Bezlitosne nicienie glebowe: globalne ocieplenie nasili szkody w uprawach

30 sierpień 2023 17:30

Martyna Frątczak

W każdym metrze sześciennym gleby żyją miliony nicieni glebowych - mikroskopijnych, obłych robaków. Część z nich to pasożyty roślin, co roku niszczące hektary upraw. Już teraz walka z nimi jest ciężka, a utrudnią ją zmiany klimatu. Nowe badania pokazują, że podniesienie temperatury gleby już o 1-2⁰C może zwiększyć przeżywalność i zjadliwość szkodliwych nicieni. Co to oznacza dla rolnictwa?

Robaki glebowe niszczą uprawy

Wyróżnia się tysiące gatunków nicieni glebowych, z których wiele jest bardzo pożytecznych. Niestety, część z nich to tzw. nicienie pasożytujące na roślinach, które żerują na uprawach. Każdego roku powodują globalne straty w plonach, których koszt szacuje się na 358 miliardów dolarów. Można z nimi walczyć stosując chemiczne środki ochrony roślin, lub uprawiając odmiany roślin o wysokiej odporności na szkodniki.

Niestety niektóre gatunki nicieni są wyjątkowo trudne do kontrolowania. A jak wynika z najnowszych badań amerykańskich naukowców, ocieplenie klimatu może im sprzyjać i znacząco zwiększać szkody w uprawach. W niedawno przeprowadzonym eksperymencie badacze z USA przyjrzeli się, jak podnoszące się temperatury gleby wpływają na dwa gatunki nicieni.

Jeden z nich, nicień reniform (Rotylenchulus reniformis) to występujący na całym świecie szkodnik. W samych USA rocznie przyczynia się do strat 54 milionów kg soi i 168 tys. bel bawełny. Stwierdzono, że obecność już zaledwie dwóch nicieni reniform w centymetrze sześciennym gleby na początku sezonu wegetacyjnego wystarczy, aby spowodować znaczne straty w plonach. Drugim gatunkiem, który znalazł się na celowniku jest inwazyjny nicień guzak z gatunku Meloidogyne floridensis, który atakuje głównie drzewa owocowe. W USA sieje coraz większe spustoszenie. Standardowe metody zwalczania tych gatunków nicieni są mało efektywne, a rośliny uprawne mają na nie słabą odporność.

Nicienie adaptują się do nowych warunków

Mimo że wiele osób sceptycznie podchodzi do tematyki zmian klimatu, to faktem jest, że średnia temperatura na świecie wzrasta w gwałtownym, jak na naszą planetę, tempie. Od końca XIX wieku temperatura na świecie wzrosła o 1,09°C i przewiduje się, że do 2040 r. wzrośnie o 1,5°C, a do 2100 aż o 4,4°C. Te, wydaje się, niewielkie zmiany niosą za sobą poważne konsekwencje. Dotkną one przede wszystkim rolnictwo. Spodziewać można się wzrostu temperatury gleby oraz fal upałów. Częściej pojawiać się będą susze, a także zwiększy się wpływ na rośliny owadów – szkodników, grzybów i innych patogenów.

Nowe badania sugerują, że również nicienie mogą stać się groźniejsze. Nicienie należą do zwierząt, które świetnie przystosowują się do zmieniających się warunków. Przeszły długą ewolucyjną drogę – żyją nie tylko w glebach, ale również na dnach morskich, czy w organizmach ludzi i innych zwierząt. Prawdopodobnie świetnie poradzą sobie ze zmianami klimatu. A to oznacza, że w cieplejszych glebach nicienie najpewniej będą mogły atakować rośliny w taki sam lub „lepszy” sposób. Generalnie temperatury, w których nicienie glebowe mogą przeżyć mieszczą się w szerokim spektrum, od 24 do 37 °C.

Większość naszej wiedzy na temat wpływu temperatury na nicienie pochodzi z obserwacji w środowisku. Potrzebne są jednak eksperymenty w kontrolowanych warunkach, aby zrozumieć jak cieplejsze środowisko może na nie wpłynąć. Naukowcy z USA podjęli to wyzwanie i opracowali kilka testów, w których nicienie były celowo narażone na wyższe temperatury.

Podgrzane sadzonki pomidorów

W pierwszym teście nicienie zanurzano w gorącej wodzie - trafiły do wody o temperaturze 32, 33 lub 34°C na 7 godzin. Następnie, po 18 godzinach, oceniono ich przeżywalność. Test ten miał na celu symulację fal ciepła, które mogą mieć miejsce w miesiącach letnich. Okazało się, że narażenie na wodę o najwyższej temperaturze 34°C zwiększyło przeżywalność nicieni reniform o 10%. Drugi gatunek nicienia poradził sobie gorzej – przeżywalność nicieni guzaków w temperaturze 34°C spadła o 12% w porównaniu z przeżywalnością w temperaturze 32°C.

W drugim eksperymencie naukowcy podgrzali – do temperatury 32, 33 lub 34°C - za pomocą maty grzewczej ziemię w doniczkach z 4-tygodniowymi sadzonkami pomidorów. Do każdej doniczki trafiły również jaja nicieni. Gleba podgrzewana była przez 6 tygodni, w rytmie dobowym naśladującym naturalne warunki. Po tym czasie oceniono reprodukcję nicieni oraz zniszczenia roślin przez nie wywołane (w przypadku nicienia guzaka oceniano liczbę galasów korzeniowych – patologicznych wyrośli).

Naukowcy stwierdzili, że wysokie temperatury niekorzystnie wpływają na reprodukcję obu gatunków nicieni – po podniesieniu temperatury gleby z 32 do 34 °C spadła ona o ok. 50%. Duży spadek reprodukcji nastąpił również po podniesieniu temperatury gleby z 33 do 34 °C u nicienia guzaka. Te same warunki nie miały jednak wpływu na reprodukcję nicienia reniform. Pokazuje to, że nicienie reniform mogą lepiej adaptować się do wysokich temperatur gleby.

Złą wiadomością jest to, że zjadliwość nicienia reniform, a więc ilość szkód przez niego wywołana w sadzonkach pomidorów była znacznie większa w temperaturach 33 i 34°C w porównaniu do 30°C. Wskazuje to na zwiększoną agresywność nicienia w wyższych temperaturach gleby. Wyniki badania sugerują, że zjadliwość drugiego gatunku nicienia, guzaka M. floridensis, uległa zmniejszeniu, ale miało to związek ze zwiększoną masą korzeni w glebie (zmniejszeniu przestrzeni życiowej). Większa masa korzeni mogła być skutkiem silniejszego ataku nicieni na korzenie w wyższych temperaturach (a więc była reakcją obronną rośliny).

Bulwa batata zaatakowana przez nicienie reniform (Rotylenchulus reniformis)

Co pokaże przyszłość?

Niekorzystny wpływ temperatury na reprodukcję nicieni to optymistyczny wynik badań. Niestety, jest prawdopodobne, że nicienie mogą na przestrzeni pokoleń lepiej przystosować swój rozród do życia w ciepłej glebie. Aby się tego dowiedzieć, potrzebne są jednak dłuższe eksperymenty. Autorzy badania ponadto podkreślają, że chociaż niższa reprodukcja może oznaczać mniej nicieni w glebie, to ich równoczesna większa zjadliwość i tak może przyczynić się do znaczących szkód w uprawach.

Badanie dodatkowo pokazuje, że różne gatunki nicieni mogą inaczej reagować na wysokie temperatury. W eksperymentach lepiej poradził sobie nicień reniform w porównaniu do M. floridensis. Wysoka temperatura sprzyjała jego przeżyciu i znacząco zwiększała jego zjadliwość. Zmiany wywołane przez globalne ocieplenie będą więc sprzyjać niektórym gatunkom nicieni, a zmniejszać liczebność innych. Zaburzy to równowagę w ekosystemie, czego skutki dopiero poznamy w przyszłości.

Dwa nicienie z rodzaju reniform widziane pod mikroskopem.
Źródło: Sharadch / CC BY 4.0 / Wikimedia Commons

Zdjęcie we wstępie: Zmiany na korzeniach wywołane przez nicienie guzaki z rodzaju Meloidogyne.
Źródło: Elizabeth Bush / Virginia Polytechnic Institute and State University, Bugwood.org / CC BY 3.0 / Wikimedia Commons

Na podstawie:

Khanal, C., Land, J. Study on two nematode species suggests climate change will inflict greater crop damage. Sci Rep 13, 14185 (2023).

Autor: Martyna Frątczak

Lekarz weterynarii Martyna Frątczak, absolwentka Wydziału Medycyny Weterynaryjnej i Nauk o Zwierzętach Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Zainteresowana szeregiem zagadnień związanych z medycyną zwierząt, ekologią i epidemiologią, którymi zajmuje się na co dzień również we własnej pracy naukowej.

Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Najnowsze artykuły autora:

Loading comments...