Naukowcy z Tokio odkryli barwę niewidzialną dla szkodników

Globalne rolnictwo traci rocznie miliardy dolarów na walkę z owadami niszczącymi uprawy szybciej, niż te zdążą dojrzeć. Przez dekady jedyną odpowiedzią były coraz silniejsze pestycydy, jednak szkodniki wykształcają na nie odporność równie szybko, jak przemysł chemiczny wymyśla nowe formuły. Zespół z Uniwersytetu Tokijskiego znalazł rozwiązanie, które nie wymaga ani jednej kropli chemii.

Problem starszy niż nowoczesne rolnictwo

Wciornastek tytoniowiec, po łacinie Thrips tabaci, to owad wielkości niecałego milimetra, którego trudno dostrzec gołym okiem. Mimo mikroskopijnych rozmiarów potrafi zniszczyć plantacje cebuli, kapusty, ziemniaków, melonów, dyni, truskawek czy bawełny na całym świecie, przenosząc przy tym groźne wirusy roślinne i obniżając jakość plonów w skali przemysłowej.

Od lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku rolnicy walczyli z podobnymi szkodnikami głównie za pomocą syntetycznych insektycydów. Problem w tym, że owady z pokolenia na pokolenie uodparniają się na te substancje, a same środki chemiczne przenikają do gleby i wód gruntowych, uderzając także w organizmy pożyteczne.

Odkrycie, które nie rzuca się w oczy

Punktem wyjścia była obserwacja sprzed dekady. Już w 2015 roku zauważono, że wciornastki rzadziej pojawiają się na roślinach oświetlonych czerwonym światłem o długości fali 650 do 750 nanometrów, choć samo zjawisko długo pozostawało jedynie ciekawostką bez praktycznego zastosowania.

Dopiero zespół pod kierownictwem prof. Masami Shimody z Graduate School of Agricultural and Life Sciences Uniwersytetu Tokijskiego postanowił sprawdzić, czy da się je wykorzystać przy produkcji zwykłych siatek agrotechnicznych, znanych rolnikom od dziesięcioleci jako podstawowa, fizyczna ochrona przed szkodnikami.

Naukowcy przetestowali siatki czerwone, białe, czarne oraz ich kombinacje, zarówno w laboratorium, jak i na prawdziwej plantacji cebuli odmiany Kujo w Japonii. Wyniki, opublikowane w lutym 2024 roku w czasopiśmie Scientific Reports, były jednoznaczne. To właśnie czerwień, a nie żaden inny kolor, najskuteczniej trzymała szkodniki z dala od roślin.

Dlaczego akurat ten odcień okazał się kluczem, skoro w naturze rzadko kojarzy się z ochroną? Odpowiedź jest zaskakująco prosta. „Większość owadów nie ma w oczach fotoreceptorów wrażliwych na barwę czerwoną, więc trudno im ją w ogóle dostrzec” – wyjaśnia profesor Shimoda.

To nie tak, że owad dosłownie wpada na siatkę jak na ścianę. Po prostu nie potrafi wyodrębnić jej z tła, a naukowcy wciąż sprawdzają, dlaczego akurat ten brak wyraźnego sygnału tak skutecznie zniechęca wciornastki do lądowania na roślinach.

Liczby, które robią wrażenie

Efekty terenowych testów przerosły oczekiwania badaczy. Poletka cebuli osłonięte czerwoną siatką, zarówno w pełni, jak i częściowo, wymagały o 25 do 50 procent mniej oprysków insektycydami niż uprawa całkowicie odkryta. To różnica, którą każdy rolnik odczuje bezpośrednio w portfelu.

Siatka ma jeszcze jedną zaletę, o której na pierwszy rzut oka trudno pomyśleć. Ponieważ efekt opiera się na kolorze, a nie na gęstości splotu, oczka mogą być większe niż w klasycznych siatkach czarnych czy białych. Poprawia to cyrkulację powietrza, zmniejsza ryzyko chorób grzybowych i ułatwia dostęp światła słonecznego do roślin.

Nie każdy kolor działa tak samo

Kuszące byłoby założenie, że im więcej barw naraz, tym lepsza ochrona, jakby chodziło o zasypanie owadów wzrokowym chaosem. Rzeczywistość jest dokładnie odwrotna. Poszczególne kolory działają na szkodniki na zupełnie różne, czasem przeciwstawne sposoby, dlatego przypadkowe mieszanie barw mogłoby przynieść efekt odwrotny do zamierzonego.

Kolor to w tym kontekście coś w rodzaju języka, którym rolnik może rozmawiać z owadami – jednym słowem je odstraszyć, innym przywabić w pułapkę. Sztuka polega na użyciu właściwego słowa we właściwym miejscu, bo pomylenie barw może obrócić się przeciwko uprawom.

Podobne zjawisko od lat bada również izraelskie centrum badawcze Volcani Center, gdzie entomolog David Ben-Yakir sprawdza wpływ barwnych siatek na mączliki i mszyce, czyli szkodniki zupełnie inne niż japoński wciornastek. Jego badania pokazują, że nawet drobne różnice w odcieniu potrafią decydować o skuteczności całej instalacji.

Rolnik, który zna się na rzeczy

Za suchymi danymi stoi też osobista historia. Profesor Shimoda pochodzi z rodziny rolniczej, która uprawia ziemię nieprzerwanie od okresu Edo, czyli od siedemnastego wieku. Sam, jak przyznaje, po godzinach uprawia własne warzywa i owoce na niewielkim skrawku ziemi, mimo że szkodniki regularnie utrudniają mu to zajęcie.

To nie jest więc naukowiec z dala od praktyki, tylko ktoś, kto zna problem z autopsji. Może właśnie dlatego zależało mu na rozwiązaniu prostym w produkcji i tanim w utrzymaniu, a nie na kolejnym skomplikowanym preparacie chemicznym wymagającym cyklicznego stosowania co sezon.

Czy to naprawdę zmieni rolnictwo

Czerwone siatki nie są tańsze od pestycydów w momencie zakupu, ale mogą służyć przez wiele sezonów, co ostatecznie obniża koszty całkowite uprawy. „Jeśli konsumentów interesuje rolnictwo zrównoważone i ograniczenie chemicznych pestycydów, nie mam wątpliwości, że to proste, ale skuteczne rozwiązanie się rozpowszechni” – ocenia Shimoda.

Shimoda otwarcie mówi też o swoim kolejnym marzeniu badawczym, czyli o siatkach, które będą działać na owady tak jak czerwień, ale dla ludzkiego oka pozostaną praktycznie niewidoczne. Czy to oznacza koniec ery pestycydów? Raczej nie od razu. To odkrycie pokazuje jednak, że najskuteczniejsza innowacja czasem nie polega na dodaniu czegoś nowego, tylko na zrozumieniu, czego dana istota po prostu nie potrafi zobaczyć.

Rozwiązanie może wydawać się banalnie proste, ale to właśnie prostota bywa najtrudniejsza do wymyślenia. W świecie, w którym kolejne pestycydy napotykają na coraz sprytniejszą odporność szkodników, odpowiedź ukryta w spektrum światła brzmi niemal jak żart natury wymierzony we własną chytrość.

Źródła:

University of Tokyo
Scientific Reports
ScienceDaily
Phys.org