NICIENIE OWADOBÓJCZE (Steinernematidae, Heterorhabditidae

Proceedings of ECOpole
Vol. 2, No. 2
2008
Magdalena DZIĘGIELEWSKA1
NICIENIE OWADOBÓJCZE (Steinernematidae, Heterorhabditidae)
JAKO NATURALNY CZYNNIK OPORU ŚRODOWISKA
W WARUNKACH MIEJSKICH
ENTOMOPATHOGENIC NEMATODES (Steinernematidae, Heterorhabditidae)
AS A NATURAL FACTOR OF ENVIRONMENTAL RESISTANCE
IN URBAN CONDITIONS
Streszczenie: Przeprowadzone badania ekologiczne, w wybranych zieleńcach Szczecina, miały na celu określenie
moŜliwości wykorzystania nicieni owadobójczych do biologicznego zwalczania szkodników zieleni miejskiej.
Badaniami objęto 14 skwerów o zróŜnicowanym stopniu antropopresji (poza lub wzdłuŜ ciągów komunikacji
miejskiej) i roślinności, z których pobierano próbki glebowe do analizy na obecność nicieni owadobójczych
(Steinernematidae, Heterorhabditidae). Na podstawie stopnia poraŜenia „owadów pułapkowych” oceniano
zagęszczenie nicieni w badanej glebie. Obecność nicieni stwierdzono w 70% ogółu pobranych próbek, gdzie
dominowały nicienie z rodziny Heterorhabditidae - Heterorhabditis megidis, wykryty w 60% próbek z nicieniami.
Słowa kluczowe: urbicenoza, nicienie owadobójcze, występowanie, czynniki biologiczne
SkaŜenie środowiska stanowi powaŜną barierę dla występowania wielu gatunków
zwierząt [1]. W zmienionych warunkach, zoocenozy charakteryzują się mniejszą liczbą
gatunków i tracą zdolność samoregulacji. Dochodzi do zachwiania równowagi między
fitofagami i zoofagami. Ochrona zieleni na terenach zurbanizowanych natrafia na szereg
ograniczeń wynikających z konieczności zachowania wszelkich środków ostroŜności
podczas stosowania zabiegów ograniczających występowanie szkodników [2]. Stąd coraz
większą rolę przypisuje się biologicznym metodom ochrony roślin, opartym na
wykorzystaniu róŜnych mikroorganizmów do ograniczania populacji szkodliwych owadów
[3]. Nicienie z rodziny Steinernematidae i Heterorhabditidae posiadają szereg zalet, które
predysponują je do wykorzystania w biologicznej ochronie roślin, przede wszystkim są
bezpieczne dla środowiska i zwierząt stałocieplnych oraz wykazują duŜą skuteczność
w ograniczaniu populacji szkodliwych owadów [4].
Poznanie biologii i ekologii poszczególnych gatunków pasoŜytniczych nicieni, ich
powiązań ze środowiskiem i konkretnymi Ŝywicielami wydaje się konieczne dla
efektywnego wykorzystania tych poŜytecznych zwierząt w praktyce.
Celem przeprowadzonych badań było stwierdzenie obecności nicieni owadobójczych
w wybranych zieleńcach Szczecina, określenie ich roli jako naturalnych czynników oporu
środowiska oraz moŜliwości wykorzystania lokalnych populacji tych nicieni do
biologicznego zwalczania szkodników w miastach.
Teren badań i metody
Badaniami objęto 14 zieleńców zlokalizowanych w centrum i na obrzeŜach Szczecina,
charakteryzujących się zróŜnicowanym stopniem antropopresji (poza lub wzdłuŜ ciągów
1
Katedra Ochrony Roślin, Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Akademia Rolnicza,
ul. J. Słowackiego 17, 71-434 Szczecin, tel. 091 425 03 372, fax 091 487 19 62,
email: [email protected]
434
Magdalena Dzięgielewska
komunikacji miejskiej) w których, podczas całorocznej obserwacji, stwierdzono wyraźną
dominację szkodliwych owadów - foliofagów, posiadających w ciągu swojego cyklu
rozwojowego kontakt z glebą (tabele 1 i 2).
Glebę do analizy na obecność nicieni owadobójczych (Steinernematidae,
Heterorhabditidae) pobrano jednorazowo, jesienią 2006 roku, nakłuwając wyznaczoną
powierzchnię 50-krotnie w losowo wybranych, równomiernie rozmieszczonych punktach.
Glebę spod drzew pobierano w promieniu 0,5÷2 m od pnia drzewa. Z kaŜdego stanowiska
pobrano ok. 600 cm3 gleby, którą przewieziono do laboratorium. Izolację nicieni z gleby
wykonywano w oparciu o metodę „owadów pułapkowych” [5]. Wyizolowane nicienie
przypisano do gatunku na podstawie cech morfologicznych i morfometrycznych larw
inwazyjnych trzeciego stadium rozwojowego [6, 7].
Analizę statystyczną zaleŜności między stopniem poraŜenia roślin przez fitofagi oraz
stopniem poraŜenia owadów pułapkowych Galleria mellonella przez nicienie owadobójcze
(p < 0,05) wykonano przy uŜyciu programu STATISTICA 7.1.
Tabela 1
Opis stanowisk wyznaczonych do badań
Table 1
Descripion of sites for research
I
Termin
pobierania
gleby
19.10.06
II
31.10.06
ul. Marcina
III
31.10.06
ul. S. Moniuszki,
Jasne Błonia
IV
31.10.06
Lasek Arkoński
las miejski
V
19.10.06
VI
19.10.06
VII
31.10.06
VIII
31.10.06
IX
X
XI
XII
XIII
XIV
2.10.06
2.10.06
2.10.06
15.10.06
15.10.06
15.10.06
Numer
stanowiska
Miejsce pobierania gleby
Rodzaj zieleńca
Park Kownasa
aleja z kasztanowcem białym
skarpa przyosiedlowa porośnięta
irgą
Ŝywopłot wzdłuŜ ulicy
z ligustrem
zadrzewienia z dębem
szypułkowym i dębem
bezszypułkowym
Park Kownasa 1
(lewa strona)
Park Kownasa 2
(prawa strona)
Wojska Polskiego
chodnik
Wojska Polskiego
torowisko
ul. J. Słowackiego 1
ul. J. Słowackiego
ul. J. Słowackiego 3
al. Piastów
pl. Rodła 1
pl. Rodła 2
Odległość
stanowiska
od ulicy [m]
10
2
0,5
100
aleja z dębem bezszypułkowym
50
aleja z dębem bezszypułkowym
50
aleja z kasztanowcem białym
5
aleja z kasztanowcem białym
0,5
róŜanka
róŜanka
róŜanka
róŜanka
róŜanka
róŜanka
10
15
20
4
2
2
Wyniki i ich omówienie
Na podstawie analizy gleby pobranej z 14 zieleńców, w centrum i na obrzeŜach
Szczecina, obecność nicieni owadobójczych stwierdzono w ponad 70% ogółu pobranych
prób (tab. 2). Uzyskane wyniki potwierdzają powszechność występowania tych pasoŜytów
Nicienie owadobójcze (Steinernematidae, Heterorhabditidae) jako naturalny czynnik oporu środowiska … 435
w glebie [8]. Spośród trzech wyizolowanych z gleby gatunków nicieni dominował jeden Heterorhabditis megidis, stwierdzony w 60% próbek z nicieniami. Pozostałe gatunki,
tj. Steinernema affine i Steinernema feltiae, stanowiły odpowiednio 10 i 30% pozytywnych
prób z nicieniami. Wysoką, ponad 50%, frekwencję nicieni zanotowano równieŜ
w Czechach [9] oraz w Anglii [10]. W innych krajach Europy procentowy udział nicieni
w glebie był niŜszy i wahał się od 5 do 35% [11-13].
Tabela 2
PoraŜenie owadów pułapkowych Galleria mellonella przez nicienie owadobójcze wyizolowane z gleby pobranej
w pobliŜu ciągów komunikacji miejskiej lub poza wzmoŜonym natęŜeniem ruchu ulicznego
Table 2
Trap insect striking Galleria mellonella by entomopathogenic nematodes isolated from the soil sampled near
urban traffic routes or outside increased road traffic areas
Numer
stanowiska
II
III
VII
VIII
XII
XIII
XIV
I
IV
V
VI
IX
X
XI
Dominujący gatunek
fitofagu
Otiorrhynchus rotundatus
Stopień
uszkodzenia
roślin przez
fitofagi [%]
Obecność nicieni
owadobójczych/
wyizolowany gatunek
nicienia
stanowiska przy ulicy
20
+
Otiorrhynchus rotundatus
80
Steinernema affine
Cameraria ohridella
90÷100
Cameraria ohridella
+
90÷100
Steinernema feltiae
Ardis brunniventris
+
35
Blennocampa pusilla
Heterorhabditis megidis
Ardis brunniventris
+
10
Blennocampa pusilla
Steinernema feltiae
Ardis brunniventris
20
+
Blennocampa pusilla
Heterorhabditis megidis
średnie poraŜenie roślin przez
średnie poraŜenie owadów
52,14±39,77 pułapkowych przez nicienie
owady (± odchylenie
standardowe)
(± odchylenie standardowe)
stanowiska poza ruchem ulicznym
Cameraria ohridella
100
Biorrhiza pallida
20÷40
Neuroterus quercusbaccarum
+
Curculio glandium Marsh.
50÷80
Heterorhabditis megidis
+
Curculio glandium Marsh.
50÷80
Heterorhabditis megidis
Blennocampa pusilla
+
45
Arge pagana, A. ochropus
Heterorhabditis megidis
Blennocampa pusilla
+
50÷60
Arge pagana, A. ochropus
Steinernema feltiae
Tortricidae
+
40
Ardis brunniventris
Heterorhabditis megidis
średnie poraŜenie roślin przez
średnie poraŜenie owadów
63,57±23,58 pułapkowych przez nicienie
owady (± odchylenie
standardowe)
(± odchylenie standardowe)
- nie stwierdzono nicieni owadobójczych; + stwierdzono nicienie owadobójcze
PoraŜenie ”owadów
pułapkowych”
Galleria mellonella
przez nicienie
owadobójcze [%]
0
35,1
0
11,1
5,5
3,7
7,4
8.97±12,18
0
0
12,9
24
3,7
38,9
7,4
12,41±14,41
436
Magdalena Dzięgielewska
Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono zróŜnicowany stopień
zagęszczenia nicieni owadobójczych w pobranych próbach, uzaleŜniony od miejsca poboru
gleby oraz od gatunku potencjalnego Ŝywiciela (tab. 2). Ogółem „owady pułapkowe”
Galleria mellonella były poraŜane przez nicienie maksymalnie w 40%.
W róŜankach w obecności szkodliwych błonkówek z podrzędu rośliniarek
(Hymenoptera: Symphyta) dominowały nicienie z rodziny Heterorhabditidae, chociaŜ ich
zagęszczenie w glebie było stosunkowo niskie (tab. 2). WyŜszy stopień poraŜenia owadów
testowych G. mellonella (do 24%) przez H. megidis zanotowano w zadrzewieniach
z Quercus robur L. i Q. sesilis Ehrh. (stanowisko V, VI), gdzie masowo występował słonik
Ŝołędziowiec. Natomiast w alei z kasztanowcem białym Aesculus hippocastanum L.
(stanowisko VIII), gdzie od kilku lat obserwuje się gradację szrotówka
kasztanowcowiaczka Cameraria ohridella, wyizolowano z gleby Steinernema feltiae,
gatunek pospolicie występujący w strefie klimatu umiarkowanego, charakteryzujący się
szerokim kręgiem potencjalnych Ŝywicieli [14]. W badaniach nie stwierdzono zaleŜności
między lokalizacją zieleńców, w pobliŜu lub poza obszarem nasilonego ruchu ulicznego,
a występowaniem nicieni owadobójczych.
Warunkiem trwałości populacji nicieni owadobójczych z rodziny Steinernematidae
i Heterorhabditidae w środowisku jest przede wszystkim obecność Ŝywiciela i jego
dostępność. Z uzyskanych obserwacji wynika, Ŝe w miejscach masowego pojawiania się
szkodliwych owadów występują równieŜ pasoŜytnicze nicienie, które mogą stanowić
naturalny, biologiczny czynnik oporu środowiska (tab. 2).
Wnioski
1.
2.
3.
Obecność lokalnych populacji nicieni owadobójczych (Steinernematidae,
Heterorhabditidae) w glebach miejskich daje moŜliwość ich skutecznego
wykorzystania w walce biologicznej z groźnymi szkodnikami roślin, które w ciągu
swojego Ŝycia mogą mieć kontakt z pasoŜytniczymi nicieniami. Do gatunków
pospolicie występujących w glebach miejskich naleŜą Heterorhabditis megidis oraz
Steinernema feltiae, nicienie dostępne w biopreparatach, odporne na zanieczyszczenia
środowiska i antropopresję.
Cykl rozwojowy nicieni z rodziny Heterorhabditidae, w którym pojawia się pokolenie
hermafrodytyczne, predysponuje te pasoŜyty do występowania w środowiskach
ubogich, zdegradowanych, charakteryzujących się niewielkim zróŜnicowaniem
faunistycznym. Obojnactwo pozwala rozmnaŜać się przez samozapłodnienie, nawet
jeśli dany osobnik jest izolowany. Jest to cecha nie tylko pasoŜytów, ale często takŜe
gatunków pionierskich [15].
Decyzja o zastosowaniu określonego biopreparatu z nicieniami owadobójczymi
przeciwko wybranym szkodnikom zieleni miejskiej powinna być poprzedzona analizą
gleby, potwierdzającą naturalne występowanie tych pasoŜytów w danym środowisku,
co pozwoli na większą skuteczność zastosowanego zabiegu ochronnego.
Literatura
[1]
[2]
[3]
Pisarski B., Chudzicka E., Nowakowski E., Skibińska E. i Jędryczkowski W.: Wpływ zieleni na
kształtowanie środowiska miejskiego. PWN, Warszawa 1984.
Łabanowski G. i Soika G.: Progr. Plant Protect./Post. Ochr. Roślin, 2003, 43(1), 251-258.
Tomalak M.: Progr. Plant Protect./Post. Ochr. Roślin, 2002, 42(1), 53-58.
Nicienie owadobójcze (Steinernematidae, Heterorhabditidae) jako naturalny czynnik oporu środowiska … 437
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
Ehlers R.-U.: Biochem. Sci. Technol., 1996, 6, 303-316.
Bedding R.A. i Akhurst R.: Nematologica, 1975, 21, 109-110.
Kaya H.K. i Stock S.P.: Manual of Techniques in Insect Pathology (Red. Lacey L.A.). Academic Press, San
Diego, London, Boston, New York, Sydney, Tokyo, Toronto 1997.
Hominik W.M., Briscoe B.R., del Pino F.G., Heng J., Hunt D.J., Kozodoy E., Mráček Z., Nguyen K.B., Reid
A.P., Spiridonov S., Stock P., Sturhan D., Waturu C. i Yoshida M.: J. Helminthol., 1997, 71, 271-298.
Hominick W.M.: Entomopathogenic nematology, [W:] Entomopathogenic nematology, Gaudler (Red.).
CAB International 2002.
Mráček Z., Bečvář S. i Kindlmann P.: Folia Parasit., 1999, 46, 145-148.
Hominik W.M. i Briscoe B.R.: Parasitology, 1990, 100, 295-302.
Özer N., Keskin N. i Kirbas Z.: Nematologica, 1995, 41, 639-640.
Mráček Z. i Webster J.M.: Nematologica, 1993, 25(4), 710-717.
Sturhan D. i Lišková M.: Nematologica, 1998, 44(5), 586.
Peters A.: Biochem. Sci. Technol., 1996, 6, 389-402.
Combes C.: Ekologia i ewolucja pasoŜytnictwa. Długotrwałe wzajemne oddziaływania. WN PWN,
Warszawa 1999.
ENTOMOPATHOGENIC NEMATODES (Steinernematidae, Heterorhabditidae)
AS A NATURAL FACTOR OF ENVIRONMENTAL RESISTANCE
IN URBAN CONDITIONS
Summary: Entomopathogenic nematodes of the family Steinernematidae and Heterorhabditidae have a number
of advantages which predispose them to be used in biological plant protection. Most of all, they are safe for the
environment and homeothermic animals and show high effectiveness in reducing the size of populations of
harmful insects (Ehlers 1996). Learning about biology and ecology of particular species of parasitic nematodes,
their relations with the environment and specific hosts seems to be crucial for the effective use of these beneficial
animals in practice. The aim of the conducted research was to state the occurrence of insecticidal nematodes in
selected green areas of Szczecin, determine their role as natural factors of environmental resistance and
possibilities of using local populations of these nematodes for biological pest control in cities. The research
encompassed 14 squares of a diversified degree of anthropopressure (outside or along city transport routes) from
which soil samples were taken for the analysis of the presence of entomopathogenic nematodes (Steinernematidae,
Heterorhabditidae). The concentration of nematodes in investigated soil was assessed on the basis of the degree of
the disease of ‘trap insects’. The presence of nematodes was stated in 70% of tested soil samples where nematodes
of the family Heterorhabditidae dominated, especially Heterorhabditis megidis (60% with nematodes).
Keywords: urban environment, entomopathogenic nematodes, occurrence, biological factors