احدث الاخبار

دور الكيمياء الحيوية في التطبيقات الزراعية سلسلة بحوث

دور الكيمياء الحيوية في التطبيقات الزراعية سلسلة بحوث
اخبار السعيدة - يتابعها - أ. د. محمد سعد عبد اللطيف         التاريخ : 03-07-2011
الطريقة الحيوية في مقاومة الآفات : biological control يرجع تاريخ أول استخدام ناجح للأعداء الطبيعية لمقاومة الحشرات بعد استعمال العرب للنمل المفترس إلى سنة 1888م عندما استوردت خنفساء الفيداليا من استراليا إلى أمريكا للتقليل من الأضرار الكبيرة التي يسببها البق الدقيقي الاسترالي على الحمضيات في ولاية كاليفورنيا .
وتتميز هذه الطريقة عن غيرها من الطرق بأنها أمنة ودائمة واقتصادية وتهم كثير من الدول بتطبيق هذه الطريقة عن طريق توفير الظروف الملائمة للمفترسات والطفيليات المتخصصة وذات الكفاءة العالية في الحد من انتشار الآفة وكذلك عن طريق استيراد هذه الحشرات من موطنها الأصلي وإيجاد الطرق الملائمة لتربيتها وإكثارها ونشرها في الحقول المصابة .
ولا بد من الاعتراف بان مدنية الإنسان السائرة باتجاه التقدم قد قللت من كفاءة الأعداء الحيوية.
وذلك عن طريق إبعاده العوائل النباتية الثانوية والأدغال التي قد تحتاجها بعض أطوار الحشرات الطفيلية للتغذي على الرحيق إزهارها أو لتكملة دورة حياتها على الحشرات التي تصيبها نتيجة لاعتماد الزراعة الأحادية بانتقاء محصول معين وزراعته على نطاق واسع .
إن الدراسات الحديثة تؤكد الآن على الإبقاء على بعض الأدغال المهمة وإبقائها في الحقل وعلى حواف السواقي لتكون أزهارها غذائها لبالغات المتطفلات المهمة على الحشرات الاقتصادية .
وهكذا أصبح من الصعب الاعتماد عليها في مقاومة الحشرات الضارة بفاعلية وكذلك لعبت المبيدات في إخلال التوازن البيئي وذلك بتقليل كثافة الأعداء الطبيعية للآفات المختلفة وبخاصة في المناطق التي تستخدم المبيدات بشكل مفرط أو غير عملي .
بالرغم من توافر الأعداء الطبيعة من الطفيليات والمفترسات لكثير من الحشرات الاقتصادية فلا يمكن الاعتماد على هذه لطريقة بصوره كاملة لحماية المحصول وذلك لعدم توافر الظروف الملائمة التي تحتاجها الحشرة النافعة لتحقيق مبدءا السيادة على الحشرة الضارة .ولهذا السبب تستخدم الأعداء الطبيعية الكفوءة من بعض المبيدات المتخصصة . في برنامج منسق ومتكامل للحد من الآفة الحشرية .
وقد استخدم الطفيلي aphelimus meli للحد من انتشار حشرة المن القطني في بعض مناطق زراعة التفاح .
3- طريقة المقاومة الزراعية : culture control
يمكن استخدام الطرق الزراعية المختلفة وسيلة فعالة للحد من انتشار بعض الحشرات والأمراض النباتية .
حيث قد تساعد هذه الطريقة برامج المقاومة المتكاملة فبواسطة بعض العمليات الزراعية يمكن توفير الظروف الملائمة لنمو النبات مع تقليل ملاءمتها اللافة .
ومن هذه الطرق إتباع الدورة الزراعية والتسميد وموعد الزراعة والتخلص من الأدغال ومخلفات المحاصيل واستعمال بعض النباتات الحساسة كمصائد وزراعة الأصناف المقاومة .
فالتسميد مثلا قد يزيد أو يقلل من الإصابة بالحشرات حيث وجد إن تسميد القطن بالأسمدة النير وجينية يكسب الأوراق القوام الغض الذي تفضله الحشرات .
بينما وجد أن التسميد بالفوسفات يزيد من حموضة عصارة النبات ويقلل من تقبل الحشرة له .
وكذلك وجد إن الأسمدة البوتاسية قللت بشكل ملحوظ من الإصابة بحفار ساق الذرة sesamia cretica لان هذه الأسمدة تؤدي إلى تصلب جدران خلايا النبات وقد تمنع اليرقة من الدخول إلى الساق.
ولبعض الآفات الحشرية يمكن الاستفادة من موعد الزراعة للتخلص أو التقليل من الإصابة فالزراعة المبكرة للقطن تساعد على سرعة نمو الباردات بحيث يجعلها تتحمل الإصابة بحشرة ثربس القطن وبنفس الوقت تساعد على نضجه في وقت قد يخلصه من الإصابة الشديدة بديدان الجوز المختلفة.
ووجد إن تنظيف الحقل من نباتات الأدغال أو من بقايا المحصول السابق تقلل بشكل ملحوظ كثير من الآفات لكونها مخباء أو مشتى للعديد من الآفات .
في حالة الأمراض النباتية وتعد عملية استنباط واستخدام الأصناف المقاومة من الطرق المهمة لمقاومة الآفات بصورة عامة والتقليل من أضرار الأمراض النباتية بصورة خاصة.
ومن الملاحظ أن النباتات البرية تنجو من الإصابة الشديدة بالحشرات أو الأمراض النباتية مقارنة بالنباتات المنتخبة من قبل الإنسان وقد يعود السبب إلى أن الإنسان ومن خلال تربية النبات للحصول على الأصناف الجيدة استبعد بعض الجينات المهمة والتي اكتسبها النبات عبر قرون طويلة.
وفي حالة الحشرات التي تختلف في تفضيلها للعوائل النباتية يمكن استخدام طريقة المصائد النباتية وذلك بزراعتها العائل النباتي المفضل حول حواف الحقل لكي تنجذب آلية الحشرات وتنصرف عن المحصول الرئيسي ويجب مكافحة الحشرة كيماويا على نباتات المصيدة حتى لا تكمل دورة حياتها وتكون مصدرا لإصابة المحصول الرئيسي .
ومن الأمثلة على ذلك زراعة نباتات الذرة مع قصب السكر للتقليل من إصابة نباتات القصب بحفارات السيقان .
إن الطرق الزراعية يجب إن تستخدم في المكان والزمان المناسبين للحد من لضرار الآفات وبخاصة إذا كانت لا تتعارض أو تؤثر على العوامل الأخرى المحددة لإنتاج المحصول .
4- الطرق الميكانيكية والفيزياوية في مقاومة الآفات: mechsnicsl and physical control
تعتبر من الطرق البسيطة في مقاومة الآفات كاستخدام الآلات في سحق الحشرات أو بقايا المحصول أو استخدام الموجات فوق الصوتية ultrasonic والموجات الكهرومغناطيسية electromagnetic للتخلص من الحشرات في الحقل .
كذلك تشمل على استخدام درجات الحرارة المرتفعة والواطئة للحد من الإصابات الحشرية في المخازن وتعد هذه الطريقة مكلفا وغير فعال في حالة الإصابة الشديدة . ومن الطرق المتبعة في بعض الدول والتي تتوافر فيها الأيدي العاملة هي جمع الحشرات باليد للتقليل من أضرارها ويمكن التخلص من حشرات المخازن عن طريق رفع درجات الحرارة في المخزن ويكمن التخلص من بعض الحشرات الثاقبة للأخشاب بتغطيس الخشب بماء ساخن على 80 مئوي لمدة ست ساعات وفي الوقت الحاضر أظهرت بعض التجارب إمكانية استخدام الموجات فوق الصوتية في التقليل الإصابة ببعض الآفات الحشرية على مستوى الحقل وقد وجد أن استخدام هذه الموجات بذبذبات تتراوح بين 20-50 سيكل/ثانية في حقول الذرة الصفراء أدى إلى انخفاض نسبة الإصابة بحفار ساق الذرة بنسبة 50% وفي حقول الملفوف قللت الإصابة بفراشة الملفوف بنسبة تراوحت ما بين 40-70% عند استخدام هذه الموجات الصوتية وقد اكتشف أن هذه الذبذبات تخيف الحشرات لأنها تشبه ذبذبات التي يطلقها أعداء الحشرات كالخفاش.
ثانيا : الطرق العصرية في مقاومة الآفات:
بدأت الولايات المتحدة الأمريكية وبعض الدول الأوربية محاولة في إيجاد طرق بديلة لاستخدام المبيدات الكيماوية إيمانا منها بان استخدام المبيدات لا يمكن أن يكون نهاية المطاف في وقاية النبات وقد ساعدها في ذلك إمكاناتها الفنية والمادية الضخمة وتوافر المعلومات العلمية الكافية عندها عن مختلف الآفات .
ومن الطرق العصرية في مقاومة الآفات المقاومة الجرثومية وطريقة المعقمات الكيماوية و الفرمونات الحشرية والمقاومة الوراثية وغيرها وقد حاولت بعض الدول النامية إن تحذو حذو الدول المتقدمة ولكنها اصطدمت بحقيقة عدم التمكن حاليا من توفر المعلومات الكاملة عن العوامل البيئية والحيوية التي تتعلق بزيادة أو نقصان أعداد الآفات بسبب تخلف أجهزة البحث العلمي فيها .
إن معظم هذه الطرق الحديثة ما تزال في طور البحث العلمي وقليل منها قد خرج حيز التطبيق ويمكن اعتبارها طرقا متخصصة ومتقدمة في مقاومة الآفات وذلك لان بعضها قد يكون ناجحا لمقاومة آفة معينة وغير ناجح في مقاومة آفة أخرى كما يتطلب الجانب التطبيقي لكثير من هذه الطرق استخدام المبيدات الكيماوية لتقليل أعداد الآفة بشكل يناسب ونجاح الطريقة كما في حالة استعمال الإشعاع والمعقمات الكيماوية والبعض الأخر من هذه الطرق يستخدم كوسيلة لتوجيه أفراد الآفة إلى المكان الذي وجد فيه المبيد الكيماوي لقتلها كما في حالة استعمال طريقة المواد الكيماوية الجاذبة والفرمونات الحشرية ولهذا يمكن أن نطبق على كثير منى تطبيقات الطرق العصرية بالمقاومة المتكاملة بسبب استخدام أكثر من طريقة واحدة لمهاجمة آفة معينة .
ومن أهم الطرق العصرية في مقاومة الآفات :
1- المقاومة الجرثومية microbial control
ويقصد بالمقاومة الجرثومية استخدام الأحياء الدقيقة كالفيروسات والبكتيريا والفطريات والحيوانات الابتدائية والديدان الثعبانية للتقليل من أضرار الآفات الحشرية .
وقد نجحت بعض تطبيقاتها الحقلية نجاحا لا يقل عن كفاءة المبيد الكيماوي وخاصة في مقاومة كثير من الأنواع الحشرية التابعة لرتبتي حرشفية الأجنحة lepidotrera وغمديه الأجنحة coleoptera ويعتمد الباحثون في هذا المجال على تحضير مبيد ات حيوية تستخدم على النبات كما يستخدم المبيد الكيماوي ومنها مستحضر لبكتيريا bacillus thuringiensis الذي يقضي على يرقات الحشرات بعد 24 ساعة من تعرضها له.
وكذلك وجد الكثير من الفيروسات من نوع granulosis و polyhedrosis يمكن أن يستخدم في مقاومة الحشرات كمقاومة دودة عرا نيس الذرة ويرقات فراشة الملفوف وغيرها وتسبب هذه الفيروسات موت اليرقات بعد 4-12 يوما من تعرضها للنباتات المعامل هبها وبسبب التخصص العالي لهذه الكائنات المرضية وعدم استجابة جميع الحشرات التي تصيب المحصول الواحد للإصابة بها فقد اضطر المعالجون الى خلط المبيدات الكيماوية مع المبيدات الحيوية لوقاية النبات بصوره عامه .
وقد أثبتت تجارب الباحثين على إن المستحضرات البكتيرية متوافقة مع المبيدات الكيماوية
رغم نجاح كثير من تطبيقات المقاومة الجرثومية في الحد من ضرر بعض الآفات إلا أن انتشارها في مقاومة الآفات مازال دون المستوى الطم وذلك لصعبة إيجاد الكائنات المرضية الفعالة لكل حشرة اقتصادية كما يتطلب استخدامها مستلزمات بيئية معينة بدرجات حرارة ورطوبة مناسبة وفقد يكون استخدامها ناجحا في الشتاء لتوفر الرطوبة الكافية وغير ناجح في الصيف لعدم توفرها .
2- طريقة الفرمونات الحشرية pheromonal control :
الفرمونات هي مواد كيماوية طيارة تعمل كهرمونات خارجية تطرح إلى المحيط الخارجي من احد الجنسي الحشرة لتحفز الجنس الأخر عند تسلمها للامتثال إلى تصرف معين.
وتلعب الفرمونات دورا في تنظيم سلوك الأفراد في الحشرات الاجتماعية كالنحل وتساعد على التقاء الجنسين لغرض التزاوج في معظم الحشرات .
وهناك ما يطلق من الفرمونات من جنس واحد ولكنها تسبب تجمع افراد النوع الواحد من الجنسين وتسمى بفرمونات التجمع aggregation pheromones ومنها ما يطلق من احد الجنسين لغرض جلب الجنس الأخر للتزاوج وتسمى بالفرمونات الجنسية sex pheromones
وقد بداء المختصون بالتفكير باستخدام الفرمونات وخاصة الجنسية منها للحد من أضرار الحشرات فركزت الجهود لدراسة التركيب الكيماوية لعدد من الفرمونات في حشرات مختلفة وتم بطريقة التصنيع الحصول على مركبات شبيهة بالفرمونات المستخرجة من الحشرات أطلق عليها بالفرمونات المصنعه synthetic pheromones وقد نجحت بعض التطبيقات الحقلية باستخدام الفرمونات المصنعة للتقليل من أضرار بعض الحشرات كدودة جوز القطن القرنفلية وفراشة الفجر.
ويمكن استخدام الفرمونات الطبيعية والفرمونات المصنعة في مقاومة الحشرات بطريقتين :
• الطريقة غير المباشرة :
وذلك عن طريق استخدامها في تقدير نسبة الإصابة والكثافة السكانية والعددية في منطقة معينة.
ويمكن التعرف بواسطتها على الوقت الملائم لاستخدام المبيدات الكيماوية .
• الطريقة المباشرة :
يمكن استخدام لفرمونات في توجيه أفراد الآفات إلى مصائد تحوي على مواد سامة كذلك يمكن منع التقاء الجنسين وذلك برش الفرمون المصنع وبالتركيز المناسب في الحقول المراد حمايتها بحيث يغطي جو تلك المنطقة وعند ذلك يصعب على الذكور ايجاد المكان الذي توجد فيه الإناث . وتمسى هذه الطريقة بطريقة ارباك الذكور male confusion technique – والتي نجح استخدامها الحقلي في مقاومة دودة جوز القطن القرنفلية .
ومن الصعوبات التي تعترض مجال تطبيق هذه الطريقة أهمية توافر معلومات متكاملة عن الآفات المراد مقاومتها كتحديد وقت الظهور والكثافة العددية ومدى الطيران ومدى تكرار عملية التزاوج وكمية الفرمون اللازمة للتحضير .
وكذلك وجد أن الفرمونات المصنعة كانت قليلة الفاعلية مقارنة بالفرمونات الطبيعية ويمكن اعتبار هذه الطريقة متخصصة وذلك لعدم إمكان استخدام الفرمون المصنع لمقاومة أكثر من آفة واحدة وفي حالات نادرة عدد محدود من الآفات .
3- المقاومة بطريقة الهرمونات الحشرية : hormonal control
الهرمونات الحشرية يمكن أن تلعب دورا مهما في مقاومة الحشرات بسبب أهميتها في معظم العمليات الحيوية كالانسلاخ والتطور والتكاثر والسبات أو السكون الفسلجي diapauses ومن الحقائق المعروفة إن الحشرة لا يمكنها النمو بدون انسلاخ وذلك لصلابة الكيوتكل المغلقة لهيكلها الخارجي وان هناك نوعين من الهرمونات تتحكم في عملية الانسلاخ :
• هرمون الانسلاخ Ecodyson الذي يفرز من الغدد الصدرية prothoracic gland
• هرمون الشباب juvenile الذي يفرز من غدة صماء في الرأس تدعى corpora allatum.
إن الهرمون الأول يلعب دورا في هضم الكيوتكل القديم وفي تكوين الطبقة الجديدة
أما الهرمون الثاني فيلعب دورا في منع تحول الأطوار اليرقية إلى الأطوار البالغة . وفي نهاية الطور اليرقي يجب أن يتوقف إنتاج هرمون الشباب لتتحول اليرقة إلى عذراء وثم يبدءا انتاجة مرة أخرى عند وصول الحشرة للطور الكامل .حيث يلعب دورا مهما في نمو مبيض الحشرة وتكوين مادة المح.
وتصنع هذه الهومونات للإغراض التطبيقية عضويا وأطلق عليها بالهرمونات المصنعة ولقد وجد إن استخدام هذه الهرمونات المصنعة في معاملة الأطوار غير البالغة (الحورية – اليرقة – العذراء) أدى إلى تكوين مخلوق غريب يحمل صفات مختلطة ويموت بسرعة .
ووجد انه يمكن استخدام هذه الهرمونات في كسر السكون الفسلجي الذي تمر به بعض الحشرات بذلك تتعرض لظروف غير ملائمة تعمل على قتلها .
ما معاملة الحشرات الكاملة بهذه الهرمونات فنتج عنها عقم الحشرة بحيث لا يمكن للبيض الذي تضعه ن يتطور فيه الجنين ويبني العلماء في الوقت الحاضر آمال كبير على هرمون الشباب في مقاومة الحشرات .
ومن الصعوبات التي تواجه تطبيق هذه الطريقة عدم استجابة بعض الحشرات لفعل الهرمونات المصنعة من جهة ومن جهة أخرى الاختلافات في الاستجابة الأطوار اليرقية المختلفة يضاف لذلك كما إن تصنيع هذه الهرمونات مكلف .
4- الأسس الوراثية في مقاومة الآفات : genetic control
في السنوات الأخيرة وبعد اكتشف knipling إن عقم الحشرات بالإشعاع أو بالمواد الكيماوية يكمن أن يعتمد في مقاومة الآفات بداء التركيز على كثير من الأساليب الوراثية لاستخدامها في أغرض المقاومة .
بعض الأساليب الوراثية تساعد في تقليل من أضرار اللافات الحشرية عن طريق احدث طفرة وراثية غير ضارة بحياة الحشرة في المختبر والتي يمكنها العيش لفترة زمنية وقد تمكن العلماء من تقل بعض الصفات إلى حشرات الجيل الأول كصفة عدم القدرة على التشتية أو إنها تنقل طفرات شبة قاتلة semi lethal mutation أو نقل صفة عدم القدرة على الطيران أو صفة عدم القدرة على لصق البيض أو نقص في أجزاء الفم .
هناك الكثير من أساليب المقاومة الوراثية التي يتبعها العلماء (إضافة إلى طريقة عقم الذكور
(Male technique steril فهناك أسلوب عدم التوافق السايتوبلازمي cytoplasmic incompatibility الذي نجحت بعض تطبيقاته في مقاومة البعوض حيث وجد إن التزاوج بين سلالتين من البعوض مختلفتين جغرافيا ينتج عنه بيض غير مخصب ولا ينتج جنينا وذلك لعدم تجانس السايتوبلازم في الكميت الأنثوي والذكري للسلالتين المختلفتين وقد وجد الباحثون إن سبب عدم التوافق السايتوبلازمي قد يرجع إلى وجود ما يشبه الفيروسات في نسيج التكاثر للسلالات غير المتوافقة سايتوبلازميا بدليل أن استخدام المضادات الحيوية قد أدى إلى القضاء على الظاهرة عدم التوافق.
ولقد قامت منظمة الصحة العالمية WHO بتجربة واسعة في هذا المجال في بورما عن طريق إطلاق سلالة لذكور حشرة CULEX FATIGANS غير توافقه مع سلالة إحدى المناطق وقد نجحت العملية في إبادة الحشرة من المنطقة بعد فترة قصيرة .
وكذلك اظهر استخدام بعض الأساليب الوراثية الأخرى كأسلوب الهجين العقيم hybrid sterility وأسلوب طفرات شبة القاتلة semi lethal mutation وأسلوب التبادل الكروموسومي chromosomes trans******** نجاحا مقبولا في مقاومة بعض أنواع البعوض في مناطق معينة من العالم .وقد اهتمت منظمة الصحة العالمية اهتمام كبير في الطريقة الوراثية في مقاومة البعوض الناقل للأمراض بعد أظهرت كثير من أنواعه مقاومه شديدة للمبيدات الكيماوية .
إن صعوبات تطبيق الأساليب الوراثية في لمقاومة تأتي من الحاجة إلى توفير إمكانيات ضخمه في مجال التربية وإحداث العقم الوراثي كما تتطلب خبرات فنية في البيئة والإشعاع الحيوي radiobiology
5- طريقة عقم الحشرات بالإشعاع أو المعقمات الكيماوية radiation and chemoster ilants control
تعتمد هذه الطريقة على استخدام الحشرات في إبادة نفسها وذلك عن طريق العقم الجنسي بواسطة الإشعاع radiation أو عن طريق مواد كيماوية يطلق عليها بالمعقمات الكيماوية chemosterilants ويعتبر knipling أول من اقترح فكرة المقاومة عن طريق إدخال ذكور عقيمة في مجموعة حشرية ولقد نجحت هذه الطريقة في إبادة الدودة اللولبية cochiomyia hominivorax في جزيرة معزولة تقع في الجنوب الشرقي من أمريكا .
ومن مميزات هذه الطريقة
هوان الذكور العقيمة لها القدرة على التكاثر بشكل طبيعي ومنافسة الذكور الطبيعية وبالتالي تقلل من فرص التكاثر .
وعلى هذا الأساس يجب إن لا تؤثر طريقة التعقيم بالإشعاع أو الكيمياويات على خاصية التزاوج mating behavior أو على طول فترة الحياة .
ولنجاح طريقة إطلاق الحشرات العقيمة يجب إن يتخذ من السيادة المطلقة للحشرات المعاملة على الحشرات الطبيعية أساسا لتقليل الأجيال إلى الحد الأدنى والقضاء على طريقة تكرار هذه العملية بمدد زمنية مدروسة وعلى هذا الأساس يجب توافر الإمكانيات الأزمة لتربية أعدا هائلة من الحشرات بالإضافة إلى استخدام المبيدات الكيماوية في البداية لتقليل من الكثافة العددية للآفة الحشرية قبل عملية إطلاق الحشرات العقيمة ومن متطلبات نجاح هذه الطريقة إن تكون المنطقة المراد مقاومة الآفة فيها معزولة وبخلافة سيكون تأثير الحشرات العقيمة قليل وذلك لدخول حشرات طبيعية إضافيا من المناطق الأخرى فتقلل من أهمية الحشرات العقيمة إما الاستخدام المباشر للإشعاع في مقاومة الحشرات خاصة حشرات المخازن يحتاج إلى تكاليف باهظة وخبرة عالية إما المعقمات الكيماوية لمعاملة الحشرات مباشرة في الحقل لم يسمح في استخدامها لحد الآن ذلك لخطورتها على الإنسان والحيوان والبيئة بشكل عام وبالرغم من توافر آلاف من الأبحاث العلمية في مجال عقم الحشرات بالاشعات أو بالكيماويات فان استخدامها عن طريق إطلاق الحشرات العقيمة لا يزال محدود ومقتصرا على المناطق المعزوله في العالم إما استخدامها المباشر فمقتصر على المساحات التجريبية الصغيرة لتجنب للمشاكل الكبيرة التي قد تنجم عنها
مها تفنن الإنسان في إيجاد الطرق الحديثة في مقاومة الآفات الزراعية فان القدرة العالية لتكيف والمقاومة التي تتميز بها الآفات الزراعية خاصة الحشرات قادرة على جعلها تدبير اعتيادي أو مختلف بعد حين وان المعركة بين الإنسان بالرغم من ذكائه و امكانياتة فالآفات الزراعية والحشرات بشكل خاص هي معركة متكافئة حيننا ومتوازنة حيننا ويختلف بها الإنسان في معظم الأحيان إن صبره وعناده في مقارعتها سوف يجعل من بعض طرقه جيدة ولو إلى حين أنها معركة مستمرة ما دام أن هناك إنسان وآفات زراعية على هذا الكوكب
عدد القراءات : 19188
Share |
اضف تعليقك على الفيس بوك
التعليقات

Iam very happy to hear this news :)
وليد زرعة
شكراً معلومات مهمة جزاكم الله خير