Arterra Universal Images Group via Getty Images
Buburuza asiatică amenință buburuzele locale32 min read
Harmonia axyridis a fost introdusă în Europa pentru combaterea păduchilor de plante și a ajuns pe lista speciilor invazive, după ce a produs declinul celor locale.
Le-ai văzut prin grădini și măcar odată s-a așezat una pe tine. Sunt colorate și drăguțe, așa că te-ai aștepta să fie la fel de vechi ca locuitorii bipezi ai Europei. În realitate, speciile locale sunt în declin, amenințate fiind de una adusă din Asia, în ultimele decenii, de către agricultori.
Buburuzele sau mămăruțele, cum sunt cunoscute popular, fac parte din familia Coccinellidae, care cuprinde aproximativ 6.000 de specii la nivel mondial. Au între 0,8-18 milimetri lungime și corpul de formă ovală. Suprafața dorsală este convexă, cu un număr diferit de pete vizibile, ceea ce face dificilă identificarea speciilor. Părțile mai întunecate ale elitrelor conțin melanină, iar cele mai deschise conțin derivați carotenoizi, care sunt parțial sintetizați de novo și parțial preluați din „Pigmentation of the ladybird beetle Coccinella septempunctata by carotenoids not of plant origin”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
Larvă (stânga), adult (centru) și pupă (dreapta) de H. axyridis. Foto: Rise 0011 Wikimedia Commons
Mari consumatoare de păduchi și, la nevoie, canibale
Popularitatea buburuzelor se datorează utilității în horticultură și agricultură și pentru că sunt întâlnite în grădinile oamenilor. În cei unu-doi ani de viață, o buburuză poate consuma până la 5.000 de păduchi de plante (afide) sau acarieni, în funcție de specia din care face parte.
Regimul trofic al coccinelidelor este divers. Există specii fitofage (se hrănesc cu părți ale plantelor), specii micofage (consumatoare de ciuperci) și specii carnivore, care pot să se hrănească cu ouă și larve de la alte insecte: cicade (Homoptera), gândaci (Coleoptera), albine, furnici, viespi (Hymenoptera), fluturi (Lepidoptera), muște mici (Diptera) și tripși (Thysanoptera).
Buburuzele pot fi specializate pentru un anumit tip de hrană, dar pot avea și o „Food Relationships”, Ecology of Coccinellidae, zin.ru (PDF) Pentru speciile fitofage un rol important îl are planta gazdă, iar pentru speciile prădătoare foarte importantă este „Biodiversity of predaceous coccinellidae in relation to bioindication and economic importance”, sciencedirect.com
Studiile au arătat că în lipsa sursei de hrană obișnuită, coccinelidele pot recurge la canibalism și prădătorism. Astfel, adulții unei specii pot consuma ouă și larve tinere ale aceleiași specii (canibalism) sau ale altor specii de buburuze (prădătorism).
La majoritatea speciilor de buburuze, ouăle eclozează în 3-5 zile, iar larvele năpârlesc de patru ori înainte de a trece în stadiul de pupă. Adulții ies din pupe după 1-2 săptămâni. Se estimează că dezvoltarea completă, de la ou la adult durează 15-25 zile, în condiții favorabile.
S-a constatat că pentru a fi prevenit canibalismul, femelele își depun ouăle „Evolution of cannibalism and female’s response to oviposition-deterring pheromone in aphidophagous predators”, besjournals.onlinelibrary.wiley.com De asemenea, s-a observant că larvele care eclozează sunt capabile să detecteze urme de larve conspecifice (din aceeași specie) și heterospecifice (din specii diferite), evitându-se întâlnirile. Studiile care au avut în vedere specia invazivă Harmonia axyridis arată că aceasta evită doar larvele conspecifice, ceea ce sugerează capacitatea sa mai mare de „Response of Coccinellid Larvae to Conspecific and Heterospecific Larval Tracks: A Mechanism That Reduces Cannibalism and Intraguild Predation”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
Buburuza se apără de prădători mimând moartea
Mămăruțele, ca multe alte nevertebrate, au dușmani naturali, iar printre prădători sunt păsările, hemipterele (ploșnițele), viespile, păianjenii, libelulele. Pentru a se apăra de acești prădători buburuzele folosesc mecanisme de apărare precum tanatoza, simularea morții, prin menținerea picioarelor și a antenelor strâns lipite de corp.
Un alt mecanism este eliberarea de picături de hemolimfă prin articulațiile tibio-femurale ale picioarelor, așa-numita „hemoragie reflexă”. Hemolimfa buburuzelor conține substanțe volatile repelente și substanțe toxice. Toxicitatea hemolimfei este dată de conținutul de alcaloizi care sunt considerați a fi în mare parte sintetizați de individ (autogen), și nu sunt „Ladybird defence alkaloids: Structural, chemotaxonomic and biosynthetic aspects”, link.springer.com De asemenea, acești alcaloizi sunt responsabili de colorația de avertizare, numită și „A new alkaloid from two coccinellid beetles Harmonia axyridis and Aiolocaria haexaspilota”, koreascience.or.kr
CITEȘTE ȘI: Cele mai agresive 10 specii invazive din România
Diferite înfățișări ale aceleiași specii de H. axyridis. Foto: entomart/Wikimedia Commons
Buburuza asiatică, de la salvator, la dușman de clasă
Dintre buburuze, foarte cunoscută a devenit specia H. axyridis, o specie invazivă, cu o plasticitate adaptativă foarte mare și cu impact în habitatele noi cucerite.
H. axyridis sau gărgărița asiatică își are originea în „Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae) in Asia: A re-examination of the native range and invasion to southeastern Kazakhstan and Kyrgyzstan”, link.springer.com De circa 100 de ani este utilizată în controlul biologic al afidelor, ceea ce a făcut ca, în unele situații, introducerea ei să se facă voluntar.
H. axyridis este prezentă în populații mari la nivelul orașelor și pentru că în mediul urban apar insule de căldură create de temperaturile mai ridicate atât ziua cât și noaptea, de umiditatea crescută și lipsa ventilației, condiții prielnice pentru înmulțirea afidelor și în consecință a buburuzelor.
În Europa, H. axyridis a provocat declinul populațiilor de coccinelide autohtone, de exemplu Adalia bipunctata, care acum este întâlnită mult mai rar comparativ cu situația anterioară pătrunderii speciei „Decline in native ladybirds in response to the arrival of Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae): early evidence from England”, resjournals.onlinelibrary.wiley.com
Primele introduceri ale speciei H. axyridis în Europa de Est au avut loc în anul 1964, în Ucraina (pentru combaterea afidelor de pe pomii fructiferi), și în anul 1968, în Belarus. În Europa de Vest, buburuza asiatică a fost utilizată pentru prima dată ca agent de control biologic în 1982, în Franța. La începutul anilor 2000 au fost identificate populații stabile de H. axyridis în Europa de Vest. În România a fost menționată pentru prima dată „Spread of harlequin ladybird (Harmonia axyridis Pallas, 1773) (Coleoptera, Coccinellidae) in Hungary, and the first records from Romania and Ukraine”, cabdirect.org
În America de Nord a fost introdusă pentru prima dată în 1916, „The Coleoptera (Coccinellidae) of America north of Mexico”, jstor.org Această specie reprezintă o amenințare asupra biodiversității insectelor afidofage, mai ales asupra altor specii de coccinelide. Amenințarea este dată de „The harlequin ladybird, Harmonia axyridis: Global perspectives on invasion history and ecology”, link.springer.com
Specimen adult de Harmonia axyridis. Foto: spacebirdy CC BY SA 3.0/Wikimedia Commons
Prezentă peste tot, dar preferabil în copaci
Studii recente arată că populațiile invazive de H. axyridis și-au schimbat și comportamentul reproductiv în comparație cu populațiile din aria nativă. Masculii din populațiile invazive prezintă un succes reproductiv mai mare, iar femelele depun mai multe ouă și „Increase in Male Reproductive Success and Female Reproductive Investment in Invasive Populations of the Harlequin Ladybird Harmonia axyridis”, journals.plos.org Potrivit unui studiu, populațiile invazive recurg și la un truc suplimentar pentru a-și spori supremația. În timpul iernii, ele se adună în locuințe pentru a supraviețui. Ca să le găsească ușor, ele secretă feromoni cu hidrocarburi și funcționează precum marcaje care indică „Substrate Marking by an Invasive Ladybeetle: Seasonal Changes in Hydrocarbon Composition and Behavioral Responses”, journals.plos.org
Buburuza asiatică ocupă o diversitate de habitate, chiar și în aria de origine, fiind semnalată în pajiști, câmpii și zone riverane. Diversitatea plantelor gazdă la nivel global poate fi o consecință a diversificării genetice globale a populațiilor de H. axyridis, a capacității de zbor și de ocuparea habitatelor antropice.
În Europa de Vest, H. axyridis are o preferință pentru arbori din zona de origine, fiind cunoscută ca o „Shelterbelts in agricultural landscapes enhance lady beetle abundance in spillover from cropland to adjacent habitats”, link.springer.com și în special pentru copaci „Landscape and climate determine patterns of spread for all colour morphs of the alien ladybird Harmonia axyridis”, onlinelibrary.wiley.com
Abundența este scăzută pe vegetația ierboasă și pe cereale, cu excepția porumbului, fapt evidențiat într-un studiu „Is the multicolored Asian lady beetle, Harmonia axyridis, the most abundant natural enemy to aphids in agroecosystems?”, academic.oup.com
Distribuția globală a buburuzei asiatice este cunoscută, dar observații detaliate privind plantele gazdă sunt încă incomplete. Totuși, pentru alte specii de coccinelide native s-a putut evidenția faptul că predomină pe plantele erbacee și „Differences in the Phenology of Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae) and Native Coccinellids in Central Europe”, doi.org
În America de Nord și de Sud, unde a sosit recent, H. axyridis pare să înlocuiască speciile indigene, în culturi. Un motiv pentru acest scenariu ar putea fi dimensiunea mai mare a corpului în comparație cu cea a speciilor indigene, care constituie un avantaj atât în interacțiunile concurențiale, cât și în cazul prădătorilor. Speciile autohtone pot supraviețui dacă adulții apar în momente diferite față de momentul apariției adultului de H. axyridis sau dacă speciile autohtone și specia alogenă nu concurează pentru aceeași sursă de hrană.
În mod similar, în Extremul Orient, s-a observat că H. axyridis și Coccinella septempunctata (buburuza cu șapte puncte, cea mai comună specie de buburuză din Europa) pot coexista datorită segregării spațiale a nișei: H. axyridis preferă arbori, iar C. septempunctata preferă plantele erbacee.
Totuși în America de Nord, H. axyridis este mai abundentă pe bumbac, porumb, cartofi, soia și grâu, în timp ce în Chile a fost găsită „The heterogeneity and composition of agricultural landscapes influence native and exotic coccinellids in alfalfa fields”, resjournals.onlinelibrary.wiley.com În estul Siberiei prezintă o abundență relativ scăzută pe culturile de câmp, dar o abundență ridicată pe culturile din „Differences in the Phenology of Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae) and Native Coccinellids in Central Europe”, doi.org
H. axyridis este considerată nu numai o amenințare pentru biodiversitate, ci este implicată în declanșarea unor reacții alergice pe care le pot produce agregările de sute, mii de indivizi „Valuing the Impacts of an invasive biological control agent: a choice experiment on the asian ladybird in France”, onlinelibrary.wiley.com
Când termină insectele, buburuzele strică vinul
Buburuza asiatică este atât de adaptată încât poate trece la hrana vegetală, când abundența afidelor scade, de exemplu toamna. Invazia podgoriilor în America de Nord a provocat pagube economice, deoarece buburuzele pot ajunge în strugurii recoltați și, în consecință, calitatea vinului scade.
O calitate bună a vinului este dată de o clasă de compuși chimici, metoxipirazinele, care se găsesc în vița-de-vie. Atât H. axyridis, cât și C. septempunctata pot contribui la rândul lor cu compuși chimici de tipul alchil-metoxipirazină și izopropil-metoxipirazină, care intră și în componența secreției urât mirositoare a „petei de gărgăriță”, cu gust amar, folosită împotriva prădătorilor. Prezența buburuzelor în vin determină creșterea concentrației acestor compuși chimici, ceea ce modifică aroma vinurilor. Iar Dimetil-metoxipirazina a fost raportată în vin, „Occurrence and contribution of alkyl methoxypyrazines in wine tainted by Harmonia axyridis and Coccinella septempunctata”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
Aceste descoperiri pot permite cultivatorilor de struguri să fie mai conștienți de riscuri și să ia măsuri de prevenire. Și în Germania viticultorii se tem că pagubele cauzate de contaminarea vinului cu compuși chimici ai buburuzelor „Determination of Ortho- and Retronasal Detection Thresholds for 2-Isopropyl-3-Methoxypyrazine in Wine”, ift.onlinelibrary.wiley.com
O buburuză-arlechin cu aripile întinse. Foto: RalfSkjerning/Wikimedia Commons
Buburuza, biotehnologia galbenă și tratamentul împotriva Alzheimer
Buburuza asiatică este considerată o pistă promițătoare în biotehnologia insectelor. Denumită și biotehnologia galbenă, poate fi definită ca utilizarea insectelor întregi, a organelor, celulelor sau moleculelor acestora, dar și microbilor lor simbiotici, în domeniile medicinei (biotehnologia roșie), agriculturii (biotehnologia verde) și industriei (biotehnologia albă). Indicația de culoare a fost aleasă datorită nuanței galbene a hemolimfei diverselor insecte, care a furnizat până acum o serie de substanțe chimice, proteine și microorganisme utilizate în aplicații medicale, farmaceutice, agricultură și industria alimentară, „Der Asiatische Marienkäfer als Modell”, onlinelibrary.wiley.com
Atenția asupra buburuzei asiatice a crescut și când în hemolimfă a fost identificat alcaloidul numit harmonină. Abia în 2002 s-a descoperit că harmonina conține diamina alifatică cu lanț lung, principalul compus cu „A new alkaloid from two coccinellid beetles Harmonia axyridis and Aiolocaria haexaspilota”, koreascience.or.kr S-a constatat că harmonina, alcaloidul cu gust amar, este utilizat de buburuza asiatică ca un mecanism de apărare împotriva prădătorilor, de exemplu, asupra speciei de Myrmica rubra sau „An Aliphatic Diamine From Coccinellidae, Determination of the Absolute Configuration of the (+)-Naturally-Occurring Antipode”, onlinelibrary.wiley.com
Harmonina prezintă o activitate antimicrobiană cu spectru larg de acțiune, inclusiv asupra unor agenți patogeni umani.
Activitatea antibacteriană este evidentă asupra micobacteriile cu creștere rapidă inclusiv Mycobacterium tuberculosis (sau Bacilul Koch), care poate provoca tuberculoza. Harmonina inhibă dezvoltarea protozoarului unicelular Plasmodium falciparum care provoacă malaria la om și are un efect gametocitocid (Denumire generică pentru celulele sexuale ale animalelor și plantelor și Formație din contopirea a doi gameți de sex diferit, prevăzută cu un perete chistic comun) Harmonina are un rol inhibitor și asupra drojdiei Candida albicans care poate produce candidoză.
De asemenea, unele studii au arătat că este citotoxică pentru cinci linii celulare tumorale umane și prezintă activitate inhibitoare împotriva acetilcolinesterazei, neuraminidazei și a prolilendopeptidazei, proteine cu rol în neurotransmitere, ceea ce sugerează că acesta ar putea fi utilizată ca „A new alkaloid from two coccinellid beetles Harmonia axyridis and Aiolocaria haexaspilota”, koreascience.or.kr
Cu armele biologice la purtător
Prelevarea de hemolimfă de la aceste buburuze și analizarea acesteia a dus la descoperirea unei abundențe de microsporidii – un grup de paraziți unicelulari care formează spori – în hemocite. Hemocitele sunt celulele sangvine ale insectelor cu rol în imunitate, similare macrofagelor de la vertebrate. Chiar dacă prezintă o încărcătură mare de microsporidii, acest lucru nu a dăunat populațiilor de Harmonia axyridis, care nu au prezentat nici semne de infectare și nici performanțe reduse în ceea ce privește prădarea afidelor sau reproducerea. Nu este clar dacă prezența microsporidiilor în interiorul buburuzei asiatice este inhibată de peptidele antimicrobiene, de harmonină sau de ambele.
H. axyridis poate prezenta în hemolimfă microsporidii parazitare obligatorii strâns legate de Nosema thompsoni. Injectarea de microsporidii purificate din hemolimfa de la H. axyridis la C. septempunctata a omorât exemplarele în două săptămâni. Aceste microsporidii nu dăunează purtătorului, dar sunt agenți patogeni letali pentru buburuza nativă C. septempunctata. Microsporidiile pot ajunge în corpul buburuzei cu șapte puncte și în urma consumului de ouă și larve de H. axyridis. Prin transmiterea acestor microsporidii se poate explica succesul distribuției la nivel mondial al speciei H. axyridis și dominanța asupra speciilor native.
Această capacitate de a elimina prin prădare concurenți pentru resursele de hrană este o metodă de transmitere orizontală a microsporidiei și o forță selectivă majoră între gărgărițele concurente. Prin urmare, oferă un model ideal de analiză a rolului paraziților în interacțiunile dintre speciile de insecte și concurenții lor, „Evolutionary ecology of microsporidia associated with the invasive ladybird Harmonia axyridis”, onlinelibrary.wiley.com
Metodele de control sunt puține și nu foarte eficiente
Așadar, buburuza asiatică este utilă plantelor cultivate, fiind inițial răspândită cu rol în controlul biologic. Însă lipsa specificității dietetice, combinată cu capacitatea mare de dispersie, a condus la efecte ecologice adverse neintenționate asupra speciilor native benefice.
Au fost investigate numeroase metode de control în zonele în care H. axyridis a fost introdusă și reprezintă o amenințare pentru speciile native și biodiversitate. Metodele de control includ insecticidele, capcanele, îndepărtarea agregatelor de gândaci și prevenirea mecanică a „Current and potential management strategies against”, doc.rero.ch (PDF) Metodele în curs de dezvoltare implică investigarea paraziților și agenților patogeni naturali, inclusiv utilizarea acarienilor paraziți cu transmitere sexuală și a bolilor fungice.
Cele mai bune metode pentru a împiedica H. axyridis să intre în spațiile închise implică „Interactions between the fungal pathogen Beauveria bassiana and three species of ladybird: Harmonia axyridis, Coccinella septempunctata and Adalia bipunctata”, nora.nerc.ac.uk Măturarea și aspirarea sunt considerate metode eficiente de îndepărtare a acestora din case, deși acest lucru ar trebui făcut cu atenție pentru a nu declanșa hemoragia reflexă. Un ciorap de nailon plasat în interiorul furtunului aspiratorului, fixat cu o bandă de cauciuc, permite „încarcerarea” gândacilor, în loc să fie colectați în interiorul mașinii.
Una peste alta, există și studii ceva mai optimiste. Unul dintre ele susține că nu există dovezi ale eliminării vreunei specii native de coccinelide după apariția buburuzei asiatice, iar afidele sunt încă „History of the Biodiversity of Ladybirds (Coccinellidae) at the Black Sea Coast of the Russian Caucasus in the Last 120 Years—Does the Landscape Transformation and Establishment of Harmonia axyridis Have an Impact?”, ncbi.nlm.nih.gov Așadar, în ciuda comportamentului lor invaziv, Harmonia axyridis rămâne foarte valoroasă pentru rolul său de inamic natural ai multor insecte dăunătoare și ar trebui tolerată și conservată atunci când este posibil.
Seria Biodiversitate Urbană este o colaborare între Muzeul Național de Istorie Naturală „Grigore Antipa” și Mindcraft Stories, care-și propune să ofere cititorilor articole despre biodiversitatea urbană din România, scrise de cercetătorii muzeului.
