История и этапы развития биометода

История развития биометода уходит своими корнями в далекое прошлое. С незапамятных времен люди наблюдали, как лисы уничтожали грызунов, птицы и летучие мыши, земноводные и рептилии – разнообразных насекомых, как муравьи носили в муравейники гусениц и взрослых насекомых, как размножившиеся гусеницы вдруг начинали гибнуть от эпизоотий каких - то болезней. Первые попытки использования естественных врагов в борьбе с вредными насекомыми относятся к XII в. Для этих целей в горах собирали хищных муравьев и переносили их в насаждения цитрусовых культур. Таким же образом поступают в Йемене до сих пор владельцы финиковых пальм. В XVIII в. на острове Маврикий для борьбы с красной саранчой успешно использовали птицу майну, завезенную из Индии. Для подавления численности насекомых и улиток в теплицах держали обыкновенных жаб. Было замечено, что хищные жуки кокцинеллиды могут регулировать численность некоторых вредителей, за приносимую пользу в России их назвали божьими коровками.

В Европе в 1602 году был описан паразит гусениц капустной белянки Апанталес гломератус, в 1634 году Томас Муффе издал книгу «Театр насекомых», а в 1701 году Антон Левенгук описал и зарисовал паразита ивового пилильщика. Реомюр в своих «Мемуарах к истории насекомых» в 1734 году описал паразитов насекомых – нематод, грибы и предложить вносить яйца мух журчалок, поедающих тлей в оранжереи. Французский ученый Де Геер (1766 году) отмечал, что «мы никогда не сможем бороться с насекомыми без помощи самих насекомых». К. Линней предложил использовать хищную жужелицу Calosoma sicophanta.

В 18–19 веках в России начинают формироваться идеи и делаются попытки хозяйственного использования полезных насекомых и возбуди-телей болезней. В последнем десятилетии XIX в. неоценимый вклад в развитие биометода внесли русские исследователи И. А. Порчинский, И. В. Васильев, Н. В. Курдюмов, И. Я. Шевырев, М.И. Красильщиков, В. П. Поспелов и др. Они изучали роль энтомофагов и микроорганизмов в регулировании численности вредных насекомых, взаимоотношения между видами вредных организмов. В 1903 г. в полевых опытах И. В. Васильеву удалось добиться уничтожения 60% яиц вредной черепашки путем использования паразита, завезенного в Харьковскую губернию из Туркестана, микрофануруса (Microphanurus Vassilievi). Для борьбы с яблонной плодожоркой И. В. Васильев (1910) и А. Ф. Радецкий (1911) завезли в сады Ташкента и Самарканда из Астрахани яйцееда трихограмму.

Впервые идея использования патогенных микроорганизмов в борьбе с вредными насекомыми была предложена великим русским ученым И.И.Мечниковым. В 1879 году он открыл возбудителя «зеленой мюскардины» личинок хлебного жука кузьки – гриб метарризиум. Им же была впервые разработана методика искусственного разведения гриба и создан небольшой завод по выращиванию метарризиума. Использование этого гриба против хлебного жука и свекловичного долгоносика приводило к гибели 70% вредителей.

В 1931 г. в Советском Союзе был организован Всесоюзный институт защиты растений (ВИЗР) и его лаборатории: биологического метода (под руководством Н. Ф. Мейера) и микробиологического метода борьбы с вредителями (под руководством В. П. Поспелова). В лаборатории из гусениц большой пчелиной огневки была выделена и изучена бактерия Bacillus thuringiensis subsp. Galleriae, на основе которой создан один из первых советских энтомопатогенных препаратов – энтобактерин. В 30-е годы XIX века в России стали актуальными работы по использованию энтомофагов против опасных карантинных вредителей – кровяной тли, червецов. Исследования проводили в лаборатории энтомофагов под руководством Н. Ф. Мейера. Например, в результате интродукции паразита афелинуса (Aphelinus mali Hald.) резко снизилась вредоносность кровяной тли.

Во ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии под руководством Н. В. Кандыбина были созданы бактериальные препараты битоксибациллин против насекомых и бактороденцид против грызунов.

Е. В. Орловской во ВНИИ бакпрепарат (г.Москва) разработаны первые вирусные энтомопатогенные препараты вирин-ЭНШ против непарного шелкопряда и вирин-ЭКС против капустной совки.

Большой вклад в развитие микробиометода внесли сибирские ученые. В 1950 г. при Иркутском государственном университете была организована лаборатория под руководством Е. В. Талалаева. В очаге массового размножения сибирского шелкопряда ученый выделил штамм энтомопатогенной бациллы Bacillus thuringiensis subsp. Dendrolimus, на основе которой создан препарат дендробациллин, предназначенный для воспроизведения эпизоотии в популяциях сибирского шелкопряда.

Большую роль в развитии макробиометода в России также сыграли профессора Н. В. Бондаренко, Г. А. Бегляров, К. Е. Воронин, С. С. Ижевский. Их работы послужили основой для становления биологической защиты растений с использованием энтомо- и акарифагов. Н. В. Бондаренко первым в 80-х годах XX в. создал в Санкт-Петербургском аграрном университете кафедру биологической защиты растений с соответствующей специализацией. В СССР впервые в мировой практике были созданы крупные биофабрики по производству трихограммы, разработаны автоматизированные линии по разведению златоглазок, получению трихограммы в желатиновых капсулах с ИПС вместо яиц хозяина.

В последнее время биологические приемы защиты растений в мире находят все более широкое применение, расширяется арсенал средств биометода. Современные достижения в области физиологии и биохимии, экологии, микробиологии, генетике и биотехнологии способствовали появлению новых направлений в биологической защите растений, таких как использование в борьбе с вредными насекомыми гормонов и их синтетических аналогов, феромонов, антибиотиков, методов стерилизации насекомых, генетически модифицированных растений, которые оцениваются как весьма перспективные и безопасные для человека, полезных животных и биосферы в целом.

В России разработкой биологических методов занимается целая сеть научно-исследовательских институтов, среди них Всероссийский НИИ биологических методов защиты растений (г. Краснодар), Всероссийский институт защиты растений (ВИЗР) и ВНИИ микробиологии (г. Пушкин Ленинградской области) и другие научно-исследовательские институты, университеты, биолаборатории и биофабрики (в том числе Ставропольская, Ессентукская и др.).

В Республике Беларусь работы по биометоду ведутся в Белорусском НИИ плодоводства, овощеводства и картофеля. Большой вклад в развитие биометода, ведется путем изучения местных ресурсов энтомофагов (применения местных видов трихограмы для борьбы с яблонной плодожоркой, капустной совкой, гороховой плодожоркой, кукурузным мотыльком) и разработки комплексных систем защиты с.-х. культур от вредителей. Минской опытной станцией ВИЗР совместно с отделом биометода БелНИИЗР проведено изучение возможности использования биологического метода борьбы с возбудителем рака картофеля.

За рубежом биологический метод получил наибольшее развитие в США и Канаде. Если в России и Европе биометод развивался в основном с использованием местных энтомофагов и патогенов, то в Америке он начал свое развитие с интродукции в Калифорнию в 90-х гг. XIX в. хищного жука родолии ( Rodolia cardinalis) для борьбы с австралийским желобчатым червецом. Этот ярко-красный хищник из сем. Кокцинеллид уничтожает на родине – в Австралии яйца и личинок ицерии. Акклиматизация прошла успешно. После выпуска энтомофага численность червеца резко снизилась, а в следующий сезон вредитель не представлял опасности для цитрусовых культур. Другие страны также провели акклиматизацию рода. В общей сложности в США было завезено более 500 видов энтомофагов из 40 стран мира. Из них акклиматизировались 95 и стали эффективными 59 видов в борьбе с 56 - ю видами вредителей. Большинство этих энтомофагов применяется для защиты цитрусовых и других субтропических культур.

Для объединения усилий ученых всего мира по разработке биологических методов подавления вредных видов в 1971 г. создана Международная организация по биологической борьбе с вредными организмами (МОББ). Цель этой организации – способствовать международному сотрудничеству в области развития биологических средств защиты растений, проведения научных исследований, пропаганды биологических методов защиты растений на национальном и международном уровнях, широкого обсуждения проблем биологических методов защиты растений на международных конгрессах, конференциях, симпозиумах и других форумах. В состав организации входит более 70 стран. По биогеографическому признаку организовано шесть региональных секций: Западно-Палеарктическая, Восточно-Палеарктическая, Неоаркти-ческая (США и Канада), Неотропическая (страны Южной и Центральной Америки), Афротропическая (все страны африканского континента, расположенные южнее Сахары) и секция Юго-Восточной Азии.

Современное состояние и перспективы развития биометода в Казахстане. Биологический метод защиты растений в нашей стране практически не применяется, обрабатываются лишь небольшие площади в Южном Казахстане. Но перед агропромышленным комплексом республики стоит задача – за счет внедрения новых технологий занять ведущие позиции по произодству экологически чистой продукции. В связи с этим, для развития биометода как важной составляющей интегрированной защиты, повышения её эффективности и увеличения объемов использования нужна государственная поддержка, и в первую очередь средства нужны на разработку научных основ биометода и организацию производственных биолабораторий.

В Казахстане разработкой биометода занимаются: ТОО «Казахский научно-исследовательский институт защиты и карантина растений» в городе Алматы; ТОО «Научно-аналитический центр и инжиниринговый центр «Биомедпрепарат»и ТОО «Биокорм» в городе Степногорске.

В Казахском научно-исследовательском институте защиты и карантина растений (Каз.НИИЗиКР) проводится значительная работа, связанная с разработкой и внедрением экологически безопасных методов защиты растений от вредных организмов. Налажено производство отечественного биопрепарата ақ кобелек на основе местного штамма бактерии Bacillus thuringiensis. Отрабатываются методы размножения и применения эффективных энтомофагов вредителей овощных культур в теплицах – фитосейулюс, энкарзия, златоглазка, афидиус и др. Проводятся исследования по технологии массового разведения и колонизации местных видов биоагентов (трихограммы, бракона, златоглазки) против вредителей овощных, технических и плодово-ягодных культур.

В Южно-Казахстанской области на чешуекрылых вредителях хлопчатника выявлено 4 вида трихограмм: Trichogramma pintoi, T. elegantum, T. margianum, T. Sugonjaevi; на посевах хлопчатника, кукурузы и томатов два вида бракона: Bracon hebetor Say., B. simonovi Kokuev. Местные виды, применяемые в качестве маточных материалов, позволили повысить биологическую эффективность их применения против хлопковой совки и карадрины на хлопчатнике на 25–30%.

В Алматинской зоне плодоводства и виноградарства выявлены 4 вида трихограмм: T. evanescens, T. embriofagum, T. principium, T. pintoi Voegele, которые являются паразитами капустной, озимой, восклица-тельной совок, капустной и репной белянок, яблонной, сливовой плодожорок и гроздевой листовёртки. Среди них эффективной против яблонной плодожорки, гроздевой листовёртки оказалась T. embriofagum.

В ТОО «Научно-аналитическом центре «Биомедпрепарат» и ТОО «Биокорм» разработаны технологии производства микробиологических средств защиты растений от вредителей и болезней, основными достоинствами которых являются: высокая эффективность при правильном применении, избирательность действия в отношении широкого спектра вредных насекомых и фитопатогенов, высокая экологичность, совместимость с химическими и биологическими пестицидами.

На базе ТОО «Биомедпрепарат» организовано производство следующих биопрепаратов: биотурин – эффективный биоинсектицид против серой зерновой, хлопковой совок и непарного шелкопряда; битокситурин – биоинсектицид для борьбы с колорадским жуком на картофеле, перце, томатах и паутинным клещом на хлопчатнике; биокенбид-БМП – биоинсектицид для борьбы с вредителями запасов в складских помещениях и зерноперерабатывающих предприятиях; биомикол БМП – биофунгицид для борьбы с грибными и бактериальными болезнями зерновых культур.

На базе ТОО «Биокорм» разработаны технология производства и применение таких биопрепаратов, как бацифит, битоксибациллин, лепидоцид для защиты растений от вредителей и болезней.

В современных условиях хозяйствования, наибольшее значение биологический метод имеет для защиты овощных и декоративных культур, возделываемых в теплицах; в открытом грунте – для защиты овощных и плодово-ягодных культур, плоды которых потребляют преиму-щественно в све­жем виде, поэтому остатки химических пестицидов в продукции нежелательны. Перспективно использование биопрепаратов для защиты леса от опасных чешуекрылых вредителей и пилильщиков. В последние годы возрас­тает роль биологической защиты зерновых культур, путем обработки семян перед посевом препаратами на основе микробов-антагонистов и их метаболитов, выступающих в качестве регуляторов роста и индукторов иммунитета растений.

Таким образом, экологической основой биологической защиты растений является использование естественных врагов организмов, повреждающих сельскохозяйственные и другие культуры. К естественным врагам относятся позвоночные и беспозвоночные хищники и паразиты, а также микроорганизмы антагонисты и гиперпаразиты. Развитие биологической защиты растений немыслимо без достижений экологии, энтомологии, фитопатологии, вирусологии и микробиологии. Главная задача при объединении усилий специалистов – максимально выявить возможности биологической защиты культурных растений от вредителей, болезней и сорняков.