Борьба с сельскохозяйственными вредителями с использованием ядовитых растений

XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Борьба с сельскохозяйственными вредителями с использованием ядовитых растений

Самохвалов М.И. 1
1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение городского округа Долгопрудный гимназия №13
Струлёва О.В. 1
1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение городского округа Долгопрудный гимназия №13
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Мы часто сталкиваемся с различными сельскохозяйственными вредителями, покупаем химию для их уничтожения, боремся с сорными и опасными растениями на дачных участках, в общем тратим деньги, время и силы. Но я считаю, что к этому вопросу можно подойти с фантазией и интересом.

Я подготовил проект о борьбе с тлёй, с использованием сорных ядовитых растений.

Темаисследованияактуальна,таккаконазатрагиваетбытовыепроблемы, проблемы сельского хозяйства и экологии.

Цель: приготовить препарат на основе экстрактов ядовитых растений для борьбы с сельскохозяйственными насекомыми - вредителями.

Задачи:

  1. ИзучитьядовитыеисорныерастенияМосковскойобласти.

  2. Изучитьосновногосельскохозяйственноговредителя—тлю.

  3. Используяядовитыерастения,приготовитьэффективноесредствоот тли.

  4. Обозначитьплюсыиминусыполученногосредства.

Гипотеза: ядовитые растения могут быть использованы в борьбе с насекомыми – вредителями сельского хозяйства.

    1. ЯдовитыеисорныерастенияМосковскойобласти.

Отличительной особенностью ядовитых растений является наличие в составе организма веществ, опасных для других живых организмов. Пооценкам учёных, В московской области более видов 100 ядовитых растений. Convallaria majalis, Paris quadrifolia, Cicuta virosa, Daphne mezereum — всё это примеры ядовитых растений Московской области. Опасные вещества нужны растениям для защиты отфитофагов.

Отличительной чертой сорных растений является повсеместное произрастание. В ходе своей жизнедеятельности сорные растения способны вытеснять другие растения за счёт высокой плодовитости и скорости роста, потребления большого количества питательных веществ, а также из-за затенения почвы листьями и другими частями организма. К сорным растениям Московской области относятся: Centaurea cyanus, Impatiens noli-tangere , Chenopodium album, Sonchus arvensis, Taraxacum officinale.

Я подробно опишу Борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi) и Чистотелбольшой(Chelidoniummajus)—растения,являющиесяиядовитымии сорными. Именно эти два растения я буду использовать в целях эксперимента.

Борщевик Сосновского— (Heracleum sosnowskyi) крупное растение из семейства зонтичные. Вырастает до нескольких метров в длину, имеет крупные листья и соцветия.

Основные,биологическиактивныевещества,содержащиесявборщевике

—фурокумарины.Книмотносятся:псорален,бергаптен,метоксален.

Принципдействияэтихвеществдостаточнопростой.Фурокумариныпод

действиемквантовсветаповреждаютмолекулыДНК,нарушаетсярепликацияи возникают мутации. Ещё сок борщевика усиливает действие солнечного света (фотосенсибилизирующие свойства). Именно из-за этого свойства после контакта с соком борщевика на теле человека возникают волдыри, ожоги. Некоторые вещества растения также способны тормозить прорастание семян и рост молодых растений.

Второе растение, о котором я хочу рассказать — чистотел, а точнее Чистотел Большой (Chelidonium majus). Чистотел — небольшое растение до 70 сантиметров в длину. Имеет тонкий изогнутый стебель, сложные листья и жёлтые цветы. Это растение имеет кучу биологически активных веществ в своём млечном соке. Там есть и изохинолиновые алкалоиды, (холеритрин, гомохелидонин, сангвинарин, протопин, коптизин, берберин, хелирубин, стилопин, аллокриптонин, магнофлорин) и различные кислоты (лимонная, янтарная, хелидоновая), смолистые вещества, тритерпеновые сапонины, флавоноиды (изорамнетин, нарциссин и рутин) и эфирные масла.

Действияосновныхвеществсока чистотела:

Берберин связывается с широким спектром гликозилгидролаз, что приводит к ингибированию фермента. Это в своё очередь приводит к нарушению роста и развития организма, в который попал берберин.

Хелидонин связывается с с ферментами бутирилхолинэстеразой и ацетилхолинэстеразой. Связь с ферментами приводит к их ингибированию, вследствие чего, нарушается прохождение нервного импульса, что в конечном итоге приводит смерти организма.

Коптизин, как и фурокумарины борщевика, может связываться с ДНК способом интеркаляции. Коптизин способен нарушать структуру ДНК. Это в свою очередь может привести к новообразованиям.

Янтарная кислота обладает большим количеством полезных для растений свойств, поэтому дачники часто используют её на огородах. Важно сказать, что кислотабезвреднадлячеловекаинасекомых-опылителей,носмертельно

опаснадля тли.

Рутин является ингибитором фермента аргининкиназа. Ингибирование фермента негативно сказывается на метаболизме насекомых. Изучается возможность применения инсектицидов на основе рутина.

    1. Сельскохозяйственныевредители.Тля.

Сельскохозяйственные вредители — большая группа живых организмов, представляющая опасность для развития, роста, размножения, питания, и, в общем, жизни различных сельскохозяйственных культур. Самым распространённым и известным вредителем является тля (Aphidoidea).

Тли — целое надсемейство насекомых, носящее латинское название Aphidoidea. На данный момент обычно рассматривается в отряде полужесткокрылых насекомых, некоторые источники относят тлю в отряд равнокрылых насекомых.Существуют разные взгляды на разделение тли на семейства и надсемейства: одно (Aphidoidea), два (Aphidoidea и Phylloxeroidea) илитринадсемейства(Aphidoidea,PhylloxeroideaиAdelgoidea).Болееподробно я рассмотрю семейство Aphididae (Настоящие тли), так как с представителями этого семейства будет связана исследовательская работа.

Насекомое имеет округлую или каплевидную форму тела приплюснутую сверху, с небольшой вытянутой головой. Длина тела от трёх до восьми миллиметров. Ротовой аппарат колюще-сосущего типа, имеет вид хоботка. Тли являются насекомыми с неполным превращением, и отличаются высокими темпами роста.

Для большинства представителей семейства Aphididae характерно два вида полового размножения: обоеполое и партеногенез. Партеногенез происходит на протяжении всего тёплого времени года. Самки производят на свет других самок. Осенью самки начинают партеногенетически производить крылатыхсамок,которыевсвоюочередьпроизводяткрылатыхсамцовисамок. Далее начинаетсяобоеполое размножение.Крылатаясамка откладываютяйца на кормовое растение, на котором они будут зимовать. Из зимующих яиц выходятсамки,которыедалеебудутразмножатьсяспомощьюпартеногенеза.За год может родится более десятка поколений. Одна тля за свою недолгою жизнь способна произвести на свет около сотни особей и оставить более тысячи потомков за весь тёплый сезон.

ПредставителисемействаAphididaeраспространилисьповсемумиру.

Самоебольшоевидовоеразнообразиевумеренных широтах.

Все тли питаются флоэмным соком. Насекомые прокалывают покровы растения своими длинными хоботками, чтобы добраться до сока. Насекомым нужно много белков для роста и размножения, а в флоэмном соке растений их немного, поэтому употребляется сок в большом объёме, что приводит к плохим для растения последствиям. Излишки жидкости с неусвоенными сахарами выводятся наружу. Бактерии вида Buchnera aphidicola являются основными эндосимбионтами тли, они синтезируют необходимые насекомому аминокислоты и витамины и позволяют тле адаптироваться к питательному составу своего текущего хозяина (растения), получая из флоэмного сока питательные вещества. Количество видов кормовых растений зависит от вида тли.

Тли способны переносить различные вирусные заболевания, такие как: Мозаика огурца , Вирус жёлтой карликовости ячменя , Мозаика табака.

У тли есть союзники: бактерии Hamiltonella defensa Не дают развиваться внутри насекомого яйцам и личинкам паразитоидов и муравьи защищают от хищников и помогают пережить зиму, перенося тлю в муравейник.

Тли известны каждому дачнику и любителю цветов, так как они заполонили абсолютно все огороды, клумбы и сельскохозяйственные посадки. Самыми известными вредителями среди представителей семействаAphididae, обитающими в Московской области, можно назвать следующие виды: (Acyrthosiphonpisum)—поражаетбобовыекультуры,капусту,огурецисвёклу; (Aphisfabae)—поражаетсвёклу,бобовые,некоторыеастровые,втомчисле

подсолнечник; (Cavariella aegopodii) — поражает зонтичные, зимует на иве; (Aphis pomi) — поражает Яблоню, грушу, кизильник;(Aphis gossypii) — поражает бахчевые культуры, а также томаты, перец, свёклу, хризантему; (Macrosiphum rosae) — поражает розы, яблоню, айву; (Schizaphis graminum) — поражает пшеницу, ячмень, овёс, сорго, кукурузу, рожь и просо; (Macrosiphum euphorbiae) — поражает картофель, томат, баклажан, перец, капусту, бахчевые культуры. Также некоторые виды способствуют образованию галл.

Способыборьбыстлёйвсельскомхозяйстве:

Агротехнический способ представляет собой обследование посадочного материала и рыхление почвы, удаление сорняков, вырубка прикорневой порослиивертикальныхнеплодоносящихветок,чередованиекультурнаполях, заблевая вспашка и лущение стерни.

Карантинный способ заключается в запрете ввоза в страну какой-либо продукции, например, посадочного материала, в которой находятся вредители.

Химический способ заключается в обработке растений и территории, на которойонирастутсинтетическимиинсектицидами.Обычно,дляборьбыстлёй используются пиретроиды, неоникотиноиды, фосфорорганические соединения. Действие неоникотиноидов схоже с действием хелидонина.

Биологический способ заключается в обработке растений биоинсектицидами и разведении насекомых-энтомофагов. Биоинсектициды делают на основе бактерий, грибов, растений и энтомопатогенных нематод, носящих в себе бактерии рода Xenorhabdus. К биологическому способу борьбы можно также отнести выведение сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к вредителям. Биологические средства обычно более безопасные для человека и полезных насекомых-опылителей, а также не накапливаются в почве и воде.

Практическаячасть

«Еслиядовитыерастенияопасныдляживотных,онимогутбытьопасныи

длярастений»—гипотеза,скоторойначаласьмояисследовательскаяработа.

Я подумал, что при водной экстракции (настаивании) биологически активные вещества растения останутсяв воде, и полученным настоем можно будет бороться с сорными растениями. Для приготовления первого средства я взял 70 грамм мелко нарезанных стеблей и листьев борщевика Сосновского и литр воды. Настаивание проходило на протяжении трёх дней, каждый день и брал по 150 миллилитров настоя и пульверизатором наносил на растения вида Одуванчик лекарственный. Результата это не дало. Повышение содержания борщевика в продукте также не давало нужного результата. Тогда я решил сделать средство на основе Чистотела большого. 40 грамм чистотела я настаивал также 3 дня, в каждый из которых брал по 150 миллилитров настоя и опрыскивал растения вида Одуванчик лекарственный. Результат не был достигнут. При увеличение содержания чистотела в настое, состояние сорных растений не ухудшалось.

Затем я попробовал настаивать Борщевик Сосновского и Чистотел большой вместе, в одной ёмкости, также 3 дня. Объём пульверизатора и масса растительного сырья не менялись. В первый день настаивания я опрыскал растения вида Недотрога обыкновенная. На следующий день недотрога была в том же состоянии, что и до опрыскивания, но количество тли на стебле и листьяхуменьшилось.Обработав повторно, ядоказал,что полученноесредство эффективно против тли, при этом безвредно для растения. Произошёл поворот исследования на 180 градусов — от уничтожения растений до их защиты.

Следующей цель исследования — вычисление эффективности полученного средства. Для проведения эксперимента понадобилось 6 пробирок с водой, 6 верхних побегов недотроги обыкновенной, поражённых тлёй. Состав основного средства: 35 грамм стеблей, корней, листьев Чистотела большого, 65 грамм стеблей и листьев Борщевика Сосновского, 1 литр воды. Также понадобились настои борщевика и чистотела (по отдельности) и вода.

Ходэксперимента:впробиркисводойбылипоставленыпобеги

недотроги, поражённые тлёй. 2 побега опрыскивались настоем борщевика и чистотела, третий опрыскивался настоем чистотела, а четвёртый — настоем борщевика. Пятое растение я опрыскивал чистой водой, а шестое ничем не обрабатывал (контроль). Каждый побег опрыскивался отдельно от остальных, днём, всолнечную погоду.Настаивание проходило 2дня, вовторой изкоторых проводилось опрыскивание. Растения обрабатывались за 3 подхода с интервалом в несколько часов. Результат был виден на второй день: тля либо умирала, либо бежала с насиженным мест, на первых четырёх побегах. Тли с шестого побега (контроль) оставались живой но пытались уйти ближе к воде в пробирке, или шли на другие растения. На растении, опрыскиваемом водой, численность тли сильно не изменилась.

Итог: численность тли на растениях, опрыскиваемых настоем борщевика ичистотела(напервыхдвух)сократилосьс70и50до7и12соответственно,из выживших около 5 с каждого растения сбежали. При обработке настоем чистотелаколичествоособейтлисократилосьс50до8,извыжившихнесколько штук сбежало. При обработке настоем борщевика численность тли сократилось с 40 до 20, из которых примерно 15 сбежало. Опрыскивание водой не убивало взрослую тлю (маленькие могли погибнуть в каплях воды), а лишь сбрасывало насекомых с растения, таким образом из 30 осталось 25, 6 особей было на пробирке. У контрольной группы из 20 особей осталось 10, из которых около 7 прятались у воды в пробирке.

Опираясь на полученные данные, можно сделать сразу два вывода: Во- первых, настой борщевика и чистотела оказался очень эффективным средством против тли, при этом, безопасным для растения. Смертность тли достигала в среднем 85% за один день. Во-вторых повышенная влажность, вода повышают шансы на выживание тли в жаркую погоду, поэтому опрыскивание водой растения сверху во время полива может стать фактором роста численности насекомых на растении. Подсчёт тли проводился с помощью фоторедактора, число округлялось. Погрешность = (+-5)

Плюсы полученного инсектицида: простота в изготовлении,минимальные денежные затраты или их отсутствие, высокая эффективность, безопасность для растений, экологичность.

Минусы полученного инсектицида: требует осторожности в использовании (опасно при попадании на слизистые, глаза, внутрь человека и животного), производство инсектицида для крупных сельскохозяйственных угодий практически невозможно из-за недостатка растительного сырья.

Заключение.

Я изучил ядовитые и сорные растения, сельскохозяйственных вредителей Московской области.

Основнаяцельработыбыладостигнута—удалосьполучитьэффективное средство для борьбы с тлёй.

Изготавливая и применяя такое средство, мы убираем сорные растения с участка и правильно их используем, боремся с тлёй, а также отказываемся от химических инсектицидов, наносящих вред окружающей среде и человеку.

Библиография.

  1. Фитохимической исследования чистотела большого — Е.К. Горохова, 2018. - 88с.

  2. Фармакологические свойства и компонентный состав борщевика Сосновского(HeracleumSosnowskiManden)-Н.С.Гурина,Р.И.Лукашов,А.В. Котович, 2023 — 9с.

  3. Содержаниезлаковыхтлейвлабораторныхусловиях-Я.Ю.Голиванов, 2022. - 31с.

  4. Методы борьбы с тлей — Россельхознадзор 02.06.23 [Электронный ресурс]

  5. Рувики[Электронныйресурс]— URL:https://ru.ruwiki.ru

Просмотров работы: 16