Organizmy pożyteczne w gospodarstwie ekologicznym i ogrodzie przydomowym (pełnione funkcje i sposoby ochrony)

Wiadomo, że w glebie, jak i nad glebą żyje mnóstwo organizmów o przeciwstawnych właściwościach. W świecie owadów występują te, które przynoszą nam szkody, obok innych - pożytecznych, które te pierwsze ograniczają w rozwoju lub wyniszczają. Jeżeli występują w pewnej równowadze, to wtedy nie ma w praktyce rolniczej problemów. To samo dotyczy świata mikroorganizmów żyjących w glebie i nad glebą. Do każdej grupy można znaleźć inną - antagonistyczną. Te fakty świadczą o tym, że w przyrodzie żywej ciągle się cość wyważa. Dlatego mówimy o tzw. równowadze chwiejnej. Wyższa Mądrość, którą należy dostrzec u podstawy zjawisk żywej przyrody, trzyma w swej ręce ster, który w razie potrzeby kieruje w odpowiednią stronę aby utrzymać równowagę, tj. harmonię w rozwoju żywego świata.

Wiele mikroorganizmów chorobotwórczych dla owadów i gryzoni, na szeroką skalę jest wykorzystywanych w różnych krajach świata, także w rolnictwie ekologicznym. Są dostępne handlowe biopreparaty zawierajace chorobotwórcze wirusy, bakterie, grzyby, nicienie i pierwotniaki, przeznaczone do zwalczania różnych gatunków organizmów dla nas szkodliwych

Nie każdy producent żywności zdaje sobie sprawę z faktu, że w 1 ha warstwy ornej gleby znajduje się ok. 3-15 ton bakterii. Ocenia się, że biomasa grzybów ok. dwukrotnie przewyższa biomasę bakterii. W środowisku przyrodniczym funkcjonuje kilka grup pożytecznych grzybów glebowych. Jedne odpowiadają za wchłanianie, rozkład i blokowanie w swoich organizmach substancji szkodliwych dla roślin i dla człowieka, inne ograniczają rozwój chorób i szkodników, a jeszcze inne stymululują, pobudzają wzrost roślin przez ułatwianie odżywiania się i produkcję substancji uodparniajacych rośliny uprawne.

Wchłanianie i blokowanie w organizmach grzybów substancji szkodliwych dla roślin i dla człowieka dokonuje się na zasadzie sorpcji biologicznej. W efekcie funkcjonowania tego zjawiska np. grzyby mikoryzowe ograniczają pobieranie przez rośliny metali ciężkich i pierwiastków promieniotwórczych. Szczególną rolę odgrywają w rekultywacji gleb zanieczyszczonych substancjami ropopochodnymi. Biodegradację produktów naftowych prowadzą głównie bakterie należące do rodzajów: Pseudomonas, Acinetobacter, Aeromonas, Alcaligenes, Arthrobacter, Achromobacter, Bacillus, Chromobacterium, Flavobacterium, Mycobacterium, Micrococcus, Nocardia, Vibrio. Podobnie jak bakterie, również grzyby glebowe mają możliwość wykorzystania węglowodorów jako źródła węgla i energii. Są to grzyby z rodzaju: Aspergillus, Candidum, Fusarium, Penicillium, Saccharomyces.

Zwalczanie wielu czynników chorobotwórczych roślin uprawnych napotyka w polu na poważne trudności ze względu na możliwość ich przeżywania w środowisku glebowym. W takich przypadkach do poprawy fitosanitarnego stanu gleby mogą przyczyniać się właśnie mikroorganizmy antagonistyczne, dla których ciało wegetatywne oraz przetrwalniki grzybów chorobotwórczych stanowią substrat odżywczy. Takimi właściwościami charakteryzują się głównie grzyby z rodzajów Trichoderma i Gliocladium (T. koningii, T.viridae, T.lignorum, T. harzianum), Gliocladium (G. catenulatum, G. roseum). Ochronny wpływ na korzenie roślin uprawnych mają także inne gatunki np. Coniothyrium minitans, Penicilium vermiculatum, Pseudomonas chlororaphis, Streptomyces griseoviridis, Trichothecium roseum. Grzyby te cechuje szczególna aktywność antagonistyczna w stosunku do chorób roślin. Wynika ona z dużych uzdolnień konkurencyjnych, wytwarzania substancji antybiotycznych, zdolność do wytwarzania przylg oraz swoistego sposobu pasożytowania poprzez rozkład ścian komórkowych (lizę) i przerastanie strzępek.

Antagonizm mikroorganizmów, w tym grzybów, może mieć różnorodny charakter: antybiozy, nadpasożytnictwa i konkurencji pokarmowej. Nadpasożytnictwo jest zjawiskiem szczególnie korzystnym, o ile zachodzi potrzeba zmniejszenia ilości chorób (fitopatogenów) atakujących wiele gatunków roślin (o polifagicznym charakterze), przeżywających w środowisku glebowym.

Taki wielożywny (polifagiczny) charakter ma większość grzybów chorobotwórczych (patogenicznych) powodujących fuzariozy (z rodzaju Fusarium), czy antraknozy (Colletotrichum), jak również wywoływanych przez grzyby pleśniowe (Helmintosporium) utrudnia eliminowanie ze środowiska glebowego tych grzybów poprzez zmianowanie roślin uprawnych. Podobnie dzieje sie w przypadku form specjalnych posiadajacych możliwość kolonizowania korzeni roślin niepełniących roli żywicieli, które przeżywają w glebie pod postacią chlamidospor. W takich przypadkach do poprawy fitosanitarnego stanu gleby mogą się przyczyniać mikroorganizmy antagonistyczne, dla których ciało wegetatywne oraz formy przetrwalnikowe grzybów chorobotwórczych stanowią substrat odżywczy.

Mikopasożyty, które hamują tworzenie sklerocjów (gęsto splątanych strzępek) lub powodują ich rozkład w pasywnym okresie życia patogena (tj. wtedy, gdy nie maja właściwej dla siebie rośliny żywicielskiej) uniemożliwiają wytwarzanie owocników i przez to przyczyniają się do zanikania grzybów chorobotwórczych.

Analizowane gatunki grzybów, zwłaszcza z rodzaju Trichoderma i Gliocladium, są skutecznymi mikopasożytami, a ich zaletami są: szybki wzrost, obfite zarodnikowanie, i łatwe rozprzestrzenianie się.

Większość z wymienionych gatunków grzybów antagonistycznych ma szeroki zakres oddziaływania na patogeny roślin. Niektóre jednak posiadają swoją specyfikę. Przeprowadzone badania wykazały, że spośród analizowanych gatunków najbardziej efektywnym mikopasożytem dla grzybów powodujacych fuzariozy (Fusarium spp.) jest Trichoderma koningii, który w wyniku kontaktu doprowadza w krótkim czasie do ich obumarcia. Wymienione cechy Trichoderma spp. wynikają z możliwości wytwarzania substancji antybiotycznych i przerastania strzępek. Grzyby z rodzaju Trichoderma spp. tolerują kwaśny odczyn gleby oraz rozwijają się również w suchej glebie alkalicznej, a szczególnie korzystne jest dla nich glebowe środowisko uprawne intensywnie nawożone azotem, fosforem i potasem. Zwłaszcza niedobór azotu hamuje rozwój omawianych grzybów. Podobnie do Trichoderma koningii zachowuje się T. viridae, którego oddziaływanie jest jednak dużo powolniejsze.

Liczne badania wykazały, że również gatunkom Gliocladium catenulatum i G. roseum można przypisać rolę mikopasożytów w stosunku do grzybów patogenicznych wywołujacych szarą pleśń (z rodzaju Botrytis), antraknozy (z rodzaju Colletotrichum) oraz zgniliznę korzeni i szyjki korzeniowej (z rodzaju Risoctonia). Podobna szkodliwość tych gatunków w stosunku do wymienionych patogenów fasoli wskazuje na jednakowe uzdolnienia do wykorzystywania przez nie grzybni i zarodników, jako podłoża pokarmowego. Grzybom z rodzaju Gliocladium ułatwiają pasożytowanie wydzielane enzymy i zdolność do wytwarzania strzępek. Sposób pasożytowania Gliocladium catenulatum polega na zasiedlaniu strzępek oraz zarodników grzybów powodujacych fuzariozy (Fusarium spp.) i enzymatycznym rozkładzie ścian komórkowych, co powoduje ich zamieranie.

Występowanie grzybów z rodzajów Trichoderma i Gliocladium w zespołach agrobiocenotycznych jest wskaźnikiem korzystnych zmian, które mogą przyczyniać się do biologicznego oczyszczania gleb od różnych fitopatogenów w niej przeżywających. Obecność w glebach plech i zarodników ww. grzybów stanowi ważny element profilaktyki sanitarnej zabezpieczającej rośliny uprawne przed chorobami pochodzenia grzybowego.

Badania wpływu niektórych roślin uprawnych na mikroflorę środowiska glebowego w aspekcie fitopatologicznym wykazały, że uprawa rzepaku i kapusty przyczynia się do spotęgowania rozwoju grzybów oddziaływujących antagonistycznie na czynniki chorobotwórcze wywołujących fuzariozy, antraknozy i pleśnie (z rodzaju Fusarium, Colletotrichum i Helmintosporium). W środowisku uprawnym cebuli występowały tylko nieliczne grzyby z rodzaju Trichoderma, które okazały się silnymi antagonistami dla chorobotwórczych grzybów z wymienionych wyżej rodzajów.

Omawiane gatunki grzybów z rodzaju Gliocladium spp. i Trichoderma spp., stosowane w zaprawach biologicznych, mogą się przyczyniać do poprawy fitosanitarnego stanu gleb zasiedlonych przez czynniki chorobotwórcze wywołujące zgniliznę korzeni i szyjki korzeniowej (z rodzaju Risoctonia), szarą pleśń (z rodzaju Botrytis) i antraknozy (z rodzaju Colletotrichum). W Szwecji opatentowany został granulowany preparat wytwarzany z Trichoderma viridae, a w USA - z Trichoderma harzianum.

Ograniczenie rozwoju szkodników

Grzyby porażające owady i roztocze stanowią ważny, choć mało wykorzystany do tej pory czynnik biologicznej regulacji szkodników upraw. Spośród ponad 100 gatunków grzybów patogenicznych obecnych w środowisku naturalnym ważną funkcję bioregulatora spełniają następujące gatunki:

• Beauveria bassiana (grzyb powodujący białą muskardynę; efektywny w zwalczaniu larw chrabąszczy),
• Cephalosporium sp.,
• Metarrhizium anisopliae (grzyb powodujący zieloną muskardynę, wykazujący wysoką skuteczność w zwalczaniu ryjkowców, 50-80% zarażonych owadów),
• Paecilomyces spp. (P. farinosus, P. fumoso-roseus, P. varioti (mniejsze znaczenie), P. lilacinus,
• Verticilium lecani.

Spektrum pokarmowe niektórych gatunków jest bardzo szerokie. Verticillium lecani poraża w warunkach polskich m.in.: czerwce, mszyce, chrząszcze, skoczogonki, muchówki, błonkówki, szpeciele i larwy motyli. Grzyb Paecilomyces farinosus jest ważnym bioregulatorem liczebności owadów dorosłych, a także larw i poczwarek motyli. Szczególną efektywnością wykazuje się w stosunku do owadów z rodziny mączlikowatych (jak wiemy maczliki są groźnymi szkodnikami wielu gatunków roślin uprawianych zarówno w szklarni, jak w przestrzeni otwartej - polowych), atakują m.in.: pomidory, fasolę, sałatę, marchew, ogórki, poinsecję, dynię, oberżynę i arbuzy; poza tym przenoszą ponad 70 różnych chorób roślin uprawnych.

W literaturze podkreśla się duże znaczenie Paecilomyces farinosus, jako entomopatogena zimujących stadiów rozwojowych owocnicy jabłkowej - Hoplocampa testudinea, stonki ziemniaczanej - Leptinotarsa decemlineata, kuprówki rudnicy - Euproctis chrysorrhoea, owocowki jabłkóweczki - Lespeyresia pomonella. Grzyb ten z uwagi na dużą skuteczność owadobójczą, możliwość łatwego uzyskiwania dużych ilości materiału infekcyjnego na podłożu syntetycznym oraz stosunkowo niewielką wrażliwość na chemiczne środki ochrony roślin, jest polecany do produkcji biopreparatów. Możliwość hodowli tego grzyba na sztucznych podłożach stanowi podstawę masowej produkcji materiału infekcyjnego.

Strzępczaki owadobójcze należą do gatunków dobrze rosnących na prostych podłożach hodowlanych (na pozywce ziemniaczanej, kukurydzianej, ryżowej, owsianej). Pożywki takie są tanie, łatwe w przygotowaniu i dają możliwość wykorzystania produktów łatwo dostępnych. Wzbogacenie podstawowych podłoży odpowiednimi składnikami pokarmowymi (solami mineralnymi, ekstraktem drożdżowym, aminokwasami), przyspiesza rozwój grzybni i tworzenie konidiów oraz wzmaga kiełkowanie zarodników. W badaniach wykazano, że temperatura ma istotny wpływ na aktywność życiową omawianego gatunku (Paecilomyces farinosus). Za optymalną temperaturę dla wzrostu grzybni wegetatywnej, zarodnikowania i kiełkowania zarodników tego grzyba przyjmuje się temperaturę wynoszącą 19oC.

W badaniach nad przebiegiem zmniejszania się w glebie ilości wprowadzanych do niej grzybów owadobójczych Beauveria bassiana i Paecilomyces farinosus wykazano stosunkowo dużą ich stabilność. Najmniejsze obniżenie się poziomu ilościowego obserwowano w glebie, do której wprowadzono równocześnie oba wymienione gatunki.

Ograniczająco na rozwój grzybów owadobójczych Beauveria bassiana, Paecilomyces farinosus i P. fumoso-roseus działają metabolity grzybów saprofitycznych (m.in. Penicillium lapidosum, P. citrinum, P. rubrum, Aspergillus flavus, Trichoderma viride).

Efektywność działania grzybów owadobójczych w warunkach naturalnych jest modyfikowana przez różne czynniki środowiskowe, w tym m.in. podatność określonego gatunku owada, gęstość jego populacji, warunki zewnętrzne oraz preparaty stosowane w ochronie roślin. W rolnictwie konwencjonalnym, przy masowym stosowaniu pestycydów, dochodzi często do drastycznych zakłóceń równowagi biologicznej środowiska upraw.

Obecnie wiadomo, że fungicydy stosowane do zwalczania grzybów chorobotwórczych dla roślin niszczą również grzyby owadobójcze, co przyczynia się pośrednio do wzrostu liczebności owadów szkodliwych. W wielu badaniach wykazano silnie hamujący wpływ preparatów Dithane M-45, tiuramu i kaptafolu na grzyby owadobójcze z rodziny owadomorków (Entomophthoraceae) oraz przedstawicieli klasy Deuteromycetes. W niektórych z nich grzyby owadożerne Beauveria bassiana, Verticillium lecani, Paecilomyces farinosus, Metarrhizium anisopliae były w 100% ograniczane przez preparat Dithane M-45. Z kolei w obecności Kaptanu obserwowano znaczne zahamowane wzrostu kolonii Paecilomyces farinosus, a w obecności Syllitu - Metarrhizium anisopliae.

Doświadczenia prowadzono z grzybami owadobójczymi pokazały, że w przypadku grzybów ważna jest wilgotność środowiska. Dlatego wiele pasożytniczych grzybów ujawnia swoje możliwości na jesieni, np. owadomorek atakujący muchy Entomophthora musci jest wtedy łatwo zauważalny na muchach domowych, przyczepionych jego strzępkami do szyb. Grzyby z rodzaju Entomophthoraceae (Phycomycetes), mają określone preferencje w stosunku do żywicieli, są wysoce specyficzne, stąd mogą być stosowane na większych powierzchniach.

Przyklady

Naturalnym wrogiem bielinka kapustnika jest grzyb owadomorek (Entomophtora sphaerosperma) zaś niewyspecjalizowanymi pasożytami mszyc są grzyby owadożerne: Metarrhizium brunneum, Entomophtora afidis, Verticilium lecani.

Przeprowadzone badania wykazały, że w niektórych latach grzyby owadobójcze mogą być efektywnie wykorzystane do zwalczania mszyc żerujących na kukurydzy i innych zbożach (grzyby: Erynia neoaphidis, Conidiobolus obscurus i Entomophthora planchoniana). W sprzyjających warunkach mogą one w krótkim czasie doprowadzić do załamania się populacji tych groźnych fitofagów. Analiza porażenia wykazała, że zagrzybienie mszyc jest ściśle skorelowane z dynamiką ich występowania na plantacji (w warunkach naturalnych najwyższy poziom redukcji mszyc przez te patogeny notuje się w czerwcu i na początku lipca, a więc w okresie, gdy liczebność mszyc osiąga szczyt). Głównym sprawcą śmiertelności mszyc żerujących na kukurydzy okazał się grzyb Zoophthora neaphidis. Pojedyncze okazy mszyc zainfekowane były również przez: Conidiobolus thromboides, Entomophthora planchoniana i Neozygites fresenii. Rola grzybów w redukcji liczebności mszyc jest silnie uwarunkowana przebiegiem pogody. Stosunkowo duże nasilenie epizoocji obserwuje się w latach wilgotnych i po opadach deszczu.

Podobnie jak w przypadku mszyc grzyby owadobójcze wykazują także wysoką skuteczność w stosunku do wciornastków. Wciornastki (Thysanoptera: Thripidae) należą do jednych z najgroźniejszych szkodników roślin szklarniowych. Wśród nich szczególnie niebezpieczny jest wciornastek zachodni (Frankliniella occidentalis Pergande), który atakuje większość roślin ozdobnych oraz warzyw powodując ogromne straty w plonach, a pośrednio jest wektorem kilku wirusów, co dodatkowo zwiększa jego szkodliwość. Zwalczanie tego szkodnika jest bardzo trudne, gdyż jest on odporny na większość insektycydów. Natomiast stosowanie entomofagów (pożytecznych gatunków owadów) do tej pory nie rozwiązało problemu tego szkodnika, co jest związane między innymi z niedostępnością dla nich niektórych stadiów rozwojowych, jak stadia glebowe - poczwarka i pseudopoczwarka oraz jaja składane do tkanki liści.

Niektóre gatunki grzybów z rodzaju Cephalosporium sp. w dużym stopniu ograniczają rozwój szkodnika buraków - drobŹnicę burakową. Liczne gatunki grzybów "drapieżnych" porażają szkodliwe nicienie.

Uzyskane wyniki pokazują, że zarówno poszczególne gatunki grzybów, jak i szczepy badanych grzybów różnią się patogenicznością względem różnych stadiów rozwojowych wciornastka zachodniego w zależności od temperatury.

Grzyb P. lilacinus okazał się skuteczny względem stadiów glebowych szkodnika we wszystkich zastosowanych temperaturach. Efektywność działania tego grzyba wahała się w przedziałe od 68 do 76%. Grzyb M. anisopliae był najskuteczniejszy w temperaturze 25oC, gdzie porażał 82% osobników stadiów glebowych. Zmniejszenie lub zwiększenie temperatury powodowało istotne obniżenie skuteczności tego patogena.

W ograniczaniu liczebności stadiów larwalnych wciornastka żerujących na liściach najskuteczniejsze były grzyby B. bassiana i M. anisopliae w temperaturze 25°C, zwiększenie temperatury do 30°C powodowało spadek skuteczności tych grzybów prawie o połowę. Zastosowany grzyb L. lecanii zwiększał swoją efektywność wraz ze wzrostem temperatury, w temperaturze 30°C spowodował 84% śmiertelności stadiów larwalnych, natomiast w stosunku do postaci imago jego skuteczność nawet w temperaturze 30°C nie przekroczyła 50%. Największą śmiertelność, bo aż 92% w przypadku osobników dorosłych wciornastka zachodniego odnotowano po zastosowaniu grzybów B. bassiana i M. anisopliae w temperaturze 25°C.

Dane literaturowe wskazują, że zarówno temperatura jak i wilgotność mają ogromny wpływ na skuteczność stosowania patogenów grzybowych. W przypadku grzyba B. bassiana udowodniono, że wraz ze wzrostem wilgotności zwiększała się skuteczność tego grzyba w stosunku do stadiów larwalnych F. occidentalis, natomiast mniejszą wrażliwość wykazywały stadia glebowe oraz imago (Shipp i wsp. 2002). Grzyb M. anisopliae wykazywał wysoką patogeniczność w stosunku do stadiów larwalnych i imago (od 50% do 80%), ale zdecydowanie gorsze rezultaty uzyskiwano stosując go na stadia glebowe.

Stymulowanie wzrostu roślin (ułatwianie odżywiania się i uodparnianie roślin uprawnych)

Ułatwianie odżywiania się roślin następuje poprzez uprzystępnianie mikroelementów i niektórych makroelementów z form trudno rozpuszczalnych (np. fosforu). W procesie tym biorą udział grzyby symbiotyczne i mikoryzowe. Uodparnianie roślin uprawnych następuje poprzez udostępnianie roślinom naturalnych antybiotyków i substancji hormonalnych. Najważniejszą rolę odgrywają w tym procesie grzyby mikoryzowe.

Stymulujący wpływ grzybów mikoryzowych na wzrost roślin wykazano w wielu badaniach krajowych i zagranicznych. Zakażenie gleby takimi gatunkami grzybów, jak Glomus mosseae, G. fasciculatus i Gigasopora margarita powodowało wzrost plonów jęczmienia o 27 %. Zawartość fosforu w ziarnie zwiększała się w tych warunkach o 37 %. Efekt stymulujący uzyskano zarówno przy wprowadzaniu do gleby samych grzybów, jak i kultur tych grzybów. Rośliny kapustne uprawiane w przedplonie nie wywierały wpływu na efektywność mikoryzy.

Ochrona pożytecznych grzybów glebowych

Z tego co powiedziałem wcześniej wynika, że wysoka bioróżnorodność pozytecznych organizmów glebowych zwiększa produkcyjność gleb. Najbardziej zróżnicowany zespół mikroorganizmów posiada gleba bogata w humus (próchnicę). Wzrost i rozwój roślin w dużej mierze zależy od aktywności tych mikroorganizmów. Skoro są one tak ważne, co zatem wpływa na zwiększenie ich liczebności?

• ograniczenie stosowania w rolnictwie preparatów grzybobójczych o szerokim spektrum działania (w ostatnich latach notuje się występowanie wielu gatunków strzępczaków owadobójczych jedynie na uprawach wolnych od zabiegów chemicznych),
• stosowanie preparatów selektywnych,
• szczepienie gleby zarodnikami grzybów pożytecznych (łatwa metoda rozmnażania grzybów antagonistycznych i zwalczających szkodniki upraw polega na zmieszaniu pasożytniczych mikroorganizmów z mąką pszenną, gliną i wodą. Z powstałego "ciasta" tworzy się cienkie płatki lub groszek ptysiowy i pozostawia na noc, aby wyschły. Rano po pokruszeniu (płatki) są gotowe do zastosowania na uprawach. Grzyby namnażają się pod wpływem wilgoci i światła słonecznego rozkładając całkowicie granule w ciągu 24-72 godzin. Preparat może być wytwarzany w pokojowej temperaturze i jest niegroźny dla ludzi i środowiska. Gotowe produkty handlowe można stosować, jako zaprawy mikrobiologiczne wprowadzane do gleby na nasionach.
• stałe podnoszenie zasobów próchnicy glebowej (bogate nawożenie organiczne),
• duże zróżnicowanie uprawianych gatunków roślin (bogaty płodozmian),
• uprawa w płodozmianie roślin, które sprzyjają namnażaniu się grzybów pożytecznych.

Podsumowanie

W przeciwieństwie do pestycydów pożyteczne mikroorganizmy ulegają naturalnemu rozkładowi i nie pozostawiają szkodliwych pozostałości. Są skoncentrowane na zwalczaniu docelowych szkodników, takich jak mszyce, mączliki i wciornastki, minimalizując szkody dla pożytecznych owadów i innych organizmów. Włączenie ich do zwalczania szkodników jest przykładem wykorzystania sił natury i środkiem prawidłowego gospodarowania.