III. CÁC TỔ CHỨC ðẤ U TRANH SINH HỌC
3.3.4. Cơ chế cạnh tranh trong loài
Ở cụn trựng ăn thịt và cụn trựng ký sinh thỡ cơ chế ủiều chỉnh số lượng quần thể quan trọng là sự cạnh tranh trong loài. Hiện tượng ăn thịt lẫn nhau hoặc ký sinh thừa xuất hiện trong quần thể chủ yếu là do thiếu nguồn thức ăn. Như ủó ủề cập ở trờn, ủối với chỳng, cơ chế phản ứng số lượng - khả năng gia tăng số lượng theo sự tăng trưởng mật ủộ quần thể của vật chủ hoặc vật mồi là cú ý nghĩa.
Nghiờn cứu dũng năng lượng trong quần xó ủồng cỏ (Menhinick, 1976) cho thấy, năng suất tổng số của cõy xanh cao hơn năng suất tổng số của sinh vật ăn thực vật rất nhiều (ở ủõy phần lớn là cụn trựng ăn thực vật). Ngược lại, năng suất tổng số của cụn trựng ăn thực vật, ở ủõy hầu như bằng năng suất tổng số của tiết tỳc ăn thịt và kớ sinh. Hiện trạng ủú núi lờn mức ủộ bảo hiểm xỏc ủịnh của sinh vật dị dưỡng - thành phần cơ sở của từng quần xó.
4.3.5. Cơ chế thay ủổi (luõn phiờn) ưu thế
Trong thiờn nhiờn, cỏc cơ chế ủiều chỉnh số lượng quần thể hoạt ủộng theo nguyờn tắc thay ủổi ưu thế trong chuỗi thức ăn. Nếu ở một mắt xớch nào ủú, mật ủộ
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Giỏo trỡnh Biện phỏp sinh học trong Bảo vệ thực vậtẦẦ 48 quần thể ủược ủiều chỉnh do cơ chế cạnh tranh trong loài, thỡ ở mắt xớch trước ủú, hoặc sau ủú lại do cơ chế ủiều chỉnh khỏc tỏc ủộng duy trỡ mật ủộ quần thể ở mức thấp hơn mức, khi mà nguồn thức ăn bắt ủầu giảm sỳt hoặc ngược lại.
Cỏc loài cụn trựng ăn cặn bó hữu cơ phõn giải hoặc cụn trựng ăn hại cõy ở trạng thỏi cằn cỗi, tổn thương, cú vai trũ quan trọng trong quần xó cũng như trong hệ sinh thỏi. Chỳng cú chức năng quan trọng như ủội quõn vệ sinh, tạo ủiều kiện cho quỏ trỡnh vụ cơ húa cỏc chất hữu cơ tiếp diễn nhanh chúng, phõn hủy xỏc chết thực vật. ở những loài cụn trựng này (cụn trựng ăn xỏc chết, cụn trựng ăn cặn bó hữu cơ), cỏc cơ chế ủiều chỉnh số lượng chủ yếu là cạnh tranh trong loài. Vớ dụ, sự sinh sản hàng loạt của nhiều loài mọt gỗ, mọt tre, nứa thường xảy ra sau cỏc vụ chỏy rừng, nhện ủỏ hại chố sau cỏc trận hạn hỏn kộo dài, sau cỏc nạn dịch sõu ăn lỏ làm cho cõy trở nờn cằn cỗi hoặc do hoạt ủộng khai thỏc rừng khụng ủỳng quy trỡnh, v.v...
Hoạt ủộng kinh tế của loài người ủó gõy nờn những biến ủổi sõu sắc trong ủiều kiện tồn tại của cụn trựng. Nhiều kết quả nghiờn cứu cho thấy cụng cuộc khai hoang, ỏp dụng cỏc quy trỡnh gieo trồng cỏc giống mới ủó làm gia tăng số lượng nhiều loài cụn trựng ăn lỏ như sõu tơ hại rau, sõu rúm thụng, cụn trựng chớch hỳt như rầy nõu, bọ xớt muỗi hại chố. Bún phõn húa học, ủặc biệt là phõn ủạm ủó làm gia tăng số lượng của cỏc loài sõu ủục thõn hại lỳa, sõu cuốn lỏ nhỏ. Nguyờn nhõn của sự biến ủổi vẫn chưa ủược nghiờn cứu ủầy ủủ, nhưng chắc chắn cú liờn quan với sự hủy hoại cơ chế tự nhiờn của sự ủiều chỉnh số lượng.
Vỡ vậy, tuy cú ý nghĩa kinh tế quan trọng, nhưng nghiờn cứu biến ủộng chỉ của riờng cỏc loài sõu hại nụng nghiệp thỡ sẽ khụng cú những kết luận ủỳng ủắn về cơ chế ủiều chỉnh số lượng. Hơn thế, cỏc kết luận ủỳng về nguyờn nhõn biến ủộng số lượng của cỏc loài sõu hại chỉ cú thể cú khi nghiờn cứu so sỏnh cỏc hệ sinh thỏi cũn tương ủối nguyờn vẹn so với cỏc hệ ủó biến ủổi nhiều do yếu tố con người.
Những thành quả của biện phỏp phũng trừ sinh học, phũng trừ tổng hợp (IPM) mà như mọi người ủang mong ủợi, cũng khụng thể ủạt ủược thành quả mong muốn, nếu khụng hiểu rừ cơ chế ủiều chỉnh số lượng của từng loài sõu hại. Nhiệm vụ cơ bản của phũng trừ sinh học, phũng trừ tổng hợp, chắc cú lẽ là nghiờn cứu và sử dụng ủỳng quy luật cơ chế tự nhiờn của sự ủiều chỉnh số lượng cụn trựng. Những hiểu biết ủú cũng là cơ sở khoa học của biện phỏp phũng trừ tổng hợp, nhằm sử dụng tối ưu những cơ chế tự nhiờn của sự ủiều chỉnh số lượng vào việc hạn chế tỏc hại do cụn trựng gõy nờn.
để giải thớch cỏc nguyờn nhõn biến ủộng số lượng của quần thể người ta ủó ỏp dụng nhiều phương phỏp phõn tớch khỏc nhau, mà phần nào ủó ủược ủề cập ở trờn. ở ủõy, chỉ muốn lưu ý một vài khú khăn gặp phải khi nghiờn cứu biến ủộng số lượng cụn trựng.
Một trong những phương phỏp thường ủược sử dụng - ủú là phương phỏp hồi quy tuyến tớnh ủa tạp (hồi quy ủa tạp) với phương trỡnh cơ bản:
Y = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + ... + bnxn (1)
Ở ủõy x - ủại lượng biến thiờn ủộc lập như cỏc yếu tố khớ tượng; b - hằng số. Phương trỡnh này ủược dựng ủể tỡm tương quan của mật ủộ quần thể của biến ủộng quần thể với một chỉ số ủo nào ủú ủược xem như biến thiờn ủộc lập lượng mưa, nhiệt ủộ... điều quan trọng là phương phỏp này ủược dựng ủể lập phương trỡnh dự bỏo. Phương trỡnh cú thớch hợp hay khụng sẽ ủược kiểm chứng thực tế cỏc kết quả dự bỏo. Tuy vậy, thiết tưởng ủõy khụng phải là phương phỏp tốt ủể xỏc ủịnh tỏc ủộng của cỏc cơ chế sinh học. Trong cỏc nghiờn cứu thuộc về sinh học, khi ỏp dụng phương phỏp này cú thể dẫn ủến kết luận sai lầm. Vớ dụ, Davidson, Andrewartha (1948), Auer
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Giỏo trỡnh Biện phỏp sinh học trong Bảo vệ thực vậtẦẦ 49 (1968) ỏp dụng cỏc phương phỏp hồi quy ủa tạp, ủều ủó khụng giải thớch ủầy ủủ ý nghĩa sinh học cỏc dạng chớnh của tỉ lệ chết.
Những khú khăn khỏc gặp phải khi sử dụng phương phỏp hồi quy ủa tạp ủể dự tớnh biến ủộng số lượng quần thể hoặc mật ủộ quần thể là liệu cú thể cú một tương quan nào ủú giữa những biến thiờn ủộc lập, hoặc giả cỏc số hạng của hồi quy là khụng tớnh cộng ủược. Về thực chất, cú thể khắc phục cỏc khú khăn ủú bằng cỏch phõn tớch những thành phần chớnh. Nhưng vấn ủề lại quỏ phức tạp ủối với việc xỏc ủịnh cỏc quy tắc chớnh xỏc, phự hợp cho phõn tớch số liệu thực ủịa.
Trong một chừng mực nhất ủịnh, khi nghiờn cứu biến ủộng số lượng cụn trựng trong cỏc thế hệ kế tiếp nhau thỡ phương trỡnh sau ủõy sẽ thớch hợp hơn:
logNn+1 = logNn + logF Ờ Kn (2) Kn = k1 + k2 + k3 + k4 + k5 + k6
Ở ủõy, k1, k2,... - giỏ trị k của thế hệ Kn; - tỉ lệ chết trong cả thế hệ; F - tốc ủộ tăng trưởng của quần thể. Khi phõn tớch bằng ủồ thị thường xõy dựng phương trỡnh (2) với giỏ trị k ủược tớnh theo giả thiết ủú là tổng của cỏc k bằng K.
đối với từng giỏ trị k, nếu hoàn chỉnh ủược mụ hỡnh mang tớnh chất sinh học ủầy ủủ thỡ khi ghộp hai phương trỡnh (1) và (2) với nhau, sẽ nhận ủược mụ hỡnh biến ủộng số lượng quần thể. Những mụ hỡnh này chắc chắn sẽ thớch hợp cho việc ỏp dụng cỏc biện phỏp phũng trừ cụn trựng cú hại ủem lại hiệu quả cao.
3.3.6. đa dạng sinh học của cỏc loài sinh vật chõn khớp trong cỏc hệ sinh thỏi nụng nghiệp nụng nghiệp
đa dạng loài chõn ủốt cú mối quan hệ ủồng thuận với ủa dạng cõy trồng trong cỏc hệ sinh thỏi nụng nghiệp. Càng nhiều chủng loại cõy trồng trong một hệ canh tỏc thỡ càng thu hỳt nhiều loài cụn trựng ăn thực vật và như vậy ủa dạng cỏc loài bắt mồi và ký sinh càng cao hơn (Hỡnh 4.2). Tớnh ủa dạng, phong phỳ hơn cú thể ủúng một vai trũ chớnh trong việc tối ưu húa cỏc quỏ trỡnh và chức năng của cỏc hệ sinh thỏi nụng nghiệp.
Hỡnh 3.2. Quan hệ giữa thực vật, ủa dạng loài chõn khớp và cỏc quỏ trỡnh hệ
sinh thỏi nụng nghiệp.
độủậm mũi tờn chỉ lượng thụng tin tương ủối thu ủược, thớ dụ về phản ứng của cỏc quần thể ăn thực vật ủối với sự phong phỳ của cỏc loài thực vật ủược nghiờn cứu
khỏc hơn so với chiều ngược lại
Đa dạng các loài thiên địch (vật ăn thịt, bắt mồi, ký sinh, nấm bệnh)
Đa dạng các loài ăn thực vật
Các quá trình của hệ sinh thái nông nghiệp
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Giỏo trỡnh Biện phỏp sinh học trong Bảo vệ thực vậtẦẦ 50 Kết quả nghiờn cứu ủó cú những cơ sở khoa học bổ sung cho luận ủiểm rằng hệ thống cõy trồng càng ủa dạng húa thỡ càng tăng ủược tớnh ủa dạng của cỏc loài chõn ủốt cú lợi:
1. Lý thuyết về sự khỏc biệt tớnh di truyền: Cỏc sinh cảnh cõy trồng ủa dạng về cơ cấu sẽ tạo ủiều kiện cho nhiều loài hơn so với cỏc sinh cảnh ủơn giản. Về cấu trỳc, sự phong phỳ cỏc loài thực vật và tiếp theo là cỏc loài ăn thực vật, cỏc loài ăn thịt, ký sinh, nấm và vi sinh vật khỏc sẽ tạo nờn sự khỏc biệt nhiều hơn về di truyền, tạo nguồn sinh khối lớn hơn, tạo nờn lưới dinh dưỡng phức tạp và bền vững hơn, tạo khả năng chống chịu ủối với sự biến ủổi của cỏc yếu tố mụi trường cao hơn so với phương thức canh tỏc ủộc canh cú cấu trỳc ủơn giản trờn một vựng. Rừ ràng là cả ủa dạng sinh học loài lẫn ủa dạng cấu trỳc ủều quan trọng trong việc xỏc lập nờn sự ủa dạng cỏc loài cụn trựng thiờn ủịch của sõu hại. 2. Lý thuyết về sự bắt mồi: Khi càng cú nhiều loài bắt mồi và ký sinh trong cỏc tập
ủoàn cõy trồng sẽ làm giảm mật ủộ vật mồi là cỏc loài sõu hại ủến một mức thấp nhất dưới mức ngưỡng gõy thiệt hại kinh tế. Khi mật ủộ vật mồi giảm thỡ số lượng của thiờn ủịch cũng giảm theo và nếu cú sự ủột biến về cỏc yếu tố sinh thỏi thỡ rủi ro phỏt dịch sõu bệnh là khú kiểm soỏt.
3. Lý thuyết về năng suất: Cỏc nghiờn cứu cho thấy trong một số trường hợp ủa canh mang lại năng suất cao hơn so với ủộc canh. Năng suất cao hơn này cú thể tạo ra ủa dạng chõn ủốt cao hơn khi số lượng nguồn thức ăn sẵn cú cho cỏc loài ăn thực vật và tiếp ủú là thiờn ủịch tăng lờn.
4. Lý thuyết về tớnh ổn ủịnh và phõn bổ tài nguyờn theo thời gian: Lý thuyết này giả ủịnh rằng năng suất sơ cấp ổn ủịnh hơn và cú thể dự ủoỏn ủược trong nền nụng nghiệp ủa canh so với nền nụng nghiệp ủộc canh. Sự ổn ủịnh sản xuất này cựng với tớnh khỏc biệt di truyền về mặt khụng gian giữa cỏc ủồng ruộng phức tạp sẽ khiến cỏc loài sõu hại bị phõn chia theo khụng gian và thời gian tạo ra sự cựng tồn tại của nhiều loài sõu bệnh hại.
Cần phải cú những nghiờn cứu sõu hơn ủể xỏc ủịnh xem liệu sự ủa dạng loài cụn trựng cú ủi liền với ủa dạng thực vật và năng suất của cỏc quần xó thực vật hay ủơn thuần chỉ phản ỏnh tớnh khỏc biệt di truyền về khụng gian xuất hiện do sự tổ hợp cỏc cõy trồng theo cỏc cơ cấu khỏc nhau.
Một vài yếu tố mụi trường ảnh hưởng ủến sự ủa dạng sinh học, sự phong phỳ và hoạt ủộng của cỏc loài sinh vật ký sinh và bắt mồi trong cỏc hệ sinh thỏi nụng nghiệp ủú là: Cỏc ủiều kiện vi khớ hậu, tớnh sẵn cú thức ăn (nước, vật chủ, vật bắt mồi, phấn hoa, mật hoa), nhu cầu về sinh cảnh (nơi trỳ ngụ, làm tổ, nơi sinh sản), cạnh tranh trong và giữa cỏc loài sinh vật. Tỏc ủộng của mỗi yếu tố mụi trường thay ủổi theo cơ cấu cõy trồng về khụng gian, thời gian và mức ủộ thõm canh vỡ những ủặc ủiểm này tỏc ủộng ủến sự khỏc biệt về tớnh di truyền trong cỏc hệ sinh thỏi nụng nghiệp theo nhiều cỏch.
Mặc dự cỏc loài thiờn ủịch dường như thay ủổi cỏch phản ứng một cỏch rộng rói với cơ cấu cõy trồng, mật ủộ và sự phỏt tỏn. Cỏc bằng chứng thực nghiệm cho thấy cỏc thụng số cấu trỳc của cỏc hệ sinh thỏi nụng nghiệp (ủa dạng cõy trồng, mức ủộ ủầu tư) cú ảnh hưởng ủến ủộng học và ủa dạng của cỏc loài bắt mồi và ký sinh. Một vài trong số cỏc thụng số này cú liờn quan ủến ủa dạng sinh học và hầu hết khụng thể quản lý ủược (mựa màng kộo theo ủa dạng cỏ dại, ủa dạng gen). Dựa trờn những thụng tin cú ủược, ủa dạng sinh học cỏc loài thiờn ủịch cú thể ủược tăng cường và phỏt huy hiệu quả bằng cỏch:
- đưa một loạt loài ký sinh và vật bắt mồi nhập cư bằng cỏch nhõn nuụi và phúng thớch hàng loạt.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Giỏo trỡnh Biện phỏp sinh học trong Bảo vệ thực vậtẦẦ 51 - Cung cấp thờm cỏc nguồn thức ăn phụ và vật chủ phụ ngoài vật chủ/vật mồi
chớnh.
- Tăng cường ủa dạng thực vật trong và xung quanh ủồng ruộng.
- Tạo sức ủề khỏng cao cho cõy chủ bằng cỏch gieo trồng cỏc giống cõy tốt, chăm súc ủỳng kỹ thuật, sử dụng hợp lý cỏc chất kớch thớch tăng trưởng.
- Sử dụng cỏc húa chất xua ủuổi, chất gõy ngỏn ủể thay ủổi tập tớnh dinh dưỡng của cỏc loài sõu hại và hấp dẫn thiờn ủịch.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cục Bảo vệ Mụi trường, 2004. đa dạng Sinh học và Bảo tồn. Cục Bảo vệ Mụi trường, Hà Nội. 280 trang.
2. Viktorov G.A 1967. Cỏc vấn ủề biến ủộng số lượng cụn trựng, trường hợp cỏc loài bọ xớt hại. NXB Khoa học Matxcơva. 249. (tiếng Nga)
3. Vũ Quang Cụn, 1992. Quan hệ vật chủ - vật ký sinh sõu hại lỳa, thuộc bộ cỏnh vảy và cỏc loài ký sinh của chỳng ở Việt Nam, 226 trang (tiếng Nga).
4. Phạm Bỡnh Quyền, 1988. Phũng trừ cụn trựng gõy hại bằng cỏc yếu tố sinh học, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 55 trang.
5. Phạm Bỡnh Quyền, 1992. Integrated method for rice pest control in the Rive Delta North Vietnam. 19 Int Congr. Entomol BeiJin, June 28 - July 4. Proc. Abstr. Beifing. 391 trang.
6. Phạm Bỡnh Quyền, 2003. Hệ sinh thỏi nụng nghiệp và phỏt triển bền vững. NXB đại học Quốc gia Hà Nội, 174 trang.
7. Phạm Bỡnh Quyền, 2005. Sinh thỏi học Cụn trựng, Nhà Xuất bản Giỏo dục Hà Nội. 164 trang.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Giỏo trỡnh Biện phỏp sinh học trong Bảo vệ thực vậtẦẦ 52
Chương IV. MỘT SỐ THÀNH TỰU CỦA BIỆN PHÁP SINH HỌC
1. THÀNH TỰU CỦA BIỆN PHÁP SINH HỌC
Theo kinh nghiệm của nụng dõn Trung quốc, người trồng cõy cú mỳi ở vựng địa Trung Hải ủó biết sử dụng loài kiến bắt mồi Oecophylla smaragdia Fabricius phũng chống sõu ăn lỏ cam (Mc Cook 1882, Clausen 1966).
Ngay từ thời xa xưa người trồng chà là ở Ả rập ủó nhõn nuụi kiến bắt mồi ủể phũng chống kiến ăn cõy chà là. đõy cũng ủược coi là những trường hợp ủầu tiờn con người biết sử dụng kẻ thự tự nhiờn (thiờn ủịch) với mục ủớch của biện phỏp sinh học. Họ biết phõn biệt cỏc loài kiến dựa trờn tập tớnh ăn của chỳng.
Vallisnieri (1661-1730) là người Italia ủầu tiờn ủề nghị sử dụng ong ký sinh
Apanteles glomeratus Linneaus phũng chống bướm trắng hại cải Pieris rapae
Linneaus (Doutt 1964). Tiếp theo ủú, vào những năm ủầu của thế kỷ 18 nhiều bỏo cỏo ủó ủề cập ủến tập tớnh ký sinh của một số loài cụn trựng; cỏc tỏc giả cho rằng nhiều loài thiờn ủịch cú thể ủược sử dụng như tỏc nhõn quan trọng phũng chống sõu hại cõy trồng. Quan ủiểm này ủược tồn tại qua nhiều thế kỷ tới ngày nay. Hầu hết những ủề nghị ủầu tiờn sử dụng cụn trựng ký sinh trong biện phỏp sinh học phũng chống sõu hại cõy trồng ủều bắt nguồn từ người chõu Âu. Chẳng hạn:
− E. Darwin (1988) ủó ghi nhận sự tấn cụng sõu non bướm trắng hại cải Pieris rapae Linneaus của một loài ong Cự họ Ichneumonidae bằng cỏch ong ủẻ trứng vào mặt lưng sõu non bướm trắng (Doutt 1964).