27 августа 2021 года.
Изумрудный ясеневый бурелом (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 родных местах, могут стать ключом к борьбе с этим инвазивным видом и возвращению ясеней в североамериканские леса.
Я изучаю инвазивных лесных насекомых и сотрудничаю с Министерством сельского хозяйства США, чтобы разработать более простые способы разведения изумрудного ясеневого бордера и других инвазивных насекомых в исследовательских лабораториях. Эта работа очень важна для поиска и тестирования способов более эффективного восстановления лесов и предотвращения будущих вспышек. Но если в природе изумрудный ясеневый бордер распространяется бесконтрольно, то в лабораториях получить постоянный запас этих насекомых на удивление сложно, а для разработки эффективной программы биологического контроля требуется большое количество целевых насекомых.
Ценность ясеня
Исследователи полагают, что изумрудный ясеневый бурильщик, скорее всего, попал в США на импортных деревянных упаковочных материалах из Азии где-то в 1990-х годах. Насекомые откладывают яйца в трещинах коры ясеня; когда вылупляются личинки, они проделывают тоннель в коре и питаются внутренним слоем дерева. Их воздействие становится очевидным, когда кора отслаивается, открывая впечатляющие каналы питания. Эти каналы повреждают сосудистую ткань деревьев — внутренние сети, по которым транспортируются вода и питательные вещества, — и в конечном итоге приводят к гибели дерева.
До появления этого инвазивного вредителя ясени были особенно популярны в жилых комплексах, составляя 20-40 % посаженных деревьев в некоторых населенных пунктах Среднего Запада. Изумрудный ясень уничтожил десятки миллионов американских деревьев, а стоимость их замены оценивается в 10-25 миллиардов долларов.
Древесина ясеня также популярна для изготовления пиломатериалов, используемых в мебели, спортивном оборудовании, бумаге и многих других продуктах. Ежегодно промышленность по производству древесины ясеня производит более 100 миллионов досок, стоимость которых превышает 25 миллиардов долларов.
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 известную как цыганская моль. Этот подход направлен на сокращение перемещения яиц и молодых насекомых, спрятанных в пиломатериалах, питомниках и других изделиях из древесины. В округах, где обнаружены инвазивные виды, обычно требуют, чтобы перед перемещением деревянные изделия подвергались термической обработке, очистке от коры, фумигации или щепе.
Федеральный карантин по изумрудному пепельному бордеру 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 эффективны, когда лесные насекомые-вредители распространяются в основном за счет перемещения своих яиц, переправляемых на большие расстояния при транспортировке древесины людьми.
Однако самки изумрудного ясеневого бордера могут пролетать до 12 миль в день в течение шести недель после спаривания. Кроме того, жуков трудно отлавливать, 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. Один из печально известных примеров — интродукция тростниковых жаб в Австралии в 1930-х годах для уменьшения численности жуков на фермах по выращиванию сахарного тростника. Жабы не съели жуков, но они быстро распространились и съели множество других видов. А их токсины убивали хищников.
Выведение видов для биоконтроля строго регулируется в США. На демонстрацию эффективности потенциальных агентов биоконтроля может уйти от двух до 10 лет, а получение разрешения на полевые испытания — еще два года. Ученые должны доказать, что выпущенный 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, уже прошли процесс одобрения для выпуска в полевых условиях. 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 яйцекладущие органы могут проникать сквозь кору ясеня. Они обладают специальными сенсорными способностями, чтобы находить личинок или яйца изумрудного ясеневого бражника в качестве хозяев.
Министерство сельского хозяйства США работает над разведением огромного количества ос-паразитоидов в лабораторных условиях, предоставляя выращенных в лаборатории изумрудных ясеневых бордеров в качестве хозяев для их яиц. Несмотря на сбои 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 бурана 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 бордерам для завершения жизненного цикла нужны свежие ясеневые бревна и листья. Я вхожу в состав команды, работающей над созданием альтернативы трудоемкому и дорогостоящему процессу сбора бревен: искусственной диеты, которую личинка жука может съесть в лаборатории.
Пища должна быть правильной текстуры и питательной. Другие листогрызущие насекомые охотно едят искусственную пищу 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 способы борьбы с инвазивными видами, которые поселяются на большой территории. Но уроки, извлеченные из борьбы с изумрудным ясеневым буром, помогут исследователям быстро мобилизоваться при появлении следующего вредителя леса.
Автор — Кристин Грейсон, доцент биологии Ричмондского университета.
