В растительном покрове «Plant Armor» насекомым приходится перемещаться по текстильному лабиринту

Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали текстильную «броню для растений», которая заставляет насекомых перемещаться по лабиринту, если они пытаются добраться до растения. Этот дизайн был более эффективен для предотвращения проникновения насекомых к растениям капусты в нескольких экспериментах по сравнению с альтернативным покрытием посевов.

Основываясь на своих выводах, исследователи заявили, что Plant Armor может стать более эффективной, не содержащей химикатов альтернативой для защиты от насекомых.

«Мы обнаружили, что данную технологию можно использовать для защиты от насекомых, от которых мы не думали, что сможем защитить», — сказал первый автор исследования Грейсон Кейв, докторант в штате Северная Каролина. «Опытным путём мы показали, что можем использовать механический барьер, который защитит от табачного трипса и, возможно, других насекомых, позволяя растению расти и процветать под ним».

Раньше растительные покровы разрабатывались таким образом, чтобы исключать насекомых только из-за их размера — например, оконные сетки, — говорят исследователи. Тем не менее, эта стратегия может быть проблематичной при попытках не допустить таких мелких насекомых, как табачный трипс, размером примерно с кончик карандаша.

«Чтобы исключить насекомых, которые действительно малы, используя традиционные конструкции текстильных покрытий, размер отверстий должен быть настолько маленьким, чтобы он также предотвращал проникновение воды, воздуха и влаги», — сказал старший научный сотрудник исследования Майк Роу, Уильям Нил Рейнольдс, заслуженный профессор энтомологии штата Северная Каролина. «Нам пришлось придумать другой способ исключения насекомых, помимо размера пор».

С этой целью исследователи разработали трехслойное трехмерное покрытие, связанное с использованием прозрачной пряжи в самом внешнем и самом внутреннем слоях. Пряжа, которая может быть изготовлена ​​из переработанного пластика, по-прежнему пропускает солнечный свет, но не дает насекомым добраться до растений. Трикотажный внутренний слой зажат перпендикулярно двум окружающим слоям, создавая лабиринтную структуру внутри Plant Armor.

«С нашим дизайном насекомое должно выяснить, как пройти через лабиринт, чтобы добраться до растения на другой стороне», — сказал Роу. «Извилистость затрудняет проход. У насекомого есть определенное количество времени, чтобы найти пищу, иначе оно умрет. И время для данного действия весьма ограниченно для молодого насекомого».

В первом из трех экспериментов исследователи обнаружили, что насекомым требуется значительно больше времени, чтобы миновать растительную броню. Они поместили капустный лист и 10 табачных трипсов в чашку Петри, разделив их растительной броней или другим покровом. Пятерым трипсам потребовалось около трех часов, чтобы пройти через растительную броню, в то же время этим же насекомым потребовалось всего 12 минут, чтобы пересечь имеющийся в продаже однослойный покров для защиты сельскохозяйственных культур. В том же эксперименте с молодыми некормленными личинками трипс, их новая конструкция была почти на 90% эффективнее в предотвращении пересечения растительной брони за 12 часов.

«В реальной жизни у насекомого есть много других вариантов, куда пойти, чтобы найти пищу; это был наихудший сценарий, когда у них было только одно место, куда идти», — сказал Роу. «Поэтому мы ожидаем, что в естественной среде защита будет намного лучше, так как насекомые могут переключиться на другую цель».

Когда исследователи проверили, насколько хорошо они могут защитить растения капусты в горшках в клетке с некормленными личинками, незакрытые растения были заражены и почти полностью съедены, в то время как растения, покрытые и запечатанные с помощью Plant Armor, были нетронуты. Через 10 дней на укрытых растениях не нашли ни одного насекомого.

Их последним экспериментом были трехмесячные полевые испытания на открытом воздухе, чтобы проверить, насколько хорошо работает Plant Armor, когда они использовали его в качестве покрытия для теплицы. Исследователи обнаружили, что растения, покрытые растительной броней, в среднем были крупнее; масса капусты под растительной броней почти в три раза превышала контрольную.

Исследователи заявили, что требуется дополнительная работа, чтобы определить, удалось ли им исключить насекомых из-за толщины, размера пор или лабиринтной структуры внутреннего слоя. Тем не менее, их работа свидетельствует о том, что их конструкция, не содержащая химикатов, может работать против крошечных вредителей.

«Трипсы очень маленькие», — сказал Кейв. «Если бы мы могли не допустить их, мы думаем, что у нас есть хорошие шансы не допустить проникновения других, более крупных насекомых. А что касается новорожденных личинок — они должны немедленно питаться, и это самая маленькая стадия данного насекомого. Это дает нам некоторые хорошие предварительные данные о том, что это поможет защитить и от других личинок».

«Часть того, что мы делаем, — это поиск нового, умного текстиля», — сказал соавтор исследования Андре Уэст, доцент кафедры управления текстилем, одеждой и технологиями в штате Северная Каролина и директор Zeis Textiles Extension. «Мы думаем, что данный вариант защиты растений может помочь фермерам в экстремальных условиях или там, где производство сельскохозяйственных культур ограничено в определенных областях. Он также может стать альтернативой для приверженцев защиты экологии. Мало того, что сам продукт сделан из переработанных материалов, он также может быть переработан повторно".

Источник: https://www.mdpi.com/2077-0472/12/4/498