ThS. Nguyễn Thị Tiến Sỹ – Bộ môn Bảo vệ Thực vật
1.Kiến và mối quan hệ cộng sinh của kiến với cây trồng
Kiến (ants) thuộc bộ cánh màng (Hymenoptera), họ kiến (Formicidae) được xem là một trong những nhóm động vật nổi bật trong thiên nhiên không những do sự vượt trội về số lượng loài mà còn bởi tổ chức bầy đàn phức tạp (Keller và Gordon, 2009). Về mặt số lượng loài, vào những thập niên 70 của thế kỷ 20, chỉ mới khoảng 6.000 loài kiến được biết đến (Sudd, 1967) nhưng đến cuối tháng 11 năm 2008, có hơn 12.000 loài đã được miêu tả và số lượng loài chưa được biết có thể lên đến 90.000 loài (Keller và Gordon, 2009). Thêm vào đó, kiến nổi tiếng với cấu trúc xã hội phức tạp như việc xây dựng tổ, phân chia lao động, tìm kiếm thức ăn và đặc biệt là khả năng sinh sản và tuổi thọ của kiến chúa. Trung bình những con kiến chúa có thể sống từ 10 đến 15 năm, gấp 100 lần tuổi thọ của ong bắp cày và gián (Keller và Gordon, 2009).
Mối quan hệ cộng sinh giữa kiến và cây trồng cũng như ảnh hưởng của kiến đến sự phát triển của cây trồng đã thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà côn trùng học (Heil và McKey, 2003; Rudgers, 2004; Offenberg và cộng sự, 2005; Rosumek và cộng sự, 2009). Từ những nghiên cứu cho thấy, sự hiện diện của kiến mang lại bốn lợi ích chính cho cây trồng, bao gồm sự bảo vệ, sự cung cấp thức ăn, sự phát tán hạt và sự thụ phấn. Một số nghiên cứu cũng đã kết luận rằng sự hiện diện của kiến trên cây trồng sẽ góp phần làm giảm số lượng côn trùng gây hại cho cây trồng (Dumpert, 1981; Beattie, 1985; Agosti và cộng sự, 2000; Rudgers, 2004; Offenberg và cộng sự, 2005; Rosumek và cộng sự, 2009). Bài viết này chỉ tập trung vào vai trò của kiến như một tác nhân phòng trừ sinh học trong việc bảo vệ cây trồng.
2.Tại sao kiến được chọn làm tác nhân phòng trừ sinh học?
Có nhiều lý do để giải thích tại sao kiến trở thành mối quan tâm của nhiều nhà khoa học nông nghiệp trong việc trở thành một tác nhân bảo vệ cây trồng nhiều thế kỷ qua. Một là, kiến có thể hiện diện khắp mọi nơi bởi khả năng thích nghi của chúng với nhiều điều kiện môi trường khác nhau (Keller và Gordon, 2009). Nói cách khác, nơi đâu con người có thể trồng trọt, nơi đó có sự hiện diện của kiến. Hai là, đa số các loài kiến là loài ăn thịt (Dumpert, 1981) và con mồi của chúng bao gồm nhiều loài côn trùng gây hại cho cây trồng như côn trùng bộ cánh nửa, bọ cánh cứng, ấu trùng ong cắn lá, sâu ăn lá và nhiều côn trùng ăn thực vật khác (Holldobler và Wilson, 1980). Ba là do bởi thói quen săn mồi của kiến. Kiến luôn luôn kiếm mồi theo bầy và điều này giúp chúng thành công hơn trong việc săn những con mồi lớn hơn chúng và mở rộng phạm vi săn mồi (Wilson, 1951- trích dẫn bởi Dumpert, 1981). Một trong những ví dụ điển hình về khả năng săn mồi của kiến là loài Eciton burchellii, mỗi tổ của loài kiến này có thể bắt được 100.000 con mồi mỗi ngày, chủ yếu là các loài côn trùng khác (Dumpert, 1981).
Benley (1977) đã chỉ ra bốn đặc điểm chính để củng cố tầm quan trọng của kiến trong việc bảo vệ cây trồng, bao gồm bản tính hung hăng trong việc tấn công các loài động vật khác, sự bảo vệ cả ngày đêm, việc làm tổ trên cây trồng và số lượng con mồi của chúng rất lớn (trích dẫn bởi Beattie, 1985).
Những đặc tính nêu trên có thể làm cho kiến trở thành một tác nhân phòng trừ sinh học hữu hiệu không những trong nông nghiệp mà còn trong môi trường tự nhiên.
3.Sự bảo vệ của kiến đối với cây trồng
Mối quan hệ cộng sinh giữa kiến và cây trồng liên quan đến hơn 40 chi (genera) kiến và hơn 100 chi cây hạt kín (Davidson và McKey, 1993; trích dẫn bởi Heil và McKey, 2003), kiến bảo vệ cây trồng khỏi sự tấn công của động vật ăn thực vật và ăn hạt còn kiến lấy dinh dưỡng từ cây và nơi cư ngụ (Agosti và cộng sự, 2000).
Dựa trên sự quan sát về những ảnh hưởng tích cực của mối tương tác giữa kiến và cây trồng, kiến đã được sử dụng để bảo vệ cây trồng khỏi động vật ăn thực vật và ăn hạt từ nhiều thế kỷ trước (Beattie, 1985).
Vào thế kỷ thứ 17, người Trung Quốc đã sử dụng kiến càng (weaver ant- Oecophylla smaragdina) để bảo vệ những vườn cây ăn quả khỏi kẻ thù. Họ cũng sử dụng kiến như một tác nhân phòng trừ sinh học trong vườn thông nhiều vùng ở Trung Quốc. Ở Châu Âu, trong nhiều thế kỷ họ đã dùng loài kiến Formica polyctena để phòng trừ sâu cuốn lá cây sồi và loài Formica rufa để phòng trừ ấu trùng thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera) cho cây sung dâu và cây sồi.
Kiến cũng được sử dụng làm tác nhân phòng trừ sinh học trên những cây có giá trị kinh tế cao như ca cao, cây họ cam chanh và cà phê ở những vùng nhiệt đới như Brazil và Indonesia (Nixon, 1951).
Dựa trên nhiều nghiên cứu về mối tương tác giữa kiến và cây và mối liên hệ của kiến và các loài động vật khác, kiến có thể bảo vệ cây trồng một cách trực tiếp hoặc gián tiếp.
3.1. Sự bảo vệ cây trồng trực tiếp của kiến
Kiến bảo vệ cây trồng bằng cách loại bỏ côn trùng và những động vật không xương sống gây hại trực tiếp cho cây trồng như các động vật ăn thực vật và ăn hạt (Beattie, 1985). Do đó, nếu như không có kiến, cây trồng sẽ không được bảo vệ khỏi sự tấn công của những loài động vật này. Rosumek và cộng sự (2009) đã chứng minh rằng nếu loại bỏ kiến thì mật số động vật ăn thực vật (herbivores) tăng 50 %. Điều này đã được củng cố bởi kết quả nghiên cứu của Styrsky và Eubanks (2007) rằng số lượng sâu ăn lá tăng 69 % trên những cành không có kiến (trích dẫn bởi Rosumek và cộng sự, 2009). Rosumek và cộng sự cũng tuyên bố rằng sự sinh sôi (reproduction) của cây giảm 25 % nếu không có sự hiện diện của kiến.
Theo tác giả Klaus Horstman của Trường Đại học Wurzburg (Đức), một tổ kiến Formica polyctena có khả năng tiêu thụ khoảng 6 triệu côn trùng và 155 lít dịch mật của rầy (Aphids) chỉ trong vòng vài tháng (trích dẫn bởi Keller và Gordon, 2009). Keller và Gordon cũng nêu ra một ví dụ khác về khả năng săn mồi của kiến đã mang lại lợi ích cho những nông trường trồng cà phê ở Mexico là hàng năm loài kiến Ectatomma tuberculatum đã săn được 260 triệu con mồi trên mỗi hecta cà phê. Thêm vào đó, thức ăn của loài kiến Formica rufa bao gồm nhiều côn trùng ăn thực vật và ăn hạt như ấu trùng ruồi, ngài, bướm và nhiều loài nhộng và bọ cánh cứng (Beattie, 1985). Hsiao (1981) cũng chỉ ra rằng mỗi ngày một tổ kiến Polyrhachis dives có thể bắt khoảng 2.000 con sâu ăn lá thông (trích dẫn bởi Beattie, 1985).
3.2. Sự bảo vệ cây trồng gián tiếp của kiến
Một trong những hoạt động được biết đến rõ nhất của nhiều loài kiến là chăm sóc rệp và ấu trùng của côn trùng bộ cánh đều (Homoptera) để ăn dịch mật. Ban đầu thì hoạt động này được xem là có hại với cây trồng bởi vì homoptera hút nhựa trực tiếp từ mạch gỗ của cây (Nixon, 1951). Tuy nhiên nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng mối quan hệ cộng sinh giữa kiến và côn trùng bộ cánh đều không những mang lại lợi ích cho kiến và côn trùng mà còn mang lại lợi ích cho cây bởi vì nếu không có kiến thì những chất dịch ngọt được tiết ra bởi côn trùng sẽ dẫn tới sự lây lan của nhiều loài nấm gây hại cho cây trồng (Beatie, 1985 và trích dẫn bởi Heil và McKey, 2003). Điều này có thể kết luận rằng kiến giúp côn trùng giữ vệ sinh và một cách gián tiếp bảo vệ cây trồng khỏi những bệnh do nấm gây ra (trích dẫn bởi Beattie, 1985).
Một vài nghiên cứu đã công bố rằng số lượng côn trùng bị giới hạn khi có sự hiện diện của kiến bởi vì kiến có thể ăn chúng khi chúng đạt mật số cao (trích dẫn bởi Beattie, 1985). Beattie đã kết luận rằng lợi ich của kiến đối với cây trồng hơn hẳn tác hại của homoptera đối với cây. Do đó, homoptera có thể được sử dụng để dẫn dụ kiến làm tổ trên cây.
4.Một số ứng dụng của kiến trong phòng trừ sinh học tại Việt Nam
Theo Pinese và cộng sự (2005) thì kiến được biết đến trong việc phòng trừ ve sầu vì chúng sẽ ăn trứng và ấu trùng của ve sầu trước khi trứng nở thành ấu trùng và chui xuống đất. Do đó, trong những năm 2005 và 2006 tại Tây Nguyên đã bùng phát dịch ve sầu gây hại cây cà phê. Điều này có thể do tác động từ việc diệt kiến vàng và kiến đen tận gốc của bà con nông dân trồng cà phê. Sau vài năm được khuyến cáo không nên diệt kiến trên vườn cà phê và cây che bóng, mật số ve sầu giảm hẳn và không còn gây hại cho cây cà phê nữa.
Thêm vào đó, kiến đen (Dolichoderus thoracicus) đã và đang được nghiên cứu và sử dụng trong việc phòng trừ bọ xít muỗi hại ca cao, đặc biệt là tại Đồng Bằng Sông Cửu Long và Tây Nguyên. Chương trình phát triển ca cao bền vững của Đại học Nông Lâm – Thành phố Hồ Chí Minh năm 2005 đã thu thập kiến đen từ một vườn ca cao ở Cái Răng, Cần Thơ và thiết lập thành công mô hình sử dụng kiến đen để kiểm soát bọ xít muỗi tại Châu Thành, Bến Tre. Nguồn kiến này được nhân và sử dụng rộng rãi cho đến nay. Kiến đen với mật số 500 con/cây ca cao có hiệu quả phòng trừ bọ xít muỗi cao (Đào Thị Lam Hương và cộng sự, 2011a và 2011b). Điều này đã một lần nữa khẳng định các kết luận của Khoo (2000) và Bateman (2007) rằng nuôi kiến đen trong vườn ca cao đã làm giảm sự tác hại của bọ xít muỗi. Ngoài việc nuôi kiến đen thì việc nuôi kiến vàng trong vườn ca cao cũng có thể khống chế bọ xít muỗi rất hữu hiệu.
Trên đây là hai trong nhiều ví dụ điển hình về việc sử dụng kiến trong phòng trừ sinh học tại Việt Nam. Việc duy trì mật số kiến hợp lý trong vườn cây là rất cần thiết để hạn chế sự gây hại của một số côn trùng gây hại cây trồng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
Đào Thị Lam Hương, Lê Văn Bốn, Trần Thị Minh Huệ, Trần Thị Hoàng Anh, Phạm Văn Thao, Đinh Thị Tiếu Oanh, Đào Thị Lan Hoa, Nguyễn Thị Thanh Mai, 2011 a, Nghiên cứu chọn tạo giống ca cao, các biện pháp kỹ thuật canh tác tiên tiến và công nghệ xử lý sau thu hoạch trên một số vùng trồng chính, Hội Nghị Quốc tế về Ca cao Việt Nam vào ngày 13 tháng 12 năm 2011, Do Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn tổ chức tại Bến Tre, Trang 235 – 265.
Đào Thị Lam Hương, Trần Thị Minh Huệ, Đinh Thị Tiếu Oanh, Đào Thị Lan Hoa, Lê Văn Bốn, Nguyễn Thị Thanh Mai, nguyễn Đức Đường, Trần Thị Hoàng Anh, Phạm Văn Thao, Trần Thị Miên và ctv, 2011 b, Nghiên cứu chọn tạo giống ca cao, các biện pháp kỹ thuật canh tác tiên tiến và công nghệ xử lý sau thu hoạch trên một số vùng trồng chính, Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài trọng điểm cấp Bộ giai đoạn 2006 – 2010, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm nghiệp Tây Nguyên.
Tiếng Anh
Agosti D, Majer JD, Alonso LE & Schultz TE, 2000, Ants: Standard methods for measuring and monitoring biodiversity, Smithsonian Institution Press, Washington, DC.
Bateman R, 2007, Overview of cocoa pests in Asia and the Pacific Islands, International Pesticide Application Research Centre, Silwood Park, Ascot, Berkshire, SL5 7PY, UK.
Beattie AJ, 1985, The evolutionary ecology of ant-plant mutualisms, Cambridge University Press, Cambridge.
Dumpert K, 1981, The social biology of ants, Pitman Advanced Pub. Program, Boston.
Heil M & McKey D, 2003, “Protective ant-plant interactions as model systems in ecological and evolutionary research”, Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. Vol. 34, pp. 425-53.
Holldobler B & Wilson EO, 1980, The Ants, The Belknap Press of Harvard University Press, Massachusetts.
Keller L & Gordon E, 2009, The lives of ants, Oxford University Press, Oxford.
Khoo KC, 2000, The management of major insect pest of cocoa in Southeast Asia using Dolichoderus thoracius (Hymenoptera: Fermicidae): Current status of research, Proceedings Incoped 3rd International Seminar (Eds: Bong, C,L,, Lee, C,H,, Shari F,S), Malaysia, October 2000, p, 50 – 53.
Nixon GEJ, 1951, The association of ants with aphids and coccids, Commonwealth Institute of Entomology, London.
Offenberg J, Nielsen MG, Macintosh, DJ, Havanon, S & Aksornkoae, S, 2005, “Lack of ant attendance may induce compensatory plant growth”, Oikos, vol. 111, no. 1, pp. 170-178.
Pinese B, Fay H & Elder R, 2005, Cicadas in Coffee, Department of Primary Industries and Fisheries, Queensland, Australia.
Rosumek FB, Silveira, FAO, S Neves, FU Barbosa, NP Diniz, L Oki, Y Pezzini, F Fernandes, GW & Cornelissen T, 2009, “Ants on plants: a meta-analysis of the role of ants as plant biotic defenses”, Oecologia, vol. 160, no. 3, pp. 537-549.
Rudgers JA, 2004, “Enemies of herbivores can shape plant traits: Selection in a facultative ant-plant mutualism”, Ecology (Washington D C), vol. 85, no. 1, pp. 192-205.
Sudd JH, 1967, An Introduction to the Behaviour of Ants, Edward Arnold, London.