V přírodě musí být rovnováha a každý organismus je propojen vztahy s jinými organismy, ať už pozitivními (symbiotickými), nebo negativními (antagonistickými). Proto má každý škodlivý hmyz vlastního přirozeného „škůdce“. Může to být predátor nebo bakterie či houba, kteří jej dokážou omezit nebo i eliminovat.
Někdy rostliny fungují ve smyslu nepřítel mého nepřítele je můj přítel a vytváří podmínky, aby se těmto druhům mikroorganismů v jejich nejbližším okolí dařilo. Kdyby tomu tak nebylo, tak by byly již dávno před vynálezem chemických pesticidů všechny plodiny sežrány různými brouky, roztoči či housenkami.
Využití užitečných mikroorganismů
My si přiblížíme užitečné mikroorganismy, které se přirozeně vyskytují v půdě nebo vodě a jsou patogeny, tedy škodí hmyzu. Ten hoduje přímo na naší zelenině, ovoci nebo okrasných rostlinách, či je přímo poškozují různá vývojová stádia, ať už larvální, nebo dospělci.
Při biologické ochraně rostlin proti škůdcům se používají buď entomopatogenní bakterie, nebo entomopatogenní houby. Je to skvělá alternativa vůči chemickým prostředkům, které jsou silně toxické nejen pro cílené škůdce a pro ostatní organismy v životním prostředí, ale i pro lidi, kteří je používají a zachází s nimi, což je součástí informací v příbalových letácích. Ovšem značné riziko a toxický efekt mají i sloučeniny, které vznikají degradací těchto chemických pesticidů.
Bakterie jako ochránci rostlin
Jako první začneme s bakteriemi. V přírodě existuje velké množství entomopatogenních bakterií. Známe a máme popsáno více než sto druhů a tato čísla určitě dále porostou hlavně z důvodu ekologicky šetrného použití v zemědělství. Nejznámější druhy jsou z čeledí jako například:
- Pseudomonadaceae (Pseudomonas fluorescens atd.)
- Enterobacteriaceae
- Deinococcaceae
- nebo právě Baccillacea.
Bacillus thuringiensis a jeho kmeny
Právě čeleď Baccillacea a přesněji rod Bacillus bývá nejčastěji izolován od uhynulých hmyzích hostitelů. Mezi nejčastější izolované zástupce tohoto rodu patří druhy jako Bacillus thuringiensis, Bacillus alvei, Bacillus cereus, Bacillus larvae, Bacillus laterosporus, Bacillus popilliae atd.
Nejzajímavější a nejpoužívanější je druh Bacillus thuringiensis v podobě různých ekologických biopesticidů. U tohoto druhu existují stovky, možná tisíce různých kmenů, ale jen některé jsou efektivní na významné rostlinné škůdce.
Nejznámější a nejpoužívanější kmeny tohoto druhu v ekologickém zemědělství jsou:
Bacillus thuringiensis var. kurstaki (BTK) - tento kmen byl izolován z mnoha housenek motýlovitých, jako je bělásek zelný, různí obaleči, zavíječi, makadlovky atd.
Bacillus thuringiensis var. israelensis (BTI) - tento kmen dokáže zahubit larvy komárů a muchniček, ale pouze ve stádiu vývoje, kdy larvy tohoto velmi dotěrného hmyzu ve vodním prostředí přijímají bakterie jako potravu.
Bacillus thuringiensis var. aizawa - toto je zajímavý kmen, který inhibuje zavíječe voskového. Ten škodí u včelstev v jejich úlech.
Bacillus thuringiensis var. tenebrionis - u tohoto kmene je možné využití pro ochranu rostlin proti škodlivým broukům, kteří ničí úrodu přímo požerem.
Účinek Bacillus thuringiensis
Způsob účinku by se dal jednoduše shrnout tak, že hostitel, tedy housenka škůdce pozře spory Bacillus thuringiensis. Ty ve střevě, které je zásadité a pH je vyšší než 9, uvolní a rozpustí krystaly endotoxinů. Ty se aktivují proteolytickými enzymy ve střevě a degradují na toxin, který poruší střevní epitel a hostitel, housenka dostává septikémii (spory Bacillus thuringiensis vyklíčí a přes střevní epitel se dostanou do celého těla) a dochází k úhynu.
Kmeny druhu Bacillus thuringiensis jsou netoxické pro životní prostředí a při mnoha studiích nebyl prokázán žádný negativní účinek na obratlovcích (testováno na více než 70 druzích ptáků a více než jedné desítce druhů ryb). Rovněž nebyl pozorován žádný negativní efekt pro opylovače, jako jsou včely nebo čmeláci.
Důležité houbové druhy
Nejen bakterie jsou přirození regulátoři počtu hmyzích škůdců, ale jsou i houby, které ke svému životu cíleně potřebují parazitismus na hmyzu. Svým účinkem na hmyz je známo více než sedm stovek druhů nižších hub.
Mykóza, tedy onemocnění hmyzu, kdy dochází až k úhynům, se nejčastěji vyskytuje u larev a kukel, méně často u dospělců a vajíček. Entomopatogenní houby dokážou obsáhnout celkem širokou škálu zemědělských škůdců. Asi nejznámější mezi laickou veřejností je parazitující houba rodu Ophiocordyceps.
Mezi zástupce patří housenice a housenec, který parazituje na mravencích. Houba dokáže mravencům ovládat nervovou soustavu tak, aby mravenec opustil mraveniště a co nejrychleji vylezl na nějaký list a zakousl se do něj. Po uhynutí se pak spory houby šíří dále. Zní to hororově, ale entomopatogenní houba housenice má léčebné účinky, které znali už ve staré Číně a Tibetu, kde si ji velmi cenili.
Níže zmíníme nejznámější a nejpoužívanější druhy hub v takzvaných bioinsekticidech určených pro ekologické zemědělství. A to hlavně díky možnosti přípravy, kdy je možné napěstovat tyto fakultativní, na hmyzu parazitující houby bez nutnosti hmyzího hostitele, například na tlejícím organickém substrátu.
Nejpoužívanější druhy hub
Druhy rodu Aschersonia se vyskytují v tropických a subtropických oblastech. Infikují hlavně nymfy (larvy) například některých druhů molic, puklic. Někteří farmáři tyto houby používají jako bioinsekticid na citrusových plantážích, pro naše klimatické podmínky jsou druhy tohoto rodu nevýznamné.
Beauveria bassiana
Tato houba se vyskytuje v půdě takřka po celém světě. Přirozeně parazituje na hmyzu vyskytujícím se v půdě, nebo hmyzu, který hibernuje v půdě během zimy. Po nákaze u hmyzích škůdců se na jejich těle vytvoří bílý povlak, a to díky prorůstání bílého mycelia.
Beauveria bassiana byla izolována z celé škály různých hmyzích škůdců, jako je například mandelinka bramborová, lalokonosec, molice, třásněnky, mšice, sviluška chmelová, ale také například lýkožrout smrkový.
Beauveria bassiana dokáže infikovat jak dospělce, tak larvy, kuly, nebo dokonce vajíčka. Entomopatogenní houba Beauveria bassiana se celosvětově používá jako ekologický bioinsekticid, a to jak foliarní aplikací (postřikem na list) na nadzemní části rostlin, anebo i na povrch půdy proti larvám škůdců, kteří svou přeměnu v dospělce realizují v půdě.
Metarhizium anisopliae
I tato houba je celosvětově rozšířená a známá svou entomopatogenitou proti mnoha hmyzím škůdcům. Nejprve škůdce proroste bílé mycelium, které časem začne zelenat díky produkci spor. Tato půdní houba nejspíše pozitivně působí na rostliny několika způsoby. Jako entomopatogen redukuje půdní škůdce.
Působí však také proti patogenním houbám, které způsobují různé hniloby, plísně a také symbiózu s rostlinou, kdy nejspíše Metarhizium anisopliae dodává rostlině dusík z uhynulých škůdců výměnou za rostlinné cukry. Metarhizium anisopliae byla izolována z larev kovaříka (drátovec), lalokonosce, třásněnky, molice a mnoho jiných brouků škůdců, jejichž larvální stádium probíhá v půdě. Zajímavé je i možné použití v trávnících proti klíšťatům.
Rod Paecilomyces je zastoupen nejznámějším druhem Paecilomyces lilacinus. Tato houba tvoří bílé, časem růžové kolonie. Používá se v zemědělství jako bioinsekticid (nematocid) proti mnoha druhům háďátek, která napadají kořeny rostlin.
Verticillium lecanii
Velmi rozšířená entomopatogenní houba upřednostňující teplejší klima tropických a subtropických oblastí. Svého hostitele porůstá bílým myceliem. Houba Verticillium lecanii byla izolována z mnoha druhů hmyzích škůdců, hlavně savých, jako jsou třásněnky, mšice, svilušky, puklice a molice, kde je nejčastěji používána ve sklenících u rychlené zeleniny a okrasných květin.
Sekundárně může houba Verticillium lecanii dokonce parazitovat na padlích a rzích, což z ní činí nejen bioinsekticid, ale i biofungicid.
Aplikace a bezpečnost
Při aplikaci na sporu entomopatogenních hub na přímém slunci dochází k inaktivaci spor díky UV záření. Pro klíčení spór entomopatogenních hub je potřeba vyšší vlhkost, proto jsou vhodné do skleníků. Na zahrádkách je potřeba aplikace po dešti, kdy je zataženo, anebo navečer, kdy v noci bývá rosa a spory vyklíčí.
Velká výhoda entomopatogenních hub je v jejich účinku na škůdce, ale přitom bezpečnost pro necílové organismy jako včely či členovce (pavouci, stonožky). Také nebyl zaznamenán negativní účinek na obratlovce.