V prírode musí byť rovnováha a každý organizmus je prepojený vzťahmi s inými organizmami, či už pozitívnymi (symbiotickými), alebo negatívnymi (antagonistickými). Preto má každý škodlivý hmyz vlastného prirodzeného „škodcu“. Môže to byť predátor alebo baktéria či huba, ktoré ho dokážu obmedziť alebo aj eliminovať.
Niekedy rastliny fungujú v zmysle nepriateľ môjho nepriateľa je môj priateľ a vytvárajú podmienky, aby sa týmto druhom mikroorganizmov v ich najbližšom okolí darilo. Keby tomu tak nebolo, tak by boli už dávno pred vynálezom chemických pesticídov všetky plodiny zjedené rôznymi chrobákmi, roztočmi či húsenicami.
Využitie užitočných mikroorganizmov
My si priblížime užitočné mikroorganizmy, ktoré sa prirodzene vyskytujú v pôde alebo vode a sú patogénmi, teda škodia hmyzu. Ten hoduje priamo na našej zelenine, ovocí alebo okrasných rastlinách, či ich priamo poškodzujú rôzne vývojové štádiá, či už larválne, alebo dospelce.
Pri biologickej ochrane rastlín proti škodcom sa používajú buď entomopatogénne baktérie, alebo entomopatogénne huby. Je to skvelá alternatíva voči chemickým prostriedkom, ktoré sú silne toxické nielen pre cielené škodce a pre ostatné organizmy v životnom prostredí, ale aj pre ľudí, ktorí ich používajú a zaobchádzajú s nimi, čo je súčasťou informácií v príbalových letákoch. Ovšem značné riziko a toxický efekt majú aj zlúčeniny, ktoré vznikajú degradáciou týchto chemických pesticídov.
Baktérie ako ochrancovia rastlín
Ako prvé začneme s baktériami. V prírode existuje veľké množstvo entomopatogénnych baktérií. Poznáme a máme popísané viac než sto druhov a tieto čísla určite ďalej porastú hlavne z dôvodu ekologicky šetrného použitia v poľnohospodárstve. Najznámejšie druhy sú z čeľadí ako napríklad:
- Pseudomonadaceae (Pseudomonas fluorescens atď.)
- Enterobacteriaceae
- Deinococcaceae
- alebo práve Baccillacea.
Bacillus thuringiensis a jeho kmene
Práve čeľaď Baccillacea a presnejšie rod Bacillus býva najčastejšie izolovaný od uhynutých hmyzích hostiteľov. Medzi najčastejšie izolovaných zástupcov tohto rodu patria druhy ako Bacillus thuringiensis, Bacillus alvei, Bacillus cereus, Bacillus larvae, Bacillus laterosporus, Bacillus popilliae atď.
Najzaujímavejší a najpoužívanejší je druh Bacillus thuringiensis v podobe rôznych ekologických biopesticídov. U tohto druhu existujú stovky, možno tisíce rôznych kmeňov, ale len niektoré sú efektívne na významné rastlinné škodce.
Najznámejšie a najpoužívanejšie kmene tohto druhu v ekologickom poľnohospodárstve sú:
Bacillus thuringiensis var. kurstaki (BTK) - tento kmeň bol izolovaný z mnohých húseníc motýľovitých, ako je bělásek kapustový, rôzni obaľovači, zavíjači, makadlovky atď.
Bacillus thuringiensis var. israelensis (BTI) - tento kmeň dokáže zahubiť larvy komárov a muchničiek, ale iba v štádiu vývoja, keď larvy tohto veľmi dotieravého hmyzu vo vodnom prostredí prijímajú baktérie ako potravu.
Bacillus thuringiensis var. aizawa - toto je zaujímavý kmeň, ktorý inhibuje zavíjača voskového. Ten škodí u včelstiev v ich úľoch.
Bacillus thuringiensis var. tenebrionis - u tohto kmeňa je možné využitie pre ochranu rastlín proti škodlivým chrobákom, ktorí ničia úrodu priamo požerom.
Účinok Bacillus thuringiensis
Spôsob účinku by sa dal jednoducho zhrnúť tak, že hostiteľ, teda húsenica škodcu pozrie spóry Bacillus thuringiensis. Tie v čreve, ktoré je zásadité a pH je vyššie než 9, uvoľní a rozpustí kryštály endotoxínov. Tie sa aktivujú proteolytickými enzýmami v čreve a degradujú na toxín, ktorý naruší črevný epitel a hostiteľ, húsenica dostáva septikémiu (spóry Bacillus thuringiensis vyklíčia a cez črevný epitel sa dostanú do celého tela) a dochádza k úhynu.
Kmene druhu Bacillus thuringiensis sú netoxické pre životné prostredie a pri mnohých štúdiách nebol preukázaný žiadny negatívny účinok na stavovcoch (testované na viac než 70 druhoch vtákov a viac než desiatke druhov rýb). Rovnako nebol pozorovaný žiadny negatívny efekt pre opeľovače, ako sú včely alebo čmeliaky.
Dôležité hubové druhy
Nielen baktérie sú prirodzení regulátori počtu hmyzích škodcov, ale sú aj huby, ktoré pre svoj život cielene potrebujú parazitizmus na hmyze. Svojím účinkom na hmyz je známych viac než sedem stoviek druhov nižších húb.
Mykóza, teda ochorenie hmyzu, kedy dochádza až k úhynom, sa najčastejšie vyskytuje u lariev a kukiel, menej často u dospelcov a vajíčok. Entomopatogénne huby dokážu obsiahnuť celkom širokú škálu poľnohospodárskych škodcov. Asi najznámejšia medzi laickou verejnosťou je parazitujúca huba rodu Ophiocordyceps.
Medzi zástupcov patrí housenice a housenec, ktorý parazituje na mravcoch. Huba dokáže mravcom ovládať nervovú sústavu tak, aby mravec opustil mravenisko a čo najrýchlejšie vyliezol na nejaký list a zahryzol sa doň. Po úhyne sa potom spóry huby šíria ďalej. Znie to hororovo, ale entomopatogénna huba housenice má liečebné účinky, ktoré poznali už v starej Číne a Tibete, kde si ju veľmi cenili.
Nižšie spomenieme najznámejšie a najpoužívanejšie druhy húb v takzvaných bioinsekticídoch určených pre ekologické poľnohospodárstvo. A to hlavne vďaka možnosti prípravy, kedy je možné napestovať tieto fakultatívne, na hmyze parazitujúce huby bez nutnosti hmyzieho hostiteľa, napríklad na tlejúcom organickom substráte.
Najpoužívanejšie druhy húb
Druhy rodu Aschersonia sa vyskytujú v tropických a subtropických oblastiach. Infikujú hlavne nymfy (larvy) napríklad niektorých druhov molíc, puklíc. Niektorí farmári tieto huby používajú ako bioinsekticíd na citrusových plantážach, pre naše klimatické podmienky sú druhy tohto rodu nevýznamné.
Beauveria bassiana
Táto huba sa vyskytuje v pôde takmer po celom svete. Prirodzene parazituje na hmyze vyskytujúcom sa v pôde, alebo hmyze, ktorý hibernuje v pôde počas zimy. Po nákaze u hmyzích škodcov sa na ich tele vytvorí biely povlak, a to vďaka prerastaniu bieleho mycélia.
Beauveria bassiana bola izolovaná z celej škály rôznych hmyzích škodcov, ako je napríklad mandelinka zemiaková, lalokonosec, molica, strapky, vošky, roztoč chmeľový, ale tiež napríklad lykožrút smrekový.
Beauveria bassiana dokáže infikovať ako dospelce, tak larvy, kukly, alebo dokonca vajíčka. Entomopatogénna huba Beauveria bassiana sa celosvetovo používa ako ekologický bioinsekticíd, a to ako foliárnou aplikáciou (postrekom na list) na nadzemné časti rastlín, alebo aj na povrch pôdy proti larvám škodcov, ktorí svoju premenu na dospelce realizujú v pôde.
Metarhizium anisopliae
Aj táto huba je celosvetovo rozšírená a známa svojou entomopatogenitou proti mnohým hmyzím škodcom. Najprv škodcu prerastie biele mycélium, ktoré časom začne zelenať vďaka produkcii spor. Táto pôdna huba pravdepodobne pozitívne pôsobí na rastliny niekoľkými spôsobmi. Ako entomopatogén redukuje pôdnych škodcov.
Pôsobí však tiež proti patogénnym hubám, ktoré spôsobujú rôzne hniloby, plesne a tiež symbiózu s rastlinou, kedy pravdepodobne Metarhizium anisopliae dodáva rastline dusík z uhynutých škodcov výmenou za rastlinné cukry. Metarhizium anisopliae bola izolovaná z lariev kováčika (drôtovec), lalokonosec, strapky, molica a mnoho iných chrobákov škodcov, ktorých larválne štádium prebieha v pôde. Zaujímavé je aj možné použitie v trávnikoch proti kliešťom.
Rod Paecilomyces je zastúpený najznámejším druhom Paecilomyces lilacinus. Táto huba tvorí biele, časom ružové kolónie. Používa sa v poľnohospodárstve ako bioinsekticíd (nematocíd) proti mnohým druhom háďatiek, ktoré napádajú korene rastlín.
Verticillium lecanii
Veľmi rozšírená entomopatogénna huba uprednostňujúca teplejšie podnebie tropických a subtropických oblastí. Svojho hostiteľa prerastá bielym mycéliom. Huba Verticillium lecanii bola izolovaná z mnohých druhov hmyzích škodcov, hlavne savých, ako sú strapky, vošky, roztoče, puklice a molice, kde je najčastejšie používaná v skleníkoch u rýchlenej zeleniny a okrasných kvetín.
Sekundárne môže huba Verticillium lecanii dokonca parazitovať na múčnatkach a hrdzi, čo z nej činí nielen bioinsekticíd, ale aj biofungicíd.
Aplikácia a bezpečnosť
Pri aplikácii spór entomopatogénnych húb na priamom slnku dochádza k inaktivácii spór vďaka UV žiareniu. Pre klíčenie spór entomopatogénnych húb je potrebná vyššia vlhkosť, preto sú vhodné do skleníkov. Na záhradkách je potrebná aplikácia po daždi, keď je zamračené, alebo navečer, keď v noci býva rosa a spory vyklíčia.
Veľká výhoda entomopatogénnych húb je v ich účinku na škodcov, ale pritom bezpečnosť pre necielené organizmy ako včely či článkonožce (pavúky, stonožky). Tiež nebol zaznamenaný negatívny účinok na stavovce.