Инвазивные виды растений вызывают глобальную озабоченность, но они представляют особенно серьезную угрозу для сообществ и местных экосистем на островах, в том числе на изолированном архипелаге Гавайи. Две трети саженцев, которые сейчас встречаются в гавайских лесах, являются неместными видами, и самым распространенным из них является Psidium cattleyanum Sabine (земляничная гуава). Земляничная гуава может образовывать плотные монотипные насаждения в гавайских лесах, изменяя фундаментальные экосистемные характеристики и процессы, включающие структуру леса, водный баланс и световой режим.
В попытке бороться с пагубными последствиями нашествия земляничной гуавы, в 2012 году на Гавайи был завезен одобренный агент биологической борьбы щитовка Tectococcus ovatus Hempel (Homoptera: Eriococcidae). Tectococcus ovatus - это специфичное для хозяина насекомое из Бразилии, повреждающее листья и, как ожидается, значительно подавит рост и размножение земляничной гуавы.
После первоначального появления T. ovatus в 2012 году по всему штату Гавайи были произведены дополнительные выпуски, и теперь видимые галлы можно найти в низинных лесах вблизи населенных пунктов.
Насекомое распространяется в виде разносимых ветром яиц и гусениц первой стадии, требуя новой развивающейся листвы, где гусеница обосновывается и вызывает образование галлов. В течение нескольких недель каждая самка, заключенная по отдельности в коническом галле, созреет и начнет производить яйца, которые выталкиваются в матрице восковых нитей из узкого отверстия или появляются как недавно вылупившиеся гусеницы. После интродукции на новый участок требуется от 2 до 4 лет, прежде чем уровень галлов начнет значительно увеличиваться и распространяться за пределы инокулированных деревьев.
На сегодняшний день распространение T. ovatus происходило исключительно наземными методами с использованием рогаток, ручных метаний или выдвижных шестов для размещения болов из свежесобранных листьев земляничной гуавы, содержащих галлы T. ovatus, в кроне негаллированных деревьев земляничной гуавы.
Однако активное распространение этой щитовки на земляничной гуаве затруднено практическими ограничениями по времени обработки и доступу к густым зарослям. Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи из Гавайского университета (UH) в Хило и Лесной службы Министерства сельского хозяйства США (USFS) провели испытания по использованию беспилотных летательных аппаратов и вертолетов для сбрасывания болов-галлоносов T. ovatus на земляничную гуаву. Результаты исследования опубликованы в статье в журнале Journal of Economic Entomology .
Исследователи - Райан Перрой, доктор философии, Роберто Родригес III, доктор философии, и Оливия Джарвис из Гавайского университета и Трейси Джонсон, доктор философии, из Лесной службы США - разработали и протестировали новые методы с использованием воздушного распространения T. ovatus с использованием небольших агродронов, более крупных беспилотных летательных аппаратов и вертолетов. Исследователи использовали три разных участка на острове Гавайи для своего исследования.
Сначала в 2017 году ученые проверили метод «рогатки», чтобы пересадить щитовку на заросли земляничной гуавы в лесном заповеднике Верхний Вайакеа. В 2021 году группа Перроя сфотографировала место обработки с помощью дронов с цифровыми камерами высокого разрешения: на 23,1% фотографий были видны галлы. Последующее фотообследование того же района в 2024 году показало, что 100% деревьев земляничной гуавы были поражены галлами.
Вторая часть исследования проводилась в лесном заповеднике Олаа на склонах крупнейшего в мире действующего вулкана Мауна-Лоа. Для распространения T. ovatus исследователи использовали 30-сантиметровые нити бечёвки с привязанными к концам листьями земляничной гуавы, заражёнными галлами. Эти нити получили название «болы» из-за сходства с метательным оружием, предназначенным для запутывания цели.
Перрой и коллеги сравнили результаты сбрасывания болов с шеста и с помощью небольших дронов, которые могли переносить четыре болы одновременно.
Среднее время обработки было значительно меньше при использовании небольших дронов (2,8 минут), чем при использовании шестов (12 минут).
Успешность инокуляции, то есть успешное заражение деревьев T. ovatus, о чём свидетельствовало образование галлов, существенно не различалась при использовании шестов и дронов через шесть месяцев.
Однако через 12 месяцев успешность инокуляции была значительно выше при использовании дронов, чем при использовании шестов. Через 12 месяцев отмечено значительно большее количество щитовок, повреждающих деревья, обработанные небольшими дронами, чем на деревьях, обработанных шестами. Болы, сброшенные дронами, как правило, оказывались выше на деревьях, чем те, что были сброшены шестами, и авторы отмечают, что более высокое размещение на деревьях могло способствовать успеху щитовок по сравнению с теми, которые были сброшены ниже.
В третьем компоненте своего исследования Перрой и его коллеги провели испытания по высокопроизводительному развёртыванию, сравнив результаты разбрасывания болов с помощью более крупных дронов и вручную с вертолётов. Испытания проводились за пределами города Кеау.
Ученые обнаружили, что успешность зависания крупных дронов (71,6%) существенно не отличалась от успешности бросков с вертолётов (68,0%). 93% бросков дронов были в пределах двух метров от линии цели, а 62% — в пределах одного метра. Только 68% бросков вертолётов были в пределах двух метров от линии цели, и только 28% — в пределах одного метра.
Фотоанализ мест распространения T. ovatus оказался успешным: все деревья земляничной гуавы, сфотографированные через семь лет и находившиеся в пределах 200 метров от центра зоны выпуска, имели галлы T. ovatus.
Как подчеркнули авторы исследования, в районах без дорог дроны и вертолёты - единственный способ разумного распространения щитовок: «Это исследование показывает, что беспилотные летательные аппараты являются эффективным методом биологического контроля распространения T. ovatus и могут помочь эффективно и экономично бороться с инвазивной гуавой. Дроны и инновационные насадки могут стать эффективными инструментами для более эффективного управления и защиты наших лесов. Наши результаты актуальны для других исследований, занимающихся развёртыванием и мониторингом биоконтроля в лесных экосистемах по всему миру».
Источник: Journal of Economic Entomology. https://doi.org/10.1093/jee/toaf147
На заглавном фото вы видите: (A) Листья Psidium cattleyanum Sabine (земляничной гуавы) , покрытые галлами T. ovatus, со зрелыми галлами, привязанными к одному концу болы. (B) Бола с листьями, покрытыми галлами T. ovatus, и биоразлагаемой маркировкой для лучшей видимости. (C) Зрелый галл T. ovatus лопнул, обнажив многочисленные яйца (желтые) и нимфальные гусеницы (розоватые). (D) Фотография выдвижной штанги, используемой для развертывания болов T. ovatus наземным способом. (E) Фотография выдвижной штанги, установленной для размещения; целевое дерево находится слева от фотографии. (F) Фотография системы развертывания болов из 4 единиц на земле. (G) Дрон в воздухе, красный круг показывает болу в середине падения. Фотографии Дж. Б. Фрайдэя.
