие листогрызущие насекомые охотно едят искусственные диеты из зародышей пшеницы, но виды, личинки которых переваривают древесину, более разборчивы. В природе изумрудные ясеневые бордеры питаются только видами ясеня.
В условиях современной глобальной экономики, когда люди и товары быстро перемещаются по всему миру, бывает трудно найти эффективные варианты управления, когда инвазивные виды закрепляются на большой территории. Но уроки, извлеченные из борьбы с изумрудным ясеневым буревестником, помогут исследователям быстро мобилизоваться, когда появится следующий вредитель леса.