V poľnohospodárstve, možno častejšie než v iných sektoroch ľudskej činnosti, nachádzame periodicky sa opakujúce myšlienky „konečného riešenia“ vzniknutého biologického problému, pričom zabúdame na fakt, že s prírodou sa nehodno pretláčať,…vždy zostaneme porazení! Markantné je to predovšetkým pri vývoji metód a prostriedkov na ochranu poľnohospodárskych kultúr, kde po istom čase (zhruba po 20-tich rokoch) konštatujeme zníženú účinnosť, resp. neúčinnosť našich najnovších riešení fytosanitárnych problémov. Mám na mysli vývoj fungicídov, insekticídov, akaricídov, herbicídov, a to s prívlastkom eko-, bio-, či syntetická agrochémia, ako aj metód ochrany (nasadenie predátorov, parazitov, sterilných prípadne geneticky modifikovaných jedincov,…etc.) Nie je tomu inak, ani v prípade použitia syntetických sexuálnych feromónov, či už ako prostriedku na monitorovanie vývoja škodcu na časovej osi (signalizácia ochrany podľa feromónových lapákov), alebo ako prostriedku ochrany (metóda mätenia).

Domnievame sa, že sme ovládli prírodu,
ale ona si pravdepodobne na nás len zvykla.

Karl Heinrich Waggerl, 1897-1973
(rakúsky spisovateľ)

 

V roku 2017, v súvislosti s testovaním poradenskej platformy Vitiport (www.vitiport.com) vo Francúzsku, sme narazili na „nepresnosti“ medzi výpočtami liahnutia motýľov obaľovača mramorovaného a odchytmi z feromónových lapákov. Sizyfovské hľadanie vajíčok a lariev v neošetrovaných vinohradoch (pozitívna kontrola) niekoľkými francúzskymi agro-špecialistami však jednoznačne potvrdilo presnosť predikcií platforrmy Vitiport a nepresnosť odchytov (Gabel, 2017). Konštatovanie francúzskych kolegov na konci sezóny 2017 o nízkom počte odchytených motýľov do feromónových lapákov a zároveň silným napadnutím porastu, som akosi prepočul. V roku 2018 sa pri komerčnej prevádzke platformy Vitiport a oficiálnymi zisteniami francúzskych regionálnych štruktúr monitorujúcich infekčné rizika patogénov a živočíšnych škodcov objavili nové zistenia, ktoré už nemožno ani prepočuť ani prehliadnuť.

Nasadenie sexuálnych feromónov do poľnohospodárskej praxe neprišlo len tak samo od seba, z noci do rána, ale vyplynulo z postupných krokov hľadania vhodného spôsobu, ako zisťovať prítomnosť škodcu v poraste počas vegetačného obdobia: operatívnosť, pracnosť, ekonomická náročnosť a relevantnosť dát s ohľadom na zmeny v cenóze, to boli tie hlavné kritéria, ktoré uplatňovali v tomto procese hľadania celé generácie výskumníkov.

Jednou z prvých metód bolo odchytávanie motýľov do návnadových lapákov rôzneho tvaru a druhu, ktoré sa napĺňali starým pivom alebo vínom s pridaním cukru alebo octu. Cieľom bolo odchytiť čo možno najviac motýľov, predovšetkým samíc, aby sa zabránilo procesu ovipozície. Tento spôsob „mechanického“ boja s obaľovačmi bol bežne používaný v rokoch 1908-1916. Aj napriek tisíckam chytených motýľov nebol zistený významnejší pokles napadnutia (Stellwaag et Götz, 1937), preto sa od uvedeného spôsobu boja postupne upustilo a návnadové lapáky, resp. metóda Stellwaagových sklenených nádob (Stellwaag, 1928) sa začali používať na zachytenie priebehu letu motýľov (Sprengel, 1929). Z odchytových údajov sa následne usudzovalo o termíne ovipozície a liahnutia húseníc, a teda aj o možnom termíne insekticídneho zásahu. Takmer súčasne s návnadovými lapákmi sazačalo vo viniciach experimentovať s využitím pozitívnej reakcie obaľovačov na svetelný zdroj (Stellwaag, 1928a). Od olejových, karbidových a petrolejových lámp sa postupne prešlo k elektrickým svetelným lapákom rôznych tvarov a konštrukcií (Voigt, 1972). Svetelné lapáky sa až do polovice 70. rokov minulého storočia bežne používali na stanovenie letovej dynamiky a na jej základe boli signalizované postrekové termíny (Russ, 1966; Ehrenhardt, 1968; Lehoczky et al., 1973).

Už v roku 1913 bolo francúzskymi výskumníkmi zistené, že klietky so živými samicami intenzívne lákajú samcov obaľovača mramorovaného (Feytaud et Bos, 1914). Neskôr sa nemecký výskumník Bruno Götz zaoberal otázkou, či sú živé samice obaľovačov schopné prilákať dostatočný počet samcov, aby sa ich odchytom zabránilo masovému oplodneniu. Götz (1941) svojimi závermi predstihol úroveň vtedajšieho poznania. Podľa jeho názoru, odchytávanie samcov lapákmi bude mať praktický význam v boji s vini- čovými obaľovačmi v tom prípade, keď atraktant produkovaný v zadnej časti tela samice bude identif kovaný a syntetizovaný (obr.1). Rozvojom chemicko-analytických metód v 60. rokoch minulého storočia sa začali Götzove predstavy o využití sexuálnych pachových látok postupne napĺňať. Najskôr Butenandt et. al (1959) identif kovali a synteticky pripravili bombykol, sexuálny feromón priadky morušovej, o rok neskôr Jacobson et. al (1960) identif kovali a syntetizovali feromón mníšky veľkohlavovej. Do roku 1965 boli identif kované sexuálne feromóny troch druhov a do roku 1972 už 37 druhov hmyzu. Na začiatku 70. rokov minulého storočia sa naštartovali preteky v identif kácii a následnej syntéze sexuálnych feromónov, pričom hlavnými aktérmi boli americké, francúzske, švajčiarske a ruské výskumné pracoviská, neskôr na prelome 70-tych a 80-tych rokov minulého storočia sa k nim pridali aj pracoviská bývalej ČSAV.

Sexuálny feromón obaľovača mramorovaného identifikovali Američania (Roelofs et al., 1973), o rok neskôr potvrdili ientifikáciu aj Francúzi (Descoins et. al., 1974). Hlavná zložka sexuálneho feromónu bola identif kovaná ako (E)-7, (Z)-9 dodecadienyl acetát, pričom výsledkom syntézy a následného čistenia preparatívnou plynovou chromatograf ou bola zmes izomérov, a to: 90% (E)-7, (Z)-9 a 10% (E)-7, (E)-9 dodecadienyl acetátu. Treba pripomenúť, že identifikácia sexuálnych feromónov v tom čase bola podmienená jednak rozvojom chemicko-analytických metód, ale aj vývojom metód umelého chovu, ktorý musel pre analytické účely zabezpečiť dostatočný počet jedincov cieľového živočíšneho druhu. Multiplikácia geograficky limitovanej vzorky jedincov, ktorá slúžila za východiskový materiál pre založenie laboratórneho chovu na syntetickom médiu, mohla byť hneď na začiatku výskumu zdrojom nepresností s ohľadom na variabilitu prírodnej populácie, čo sa prejaví neskôr predovšetkým pri extrapolácii výsledkov chemických analýz v priemyselnej výrobe a následne pri celoplošnej aplikácii feromónov ako metódy ochrany (mätenie).

Na „pozoruhodnú“ vlastnosť divej, prírodnej populácie obaľovača mramorovaného upozornili už na začiatku feromónového ošiaľu Roehrichet al. (1976). V prírodných podmienkach porovnávali vábiacu účinnosť dvoch izomérov, a to (E)-7, (Z)-9 a (E)-7, (E)-9 dodecadienyl acetátu ako aj účinnosť monoetylén acetátu. Zistili, že monoetylén acetát sa v ani jednom experimente neprejavil ako atraktant, aktivita izoméru (E)-7, (Z)-9 bola v priebehu dvoch experimentálnych rokov konštantná, naproti tomu izomér (E)-7, (E)-9 bol v jednom roku porovnateľný s účinnosťou izoméru (E)-7, (Z)-9, kým v roku nasledujúcom bol naprosto neúčinný. V neskorších prácach Roger Roehricha (1977) boli dokonca zistené vábiace rozdiely medzi už spomínanými izomérmi nielen v jednotlivých rokoch, ale aj medzi jednotlivými generáciami v rámci jednej vegetačnej sezóny. Za príčinu tejto nevyrovnanosti bola označená genetická heterogénnosť populácie z hľadiska komunikačného signálu obsiahnutého v sexuálnom feromóne.

Aktualizovaná identifikácia sexuálneho feromónu obaľovača mramorovaného z roku 1999 (Ashraf El-Sayed et al.) odhalila, že ide o zmes troch hlavných zložiek (E)-7, (Z)-9 dodecadienyl acetát, (E)-7, (Z)-9 dodecadien-1-ol acetátu a (Z)-9 dodecenyl acetátu s pomerným zastúpením 94:5:1, ďalej dvoch nesaturovanýách acetátov s biologickou aktivitou pri vyhľadávaní partnera na párenie a 5 saturovaných acetátov s doposiaľ neznámou biologickou aktivitou.

To čo bolo označené Roger Roehrichom v roku 1976 za „pozoruhodnú“ vlastnosť divej populácie, je vlastne normálne rozdelenie pravdepodobnosti výskytu skúmanej biologickej vlastnosti v rámci populácie, ktorú vyjadrujeme Gaussovou krivkou rozdelenia (obr. 2).

Nebol som jediný, kto v 80-tych rokoch minulého storočia na medzinárodných fórach upozorňoval kolegov na nebezpečenstvo celoplošného použita sexuálnych feromónov formou sexuálneho mätenia z dlhodobého hľadiska. Ekonomické záujmy agrochemických korporácii však ako zvyčajne prehlušili argumenty vedeckej komunity. V čom väzí akoby skytý problém?

Na prednáškach kvantitatívnej genetiky nás Prof. Dubovský – významný slovenský genetik a univerzitný pedagóg učil, že každý genotyp je typický svojou normou reakcie, ktorá predstavuje mieru fenotypového prejavu určitého genotypu v rôznych environmentálnych podmienkach. Inými slovami povedané, ide o schopnosť organizmu reagovať v určitom sledovanom znaku (v našom prípade ide o chemickú kompozíciu komunikačného signálu zhmotneného v molekulách sexuálneho feromónu) na pôsobenie nejakého vonkajšieho faktora v určitom intervale variability. Keby populácia škodcu bola heterogénna čo sa týka produkcie a recepcie pachových zložiek sexuálneho feromónu (pozn. autora:… a R.Roehrich zistil, že heterogénna je), potom nesprávne hodnotenie atraktantu pri konfúznom účinku by viedlo k nežiaducej selekcii populácie a vzniku rezistencie na použitý feromón (Arn, 1979).

Obava zo zmeny komunikačných signálov medzi oboma pohlaviami cieľového škodcu bola zakomponovaná už pri vývoji metód na hodnotenie účinku sexuálneho mätenia. Za mieru narušenia orientačnej schopnosti motýľov v agrocenóze sa zvyčajne považuje zníženie počtu odchytených motýľov vo feromónových lapákoch alebo lapákoch so živými samičkami, ktoré sú umiestnené na kontrolnej a pokusnej ploche. Prísnejšie meradlo na hodnotenie narušenosti komunikačného systému v rámci prírodnej populácie navrhol Rauscher et Arn (1979). Na pokusnej ploche pripevnili na krátke nylonové vlákno živé neoplodnené samice obaľovača pásové- ho a stupeň narušenosti zisťovali podľa oplodnenosti uviazaných samíc. Týmto spôsobom by sa mali eliminovať nepresnosti pri hodnotení konfúzneho efektu v prípade, že druh uplatňuje pri komunikácii aj iné, doposiaľ nepoznané signály alebo zatiaľ neidetif kované zložky sexuálneho feromónu.

Samozrejme, v začiatkoch používania sexuálnych feromónov vo vinohradoch všetko bolo fajn. Lapáky so sexuálnym feromónom fungovali, samce nalietavali, výskumníci počítali odchytené motýle, kreslili sa rôzne odchytové krivky, čarovalo sa s odhalením súvislostí, že kedy striekať s ohľadom na priebeh letovej krivky, či vôbec striekať – odhad populačnej hustoty podľa množstva odchytených samcov,…etc. a pod. Súčasne sa zaviedlo do vinohradníckej praxe celoplošné nasadenie sexuálnych feromónov formou plastových difuserov rozvešaných po vinici, aby došlo k maskovniu vypúšťania sexuálneho feromonu živými samičkami obaľovačov. Výsledok – sexuálne zmätené samce. Vinica bola presýtená molekulami sexuálneho feromónu, a tak samce nie sú schopné nájsť pachovú stopu reálnej, živej vábiacej samičky, nie sú schopné vyhodnotiť koncentračný gradient, na základe ktorého sa priblížia k samičke za účelom oplodnenia.

Nedá mi nespomenúť myšlienku vyslovenú najznámejším spisovateľom z čias osvietenectva a francúzskym f lozofom: François-Marie Voltaire (1694-1778) v jednom zo svojich diel poznamenal, že „príroda sa stará o zachovanie druhov, nie jedincov“. Ako biológ musím s týmto tvrdením len súhlasiť. Každý živý organizmu má vo svojej genetickej výbave záložné riešenia, ktorými živočíšny druh reaguje na zmeny v životnom prostredí, v záujme jeho vlastného prežitia. Viac než 20-ročné celoplošné nasadenie sexuálnych feromónov vo vinohradoch západnej Európy viedlo k vyselektovaniu tej časti prírodnej populácie, ktorá sa nachádza na oboch „chvostoch“ Gaussovej krivky (obr.2), aj keď hlavnú časť populácie sme po niekoľko dekád úspešne vyraďovali z reprodukčného procesu. V posledných rokoch agrochemické spoločnosti, ktoré vyrábajú a predávajú výparniky so sexuálnym feromónom, odporúčajú inštalovať do vinohradov viacero potravinových lapákov, aby sa vinohradník, no predovšetkým agrochemická firma ubezpečil, že formulácia sexuálneho feromónu v komerčnom produkte zabezpečí ochranu porastu. Ide o finančne najnáročnejší typ ochrany viniča pred obaľovačmi, pričom celoplošné zlyhanie účinnosti je len otázkou času za predpokladu, že výrobcovia difusérov nezmenia formuláciu syntetického feromónu na základe aktuálnych komunikačných prostriedkov prírodnej populácie. Problém je o to zložitejší, že nemusí ísť o jednu a tú istú formuláciu platnú pre celosvetovú populáciu obaľovačov v rôznych geograf ckých zónach pestovania viniča, nakoľko selekčný tlak spôsobený používaním metódy mätenia nemusel byť a priori všade rovnaký.

Indície o nefunkčnosti súčasnej formulácie sexuálneho feromónu v komerčnom produkte nájdeme priamo v oficiálnych informačných buletínoch (BSV – Bulletin de Santé du Végétal), ktoré počas vegetačnej sezóny publikujú regionálne poľnohospodárske komory pre miestnych vinohradníkov vo Francúzsku.

Napríklad v BSV pre región Charentes, číslo 9 z 30. 5.2017 je uvedený graf odchytov samcov obaľovača mramorovaného z 52 lokalít do feromónových lapákov (obr. 3). V texte sa konštatuje, že podľa kumulovaných týždenných odchytov samcov nastal letový vrchol prvej generácie medzi 8. – 14. 5. Priemerný kumulovaný odchyt samcov za toto obdobie bol takmer 16 jedincov (obr.3), avšak v potravinových lapákoch odchytili 2x toľko motýľov. V nasledujúcom týždni (15. – 21. 5.) feromónové lapáky odchytili v priemere 14 motýľov a potravinové lapáky 30 násobne viac, tzn. 420 motýľov! Začiatok prvého letu aj feromónové aj potravinové lapáky indikovali rovnako, tzn. v týždni 24. – 30. 4. 2017. Za normálnych okolností by to malo byť presne naopak, nakoľko potravinové lapáky opatrené fermentujúcou tekutinou by mali byť menej atraktívne, než selektívne lapáky so sexuálnym feromónom. Pomer 14 : 420 je priam šokujúci. Nehľadiac na skutočnosť, že na jar je začiatok letu samcov a samíc vždy posunutý minimálne o týždeň vzhľadom na reprodukčnú stratégiu obaľovačov známu v entomológii ako proterandria (liahnutie samcov pred samicami). Niekde musí byť zásadna chyba a určite to nie je spôsobené zmenou bionómie obaľovačov.

V BSV pre región Charentes, číslo 2 z 11. 4. 2017 sa uvádza, že prvé sporadické odchyty samcov obaľovača mramorovaného zaznamenali 28. 3., no a podľa výpočtov platformy Vitiport sa prvé samce vyliahli 25. 3. (obr. 4). Ako je však možné, že do 24. 4. 2017 feromónové lapáky nechytili žiadnych samcov, keď v tom čase už bolo vyliahnutých takmer 99 % samčej populácie. Liahnutie samcov sa ukončilo 14. 5. 2017. Pri nižších jarných teplotách (15 – 20 °C) je priemerný vek samcov 14 – 15 dní, takže odchyty v období 29. – 30. 5. zachytili posledných vyliahnutých samcov (obr. 3). Začiatok a koniec letu feromónové lapáky indikovali síce správne, ale samotný priebeh ako aj kvantitatívny pomer medzi odchytmi do potravinových a feromónových lapákov sú mimo realitu.

Odchytové údaje z regiónu Charentes publikované v BSV číslo 11 zo dňa 19. 6. 2018 opäť šokovali (obr. 5). Údaje nás prekvapili predovšetkým z hľadiska kvantitatívneho. Časový priebeh letu motýľov je žiaľ neinterpretovateľný, nakoľko musíme vychádzať len zo zmätočných časových súradnic (os X) uvedených na grafoch. Maximálny počet odchytených samcov za jedno sledované obdobie (priemerný kumulovaný odchyt) boli dva jedince, kým v potravinových lapákov to bolo 52 jedincov. Za obdobie 28. 5. – 5. 6. bolo do potravinových lapákov odchytených v priemere 266 motýľov, kým do feromónových lapákov 2 motýle, teda pomer 2 : 266. V oboch uvedených prípadoch, rok 2017 a 2018, ide o výrazny nepomer v zastúpení jednotlivých pohlaví, ktorý v prírode nemôže existovať, lebo by živočíšny druh musel nutne vyhynúť.

Jediným logickým vysvetlením vzniknutej situácie je nízka účinnosť syntetického sexuálneho feromónu ako komunikačného prostriedku medzi oboma pohlaviami. Ak táto formulácia zlyháva vo feromónových lapákoch, ktoré slúžia len ako monitorovací prostriedok, nie je dôvod na prílišný optimizmus ani v prípade difúserov ako prostriedku ochrany porastu metódou sexuálneho mätenia.

V prírode nie sú odmeny ani tresty – sú tu len dôsledky (Robert G. Ingersoll – americký právnik a politik).

 

Literatúra

Arn H., 1979: Developing insect control by disruption of sex pheromone communucation: conclusions from programs on lepidoptera pests in Switzerland. In: Chemical Ecology: Odour communicationin Animals. F.J.Ritter (ed.) Elsevier/North-Holland Biomedical Press, 365-374
Ashraf El-Sayed, Gödde J., Witzgall P. and Arn H., 1999: Characterization of pheromone blend for grapevine moth, Lobesia botrana by using f ight track. Journal of Chemical Ecology, 25, 2, 389 400
Butenandt A., Beckmann R., Stamm D., Hecker E., 1959: Über den Sexuallockstof des Seidenspinners Bombyx mori, Reindarstellung und Konstitution. Z. Naturforsch., B, 14, 283.
Descoins C., Lalanne Cassou B., Samain, D., 1974: Sur des attractifs sexuels synthé- tique pour l´Eudémis de la vigne Lobesia botrana (Schif .) (Lepidoptera, Tortricidae). C.R.Acad.Sci. (D), 279, 907-910.
Ehrenhardt H., 1968: Untersuchungen zur Ermittlung des Flugverlaufes der Traubenwickler (Clysia ambiguella und Polychrosis botrana) mit Hilfe von Lichtfallen. Wein–Wissenschaft, 23, 385-407.
Feytaud J. et Bos L., 1914: Observations sur l´emploi des pièges-appâts contre Eudé-mis. Bull. Soc. Étude Vulg. Zool. Agric. Bordeaux, 30-34, 35-50.
Gabel B., 2017: VITIPORT – poradenská platforma pre vinohradníkov. Vinič a víno, 6, 184-187.
Götz B., 1941: Der Sexualduftstof als Bekämpfungsmittel gegen die Traubenwickler im Freiland. Wein und Rebe, 23, 75.
Jacobson M., Beroza M., Jones W.A., 1960: Isolation, identif cation and synthesis of the sex attractant of gypsy moth. Science, 132, 1011.
Lehoczky J., Sárospataki G., Voigt E., 1973: Üzemi védekezés módszerei a szölötermesztésben, Állami gazdaságok országos központja szölészeti és borászati szakbizottsága. Budapest, 50 p. Rauscher S. et Arn H., 1979: Mating suppresion in tethered females of Eupoecilia ambiguella by evaporation of (Z)-9-dodecenyl acetate in the f eld. Ent.exp. and appl., 25, 16-20.
Roehrich R., 1977: Hétérogénéité dans la réponse aux phéromones de synthèse des populations de Lobesia botrana Schif . Ann. Zool. Écol. anim., 9, 591-592.
Roehrich R., Carles J.P., Darrioumerle Y., Pargade P., Lalanne Cassou B., 1976: Essais en vignoble de phéromones de synthèse pour la capture des males de l´Eudémis (Lobesia botrana Schif .). Ann. Zool. Écol. anim., 8, 473-480.
Roelofs W., Kochansky J., Cardé R., Arn H., Rauscher S., 1973: Sex attractant of the grape vine moth, Lobesia botrana Schif . Mitt. Schweiz. ent. Gesell., 46, 71-73.
Russ K., 1966: Mehrjährige Flugbeobachtungen an Faltern von Clysia ambiguella Hbn. und Polychrosis botrana Schif . mit Hilfe von Robinser-Lichtfallen in Österreich. Wein-Wissenschaft, 21, 189-209.
Sprengel L., 1929: Studien über die Eiablage des einbindigen Traubenwicklers (Clysia ambiguella Hbn.) innerhalb eines Massenf uges. Verh. dtsch.Gesell.angew.Ent., 42-49.
Stellwaag F., 1928: Epidemiologisch-Statistische Untersuchungen für eine rationelle Schädlingsbekämpfung durchgeführt an den Traubenwicklern. Anz. f. Schädlingskunde, Jahrg. IV, Heft 5.
Stellwaag F., 1928a: Die Weinbauinsekten der Kulturländer. Berlin, Paul Parey, 884 p.
Stellwaag F. et Götz B., 1937: Das Ködern der Traubenwicklermotten als Bekämpfungsmassnahme. Anz. f. Schädlingskunde, 13, 129-133.
Voigt E., 1972: Biologie and Bedeutung der Traubenwickler im ungarischen Weinbau. Weinber und Keller, 19, 615-632.

RNDr. Bruno Gabel, CSc., Inštitút pre kvalitu, Bratislava

Tags: