فرمون‌

فرمون ها و کاربرد آنها در بیوکنترل (فرومون ها و کاربرد آنها در کنترل زیستی) موضوعی جذاب است که علم فرومون ها و اصول کنترل زیستی را برای مدیریت آفات و ترویج کشاورزی پایدار ترکیب می کند. در این صفحه به بررسی دنیای فرمون ها، نقش آنها در ارتباط بین موجودات و نحوه استفاده از آنها در استراتژی های بیوکنترل می پردازیم. 

فرمون چیست؟ 

حشرات از طریق صدا و مواد شیمیایی ارتباط برقرار می کنند و برخی حتی از فلاش نور استفاده می کنند. حشرات این کار را به چند دلیل زیر انجام می دهند: 

• برای یافتن جفت
• هدایت حشرات دیگر به سمت غذا و سایر منابع
• برای تنظیم توزیع آنها
• هشدار دادن به دیگران از خطر
• تقلید یا فریب دادن
• و احتمالاً به دلایلی که هنوز کشف نشده اند.

سیگنال های شیمیایی توسط حشره شناسان و شیمیدانان مورد مطالعه قرار گرفته است و اغلب در مدیریت حشرات آفات استفاده می شوند.

ترکیبات شیمیایی که حشرات برای برقراری ارتباط از آنها استفاده می کنند، فرمون نامیده می شوند. استفاده از فرمون در مدیریت حشرات سازگار با محیط زیست است و به طور گسترده در تولید محصولات ارگانیک، جنگلداری، مواد غذایی انباری و مدیریت آفات خارجی  (exotic pest) استفاده می شود. فرمون ها مواد شیمیایی غیر سمی و زیست تخریب پذیر هستند که برای تغییر رفتار حشرات خاص استفاده می شوند و هیچ تاثیری بر سایر حشرات و موجودات غیر هدف ندارند.

فرمون ها چگونه کشف شدند؟

استفاده از فرومون ها در مدیریت حشرات با کشف فرمونی آغاز می شود که رفتار تغذیه یا جفت گیری را تغییر می دهد. حشره شناسان در همکاری با دانشمندان دیگر، فرومون های خاصی را استخراج می کنند و شیمیدان ها نحوه تکثیر و تولید تجاری آنها را مشخص می کنند.

در شاخک حشرات گیرنده هایی وجود دارد که حضور فرمون ها را در محیط حس می کنند. دوام سیگنال های فرمون از زمان بسیار کوتاه تا چند روز متغیر است. فرمون هایی که داوم و ماندگاری طولانی مدت دارند، توسط حشرات برای مشخص کردن مرزهای قلمرو یا منابع غذایی استفاده می شود. فرمون‌های کوتاه‌مدت یک پیام فوری مانند هشدار کوتاه‌مدت در مورد خطر یا یک دوره کوتاه آمادگی باروری ارائه می‌کنند.

نمونه ای از رفتارهای ناشی از فرمون که ممکن است مشاهده کرده باشید، تجمع کفشدوزک در نوک کوه ها در طول ماه های تابستان است. آنها به فرمون تجمع پاسخ می دهند و این کار را برای فرار از گرما و ماندن در کنار هم انجام می دهند. مورچه ها همچنین از فرمون ها برای ردیابی یکدیگر استفاده می کنند. 

آشنایی با شیمی فرومون

فرومون‌ها معمولاً ترکیبات آلی پیچیده‌ای هستند که می‌توانند بر اساس ساختار شیمیایی خود به کلاس‌های مختلفی دسته‌بندی شوند. رایج ترین فرومون ها از نظر نحوه عملکرد عبارتند از:

• فرمون‌های جنسی (Sex Pheromones): این فرمون‌ها در جذب جفت و تسهیل رفتارهای باروری نقش دارند.
• فرومون‌های تجمعی (Aggregation Pheromones): فرومون‌های تجمعی افراد یک گونه را به یک مکان مشترک مانند منابع غذایی یا پناهگاه‌ها جذب می‌کنند.
• فرومون های اعلام خطر (Alarm Pheromones): فرومون های هشدار دهنده در پاسخ به یک تهدید یا خطر آزاد می شوند و به افراد نزدیک هشدار می دهند که اقدامات دفاعی انجام دهند.
• فرومون های ردیابی (Trail Pheromones): فرمون های دنباله دار توسط حشرات اجتماعی برای برقراری ارتباط اطلاعات جهت دار، مانند مسیرهای جستجو یا مکان های لانه استفاده می شوند.

دریافت و سیگنال دهی فرمون

موجودات دارای گیرنده های حسی ویژه ای هستند که سیگنال های فرمون را شناسایی و تفسیر می کنند. در حشرات، این گیرنده ها اغلب روی زائده های تخصصی مانند شاخک قرار دارند. هنگامی که یک مولکول فرمون به گیرنده مربوطه خود متصل می شود، باعث ایجاد یک سری واکنش های بیوشیمیایی می شود که در نهایت منجر به یک پاسخ رفتاری می شود.

نقش فرومون ها در کنترل بیولوژیک

کنترل بیولوژیک به استفاده از موجودات زنده یا محصولات طبیعی آنها برای سرکوب جمعیت آفات و به حداقل رساندن خسارت به محصول اشاره دارد. فرومون ها با برهم زدن الگوهای جفت گیری و رفتار آفات هدف، نقش مهمی در استراتژی های بیوکنترل ایفا می کنند. با تداخل در توانایی آفات برای یافتن جفت، کنترل بیولوژیک آفات با استفاده از فرمون ها، روش سازگار با محیط زیست جایگزین سموم شیمیایی سنتی ارائه می‌کنند.

تله های فرمونی: نظارت و به دام انداختن انبوه

تله های فرمونی بطور گسترده در برنامه های مدیریت یکپارچه آفات (IPM) برای نظارت بر جمعیت آفات و تصمیم گیری آگاهانه مدیریت استفاده می شود. این تله‌ها حاوی لور هستند که با انتشار فرمون‌های مصنوعی، آفات نر را جذب کرده و از جفت شدن آن‌ها با ماده‌ها جلوگیری می‌کند. با نظارت بر صید تله، کشاورزان و متخصصان کنترل آفات می توانند اندازه جمعیت و سطح فعالیت آفات را تعیین کنند و به آنها اجازه دهند در صورت لزوم اقدام به موقع انجام دهند.

شکار انبوه یکی دیگر از کاربردهای فرومون ها در کنترل زیستی است. با استقرار تعداد زیادی تله فرمونی در یک منطقه، می توان بخش قابل توجهی از جمعیت آفات نر را گرفت و به طور موثر فرصت های جفت گیری را کاهش داد. این رویکرد می تواند به کاهش جمعیت آفات در طول زمان منجر شود و نیاز به آفت کش های شیمیایی را به حداقل برساند و سیستم کشاورزی پایدار تر را ارتقا دهد.

اخلال در جفت گیری: یک رویکرد هدفمند

اخلال در جفت گیری یک تکنیک مبتنی بر فرمون است که هدف آن مختل کردن فرآیند جفت گیری آفات از طریق اشباع کردن محیط با فرمون های مصنوعی است. آفات نر با آزاد کردن غلظت بالایی از فرمون های جنسی ماده، گیج می شوند و نمی توانند ماده ها را برای جفت گیری پیدا کنند. این تکنیک بسیار خاص و سازگار با محیط زیست است زیرا فقط گونه های آفت مورد علاقه را هدف قرار می دهد و حشرات مفید را بدون آسیب می گذارد.

ثابت شده است که اختلال در جفت گیری در کنترل آفات با سیستم جفت گیری بسیار خاص، مانند گونه های خاص پروانه، موثر است. با اجرای استراتژی های اختلال جفت گیری، کشاورزان می توانند به میزان قابل توجهی استفاده از حشره کش های معمولی را کاهش دهند، شکارچیان طبیعی را حفظ کنند و تعادل را در اکوسیستم حفظ کنند.

فرمون ها و کاربرد آنها در بیوکنترل

فرومون ها سیگنال های شیمیایی هستند که موجودات زنده برای برقراری ارتباط با افراد یک گونه منتشر می کنند. این پیام‌رسان‌های شیمیایی نقش مهمی در فرآیندهای بیولوژیکی مختلف از جمله جفت‌گیری، مشخص کردن قلمرو و علامت هشدار دارند. فرمون ها و کاربرد آنها در بیوکنترل بر استفاده از قدرت فرمون ها برای مدیریت آفات و حفاظت از محصولات تمرکز دارد.

سه کاربرد اصلی از فرومون ها در مدیریت آفات وجود دارد.

• نظارت بر جمعیت حشرات
• به دام انداختن یا شکار انبوه حشرات
• اختلال در جفت گیری

رایج ترین کاربرد آن، نظارت بر جمعیت حشرات برای تعیین وجود یا عدم حضور آنها در یک منطقه است. مدیران مزرعه از این طریق مشخص می کنند که آیا زمان سمپاشی مناسب است یا خیر جمعیت آفت به حدی نیست که نیاز به کنترل شیمیایی باشد. 

این عملکرد نظارتی، سنگ بنا مدیریت یکپارچه آفات (IPM) است. نظارت به طور گسترده در کنترل آفات شهری سوسک ها، در مدیریت آفات غلات انباری یا مراکز توزیع آرد و سایر مواد غذایی، و برای ردیابی گسترش جهانی آفات خارجی مانند سوسری آسیایی Blattella asahinai ، سوسک زبان گنجشک Agrilus planipennis و غیره استفاده می شود. تله های فرمونی در حال حاضر برای نظارت بر حرکت آفات حشرات خارجی در اکثر بنادر اصلی ورودی استفاده می شود.

دومین کاربرد عمده فرمون ها شکار انبوه حشرات با هدف حذف تعداد زیادی از حشرات مولد و تغذیه کننده است. کاهش عظیم در تراکم جمعیت حشرات آفت در نهایت به خسارت کمتر به میوه ها، محصولات و منابع غذایی انسان کمک می کند. تله‌گذاری انبوه با سوسک‌های پوستخوار کاج (Orthotomicus erosus) مورد بررسی قرار گرفته و منجر به جذب میلیون‌ها حشره بطور خاص به داخل تله‌ها و دوری از درختان شده است. شکار انبوه تا حدودی در کنترل شب پره در باغات سیب و گلابی موفق بوده است.

سومین کاربرد فرمون اخلال در جفت گیری است. در این روش از فرمون ها برای گیج کردن حشرات در طول جفت گیری با هدف کاهش جمعیت آینده استفاده می شود. این تکنیک اخلال در جفت گیری نامیده می شود. از این شیوه معمولاً برای مدیریت کرم سیب استفاده می‌شود. فرمون در تله های مخصوص قرار داده می شود. همچنین از ژل آغشته به فرمون در مکان‌های استراتژیک در سراسر باغ‌های سیب و گلابی استفاده می‌شود. در یک فناوری جدیدتر از قوطی‌های اسپری استفاده می‌کند که در زمان سحر و غروب، یعنی زمان اوج فعالیت شب پره کرم سیم، فعال می‌شوند. هر پاف اسپری معادل 10000 پروانه ماده آزاد می‌کند و باعث می‌شود پروانه‌های نر دیوانه‌وار به هر طرف پرواز کنند و فکر می‌کنند که یک حشره ماده پذیرا جفت گیری را پیدا کرده‌اند.

مزیت نهایی استفاده از فرمون ها در مدیریت حشرات این است که برای حشرات، ارگانیسم های غیر هدف و محیط غیر سمی هستند. این امر استفاده از آنها را ایمن می‌کند و به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا زمان بهتری برای استفاده از سایر آفت‌کش‌ها داشته باشند و در نتیجه میزان آفت‌کش‌های مصرفی را کاهش دهند.

سوالات متداول 

1- مزایای اصلی استفاده از فرومون ها در بیوکنترل چیست؟

فرومون ها چندین مزیت در بیوکنترل دارند. اولاً، آنها بسیار خاص هستند و فقط گونه های آفت مورد علاقه را هدف قرار می دهند در حالی که حشرات مفید را بدون آسیب می گذارند. ثانیا، روش های مبتنی بر فرمون سازگار با محیط زیست هستند و اتکا به آفت کش های شیمیایی را کاهش می دهند. در نهایت، تله‌های فرمونی و تکنیک‌های اخلال جفت‌گیری را می‌توان در برنامه‌های مدیریت پایدار آفات ادغام کرد و باعث سرکوب طولانی‌مدت آفات شد.

2- آیا روش های مبتنی بر فرمون برای همه انواع آفات قابل اجرا هستند؟

روش‌های مبتنی بر فرمون برای آفاتی که برای جفت‌گیری به ارتباطات فرمونی متکی هستند، مؤثرتر است. حشرات مانند شبپره و سوسکها معمولا با استفاده از تله های فرمونی و تکنیک های اختلال جفت گیری مورد هدف قرار می گیرند. با این حال، سایر گونه های آفت با سیستم های جفت گیری متفاوت، ممکن است به روش های کنترل جایگزین نیاز داشته باشند.

3- آیا تله های فرمونی می توانند جمعیت آفات را به طور کامل از بین ببرند؟

تله های فرمونی می توانند بطور قابل توجهی جمعیت آفات را کاهش دهند، حذف کامل اغلب چالش برانگیز است. تله های فرمونی در درجه اول آفات نر را هدف قرار می دهند و موفقیت جفت گیری آنها را کاهش می دهند. با این حال، در نظر گرفتن عواملی مانند مهاجرت آفات جدید و وجود میزبان های جایگزین یا منابع غذایی مهم است. ادغام روش‌های مبتنی بر فرمون با سایر استراتژی‌های کنترل، مانند شیوه‌های کنترل زراعی و عوامل کنترل بیولوژیکی، می‌تواند تلاش‌های کلی مدیریت آفات را افزایش دهد.

4- آیا فرمون ها برای انسان و محیط زیست بی خطر هستند؟

بله، فرمون ها بطور کلی برای انسان و محیط زیست بی خطر هستند. آنها خاص گونه هستند و کمترین تأثیر را بر موجودات غیرهدف از جمله حشرات مفید، حیات وحش و انسان دارند. برخلاف آفت‌کش‌های شیمیایی، فرومون‌ها بطور طبیعی تجزیه می‌شوند و در محیط تجمع نمی‌یابند و از نظر زیست‌محیطی به گزینه‌ای پایدار برای مدیریت آفات تبدیل می‌شوند.

5- آیا محدودیت یا چالشی در ارتباط با کنترل بیولوژیک مبتنی بر فرمون وجود دارد؟

کنترل زیستی مبتنی بر فرومون دارای محدودیت‌ها و چالش‌هایی است. اولاً، ممکن است نیاز به استقرار مداوم تله‌های فرمونی یا توزیع‌کننده‌ها در یک دوره طولانی برای حفظ کنترل مؤثر داشته باشد. ثانیاً، هزینه تولید فرمون های مصنوعی می تواند یک عامل محدود کننده برای پذیرش گسترده باشد. علاوه بر این، موفقیت روش‌های مبتنی بر فرمون ممکن است بسته به عواملی مانند گونه‌های آفت، نوع محصول و شرایط محیطی متفاوت باشد. رویکردهای مدیریت یکپارچه آفات که روش‌های مبتنی بر فرمون را با سایر استراتژی‌های کنترل ترکیب می‌کند، می‌تواند به غلبه بر این چالش‌ها کمک کند.

6- آیا می توانم از روش های مبتنی بر فرمون در کشاورزی ارگانیک استفاده کنم؟

بله، روش های مبتنی بر فرمون با روش های کشاورزی ارگانیک سازگار است. آنها با ایجاد تعادل اکولوژیکی و به حداقل رساندن استفاده از آفت کش های مصنوعی، با اصول کشاورزی ارگانیک همسو می شوند. بسیاری از برنامه های صدور گواهینامه ارگانیک اجازه استفاده از روش‌های کنترل زیستی مبتنی بر فرمون را به عنوان بخشی از رویکرد مدیریت یکپارچه آفات اجازه می‌دهند.