4. Tính ăn của côn trùng trên thực vật
4.1. Côn trùng kiểu miệng nhai:
Gặp ở bộ Cánh thẳng (Orthoptera), ấu trùng bộ Cánh vảy (Lepidoptera) và bộ Cánh màng (Hymenoptera), khi ăn phá trên cây trồng thường gây ra những tổn thương cơ giới, nhóm này có thể tấn cơng trên nhiều bộ phận của cây nhưng đa số gây hại trên lá, lá bị hại nhiều khi chỉ còn gân lá, hoặc bị cắn lủng từng lỗ, hoặc bị ăn hoàn toàn nếu ấu trùng ở vào giai đoạn tuổi lớn; những cơn trùng có kích thước nhỏ có thể chỉ gặm một phần của biểu bì hoặc ăn phần xanh giữa các gân lá, nhưng những con có kích thước lớn hơn có thể ăn tồn bộ lá.
4.2. Cơn trùng kiểu miệng hút hoặc chích hút:
Tấn cơng trên nhiều bộ phận của cây làm các bộ phận bị chích hút biến dạng, khơ, héo, úa vàng. Cây bị cơn trùng chích hút phá hại thường khó phát hiện thấy ở bên ngồi, thường ở các vết chích có những đốm nhỏ (nâu, vàng, đỏ, đen,...). Nếu chích thân, cành cũng có thể làm cho cành khơ và chết, cây phát triển kém, cịi cọc.
Cơn trùng kiểu miệng chích hút bao gồm các loại rầy, bọ xít, các loại rệp dính,... những loại này mặc dù kích thước rất nhỏ nhưng có thể hiện diện với mật số rất cao, bám vào vỏ cây, vỏ cành, cuống trái,... để chích hút, từ đó có thể làm cho các bộ phận này bị chết khô đi. Rầy mềm khi tấn công trên đọt non, lá non có thể làm cho đọt và lá biến dạng cong queo, nếu chích trên trái non có thể làm cho trái bị cịi và rụng.
Có nhiều loại cơn trùng lại sinh sống và tấn công chủ yếu bên trong mơ cây bằng cách đục lịn trong lá, đục cành, thân, rễ và trái. Chỉ riêng tại Hoa Kỳ đã có trên 750 lồi cơn trùng đục lịn trong lá thuộc bộ Cánh vẩy (400 loài thuộc 17 họ), bộ 2 cánh (300 loài thuộc 4 họ), bộ Cánh màng (chủ yếu ở phụ bộ Symphyta thuộc nhóm ong ăn lá), bộ Cánh cứng (khoảng 50 loài thuộc các họ Chrysomelidae, Buprestidae và Curculionidae).
Rất nhiều lồi cơn trùng, chủ yếu là ấu trùng của các loại ngài bộ Cánh vảy (Lepidoptera) và bộ Cánh cứng (Coleoptera) đục vào thân, cành và có thể làm cho thân cành sau đó bị chết. Một số loại khác như ấu trùng của các loại ngài, ruồi và cánh cứng cũng có thể đục trái, hạt. Bên cạnh đó, những loại cây thân gỗ, đa niên cũng thường xuyên bị các loại côn trùng thuộc bộ Cánh cứng tấn công như Cerambycidae, Buprestidae, Scolytidae, Curculionidae, và một số loại sâu thuộc bộ Cánh vảy (Cossidae), kiến và mối đục vào trong phần gỗ.
Nhiều lồi cơn trùng khi cắn phá hoặc chích hút trên cây trồng cịn tiết ra những hóa chất độc vào cây làm cây phát triển khơng bình thường và có thể gây ra những mụt, bướu. Bướu có thể hiện diện trên các bộ phận khác nhau của cây,
ở các vị trí khác nhau, trên từng loại cây khác nhau. Mỗi bướu có thể chứa từ một đến nhiều cơn trùng. Trong một số trường hợp khác, tác động đẻ trứng vào mơ cây cũng gây ra sự kích thích từ đó đã gây ra sự tạo thành bướu. Bướu của một số lồi cơn trùng thường có một lỗ thơng ra với bên ngoài (bộ Cánh đều hoặc nhện đỏ) hoặc hồn tồn kín khơng có lỗ thơng với bên ngồi (như ấu trùng bộ Cánh vảy). Có tất cả 5 bộ thuộc lớp cơn trùng có thể gây ra hiện tượng bướu trên cây: bộ Diptera (chủ yếu là họ Cecidomyidae, Tephritidae, và Agromyzidae), bộ Hymenoptera (với các họ như Cynipidae, một vài loại thuộc tổng họ Chalcidoidae và họ Tenthredinidae).
5. Hiện tượng ngừng phát dục
Đối với những sự thay đổi bất lợi có tính chất cục bộ và tạm thời như nhiệt độ đột nhiên quá nóng hoặc quá lạnh, ẩm độ đột nhiên quá cao hay quá thấp, thiếu thức ăn, số lượng cá thể trong quần thể đột nhiên gia tăng quá nhiều …., cơn trùng có thể thích ứng bằng cách ngay tức thời chuyển sang trạng thái ngừng hoạt động (hôn mê hay ngất lịm) hoặc di chuyển ra khỏi vùng có điều kiện mơi trường bất lợi. Trong trường hợp hôn mê hay ngất lịm, nếu điều kiện bất lợi kéo dài có thể gây chết hàng loạt cho cơn trùng.
Đối với những sự thay đổi bất lợi có tính chất chu kỳ hay theo mùa (có thể dự đốn được) như nhiệt độ lạnh trong mùa đơng ở những vùng ơn đới, nhiệt độ nóng hay sự khơ hạn trong mùa hè ở những vùng nhiệt đới và sa mạc, cơn trùng thích ứng bằng những tiến trình thay đổi dần trong hành vi hoặc các hoạt động sinh lý của cơ thể. Các hình thức chính giúp cơn trùng thích ứng với những điều kiện bất lợi của môi trường theo mùa là sự ngủ nghỉ và di cư.
5.1. Sự ngủ nghỉ (Dormancy)
Ngủ nghỉ được định nghĩa là một giai đoạn trong vòng đời mà côn trùng gần như tạm ngừng phát dục và phát triển dưới sự kiểm sốt của các điều kiện mơi trường. Trong giai đoạn ngủ nghỉ, tất cả các phản ứng chuyển hóa của cơ thể được giảm xuống mức thấp nhất, do đó sự tiêu tốn năng lượng của cơ thể cũng ở mức thấp nhất. Khác với sự ngất lịm và hôn mê, sự ngủ nghỉ là một hành vi thích ứng có tính chuẩn bị được dùng để đối phó với điều kiện khắc nghiệt có thể dự đốn được (predictable) của môi trường. Nhờ sự ngủ nghỉ, cơn trùng có thể tồn tại một thời gian rất dài trong điều kiện mơi trường khơng thuận lợi. Nhộng của lồi xén tóc Eburia quadrigeminata (Cerambycidae: Coleoptera) tồn tại trong gỗ cây bu-lô làm kệ sách vẫn có thể vũ hóa thành thành trùng sau gần 40 năm.
Sự ngủ nghỉ có thể xảy ra ở các giai đoạn khác nhau tùy theo lồi cơn trùng. Các loài thuộc bộ cánh thẳng (Orthoptera) thường ngủ nghỉ ở giai đoạn trứng; các loài thuộc bộ cánh vảy (Lepiodoptera) thường ngủ nghỉ ở giai đoạn ấu trùng tuổi cuối; các loài thuộc bộ cánh cứng (Coleoptera) thường ngủ nghỉ ở giai đoạn nhộng; các loài bọ xít (Heteroptera) và ong (Hymenoptera) thường ngủ nghỉ vào giai đoạn trưởng thành. Ngoài ra, một số lồi cơn trùng có kiểu ngủ nghỉ tự chọn như lồi sâu hại bắp cải phân bố ở miền Nam Trung Quốc có thể ngủ nghỉ ở tất cả các giai đoạn trong vịng đời; một số cá thể của lồi bọ xít Picromerus bidens L. ngủ hè trong giai đoạn trưởng thành và ngủ đông trong giai đoạn trứng.
Sự ngủ nghỉ có thể xảy ra ở bốn mùa trong năm và được chia thành hai dạng chính: ngủ nghỉ khơng bắt buộc (facultative dormancy) và ngủ nghỉ bắt buộc (obligatory dormancy):
a) Sự ngủ nghỉ không bắt buộc
Hình thức ngủ nghỉ này khơng mang tính chất theo giai đoạn, độ dài ngắn của sự ngủ nghỉ tùy thuộc vào điều kiện môi trường. Côn trùng ngủ nghỉ sẽ hoạt động trở lại khi điều kiện môi trường trở nên thuận lợi. Ở miền Bắc nước ta, các lồi bọ rùa thiên địch thường chọn nơi kín đáo để trú ngụ và ngừng hoạt động hàng tháng liền trong điều kiện nhiệt độ thời tiết lạnh mùa đông. Khi gặp nhiệt độ thời tiết ấm chúng sẽ hoạt động tìm mồi và trở lại ngủ nghỉ khi nhiệt độ thời tiết lạnh.
b) Sự ngủ nghỉ bắt buộc
Sự ngủ nghỉ bắt buộc hay còn gọi là sự hưu miên (diapause) là hiện tượng ngủ nghỉ xảy ra theo một thời gian nhất định trong năm. Khác với sự ngủ nghỉ khơng bắt buộc, sự hưu miên có tính chất giai đoạn, nếu một vài thời điểm nào đó trong giai đoạn hưu miên mà điều kiện mơi trường trở nên thuận lợi thì sự ngủ nghỉ vẫn tiếp tục cho đến hết giai đoạn. Ở miền Bắc nước ta, các lồi bọ xít hại nhãn, vãi qua đông từ giữa tháng 10 đến tháng hai năm sau bất kể sự biến chuyển của thời tiết.
5.2. Các hình thức ngủ nghỉ
- Ngủ đơng (hibernation): là một tập qn thích ứng theo chu kỳ mùa phổ biến nhất của côn trùng ở những vùng có thời tiết lạnh mùa đơng. Trong q trình ngủ đơng, thân nhiệt của cơn trùng giảm đồng thời sự chịu lạnh tăng lên do sự gia tăng nồng độ của các chất chống lạnh (cryoprotectant) trong máu như những loại protein chống đông (antifreeze protein), glycerol, sorbitol và sucrose. Bên cạnh sự chống lạnh nhờ các cơ chế sinh lý, hầu hết côn trùng làm giảm áp lực khắc nghiệt của mơi trường bằng cách tìm những nơi trú ngụ có tính đệm nhiệt độ (khơng bị tăng giảm đột ngột) như bên trong giá thể thực vật hay trong đất để ngủ đông. Hiện tượng ngủ đơng thường gặp ở những lồi cơn trùng sống trong vùng nhiệt đới nhưng có mùa đơng lạnh.
- Ngủ hè (aestivation): ngược với ngủ đơng, ngủ hè là một tập qn thích ứng của cơn trùng để giúp chúng vượt qua điều kiện nhiệt độ quá cao, sự khô hạn hoặc sự thiếu thức ăn trong mùa hè. Hai yếu tố quan trọng kiểm soát sự ngủ hè là nhiệt độ và độ dài ngày. Ngủ hè hiện diện rất phổ biến khơng những ở những lồi côn trùng sống trong vùng nhiệt đới mà cịn hiện diện ở những lồi cơn trùng sống trong vùng ôn đới và vùng khô hạn. Loài bọ cánh cứng bắt mồi, Laricobius nigrinus (Coleoptera: Derodontidae), phân bố ở miền Đông nước Mỹ, ngủ nghỉ
trong mùa hè, khi nhiệt độ và độ dài ngày giảm vào mùa thu chúng sẽ hoạt động trở lại và hoạt động cho đến mùa xuân; một số thành trùng của lồi bọ xít bắt mồi,
(Nga) ngủ nghỉ trong mùa hè, hoạt động và đẻ trứng vào mùa thu, trứng sẽ qua đông và nở vào mùa xuân.
- Ngoài ra, một vài lồi cơn trùng ngủ nghỉ đồng thời trong cả mùa hè và mùa đơng như lồi bọ xít mai, Eurygaster integricepts Puton (Hemiptera:
Scutelleridae), phân bố ở vùng Trung Á, ngủ nghỉ trong mùa hè, hoạt động vào mùa thu, và trở lại ngủ nghỉ trong mùa đông.
6. Pheromone
Pheromone là những chất được sử dụng như những tín hiệu hóa học giữa các cá thể cùng loài, những chất này được tiết ra ngồi cơ thể cơn trùng và có thể gây ra những phản ứng chuyên biệt cho những cá thể khác cùng loài. Đơi khi chất này cịn được gọi là hormone xã hội (social hormone) hay được xem như một hệ thống thơng tin hóa học. Có lồi chỉ sản xuất một số ít pheromone, một số lồi khác lại có khả năng sản xuất nhiều hơn. Hệ thống pheromone khá phức tạp ở các lồi cơn trùng sống thành xã hội.
Thơng tin hóa học này khác với cơ quan thị giác hay thính giác. Sự truyền thông tin bởi pheromone tương đối chậm (pheromone phân tán trong khơng khí) nhưng tín hiệu của pheromone được duy trì lâu, xa và đơi khi đến 2 km hay xa hơn nữa.
Pheromone giữ vai trò trong nhiều hoạt động của đời sống côn trùng. Pheromone có thể là chất báo động, chất giúp cho cơn trùng biết và nhận ra nhau, chất hấp dẫn sinh dục, chất quyết định cho việc tụ tập lại thành đàn của côn trùng, và cũng là chất quyết định cho các loại hình cá thể (caste determination) của các côn trùng sống thành xã hội.
Chất pheromone báo động ở các loài kiến thường được tiết ra từ hàm trên hay tuyến hậu môn. Những chất hấp dẫn sinh dục thường được tiết ra từ con cái để hấp dẫn con đực. Ở các lồi kiến thì các chất sử dụng để đánh dấu đường đi được tiết ra từ hậu môn. Đối với các cơn trùng sống thành xã hội thì hormone điều khiển việc tạo nên các loại hình cá thể khác nhau bao gồm "chất chúa" (queen substance) được tiết ra từ mật của ong chúa, tương tự với những chất tác động được tiết ra từ mối và kiến và thường những chất nầy chỉ có hiệu quả khi được cơn trùng tiêu hóa trong cơ thể.
Người ta đã nghiên cứu và hiểu rõ thành phần hóa học của nhiều loại pheromone, đa số là những chất esther, acide, rượu hoặc những chuỗi dài, thẳng acetate với một cầu đơi. Sau đây là cơng thức hóa học của một số pheromone dục tính ở một số lồi cơn trùng:
- Sâu đo cải bắp Trichoplusia ni (Hubner): Cis-7-dodecen-1-ol acetate. - Mọt Dendroctonus pseudotsugae (Scolytidae) 3-methyl-2-
cyclohexen-1-one- 1,5 dimethyl 6,8-dioxabicyclo (3,2,1) octane
* Khả năng của việc sử dụng pheromone trong nông nghiệp
Nhiều loại pheromone đã được sử dụng để phịng trị cơn trùng trong nông nghiệp, đặc biệt là những pheromone dục tính hay pheromone hấp dẫn sinh dục. Do tính hấp dẫn của nó đối với cá thể cùng lồi, cho nên người ta đã sử dụng pheromone nhằm:
- Phát hiện sự hiện diện của cơn trùng (dự tính, dự báo) - Xác định vùng nhiễm côn trùng.
- Gây hỏa mù về sinh dục, trong trường hợp này con đực khơng có khả năng phát hiện con cái, do đó con cái sẽ khơng được thụ tinh, khơng thể sinh sản.
- Theo dõi mật số côn trùng.
- Hấp dẫn côn trùng đến những vùng nhất định, sau đó xử lý thuốc.
Để thực hiện những mục tiêu trên, đầu tiên người ta đã sử dụng những con cái chưa thụ tinh cho vào những bẫy lưới có qt chất dính hoặc sử dụng những tờ giấy có thấm các dung mơi có chứa những phần cà từ phần bụng của con cái để hấp dẫn con đực. Nhưng những kết quả tốt chỉ đạt được khi con người thành công trong việc tổng hợp những chất pheromone có tính chất tương tự với pheromone tự nhiên.
Tại Anh, Pháp, Mỹ, Đức, nhiều sản phẩm pheromone tổng hợp đã được cơng nghiệp hóa từ gần 20 năm nay, chủ yếu là để phát hiện và dự tính dự báo. Riêng tại Pháp, pheromone tổng hợp đã được sử dụng để dự tính dự báo cho trên 25 loại côn trùng gây hại phổ biến cho nhiều loại cây trồng. Tuy nhiên cũng giống như các chế phẩm sinh học khác, việc sản xuất cũng như việc sử dụng pheromone tổng hợp cũng còn giới hạn do chất lượng sản phẩm còn kém, giá cao, thời gian bảo quản để sử dụng ngắn. Ngồi ra để việc sử dụng có hiệu quả, cần phải biết rõ các đặc tính sinh học, sinh thái của các đối tượng gây hại mà người ta muốn xử lý, ngoài ra hiệu quả cũng tùy thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường nơi sử dụng.
7. Sự kháng thuốc ở các lồi cơn trùng
7. 1. Sơ lược về tình hình kháng thuốc của cơn trùng trong và ngồi nước
Sự sử dụng phổ biến những loại thuốc trừ sâu tổng hợp trong nhiều năm qua đã gặp phải một vấn đề trầm trọng: đó là sự xuất hiện những lồi cơn trùng kháng thuốc. Sự kháng thuốc DDT của các loại ruồi nhà đã được ghi nhận đầu tiên tại
loại ruồi này lại tiếp tục kháng các nhóm gamma-BHC, aldrin, dieldrin và cả nhóm thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ.
Bên cạnh nhóm ruồi nhà, nhiều loại côn trùng và động vật nhỏ gây hại khác cũng đã được ghi nhận là đã kháng nhiều loại thuốc, năm 1947, chỉ một năm sau khi sử dụng thuốc Parathion để trị nhện đỏ thì nhiều lồi thuộc nhóm này đã trở nên kháng parathion tại Hoa Kỳ.
Khi cường độ sử dụng các loại thuốc hóa học ngày càng tăng thì số lượng cơn trùng kháng thuốc cũng gia tăng rõ rệt, từ 224 loài năm 1970, đến 364 lồi năm 1975, số lượng cơn trùng kháng thuốc đã gia tăng đến 428 loài vào năm 1980, với 260 lồi gây hại trong nơng nghiệp và 168 lồi ký sinh trên người và động vật, những con số này chắc chắn là còn rất thấp so với con số thật vì tính kháng của nhiều lồi cơn trùng chưa được nghiên cứu đầy đủ hoặc chưa được phổ biến trên sách báo, tài liệu, thông tin khoa học.
Động vật thuộc ngành Arthropoda kháng thuốc được ghi nhận trong 16 bộ phân bố như sau: Acarina, 53 loài (12,4 %), Anoplura, 6 loài (1,4 %), Coleoptera, 64 loài (14,9 %), Dermaptera, một loài (0,02 %), Diptera, 153 loài (36,7 %), Ephemeroptera, hai loài (0,05 %), Hemiptera, 20 loài (4,7%), Homoptera, 42 loài (9,8 %), Hymeno ptera, ba loài (0,07%), Lepidoptera, 64 loài (14,9%), Mallophaga, 2 loài (0,05%), Orthoptera, 3 loài (<0,01 %), Siphonoptera, 8 loài (1,9 %) và Thysanoptera, 7 loài (1,6 %) (Goerghiou, 1981).
Các kết quả nghiên cứu cũng đã cho thấy, tính kháng thuốc của côn trùng xảy ra với hầu hết các loại thuốc trừ sâu và có nhiều trường hợp cơn trùng kháng cả với các chất như chất tiệt trùng hóa học, kháng sinh, độc tố vi khuẩn và nhiều lồi có thể kháng với nhiều loại thuốc khác nhau, chẳng hạn như ở Đan Mạch, các loại ruồi nhà đã kháng được 11 loại thuốc khác nhau, và sâu tơ (Plutella xylostella