V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Кока-кола как один из способов борьбы с колорадским жуком
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Все любят картофель: отварной, жареный, пюре и мало ли еще какой! Наряду с хлебом он занимает важное место в питании людей. Поэтому его выращивают в больших объемах повсеместно.
Дома мы каждую весну засаживаем картофелем большую часть нашего приусадебного участка. Только есть одна очень серьезная проблема при его выращивании. Колорадский жук! Если вовремя не собирать его, не опрыскивать растения, то урожая не будет. Взрослые особи, а в особенности их личинки, полностью съедают листья.
Колорадский жук (Leptinotarsa decemlineata Say) является одним из наиболее распространенных и опасных вредителей картофеля в мире. В России этот вредитель заселяет около 205 млн. га посадок картофеля, что составляет почти 80% от общей площади, занятой этой культурой. Столь опасным колорадского жука делает чрезвычайная экологическая пластичность вида, позволяющая ему легко адаптироваться к изменениям условий среды обитания, сохраняя при этом высокую потенциальную жизнеспособность, высокий коэффициент размножения и вредоносности популяции. Наличие нескольких типов физиологического покоя жуков (зимняя, летняя, повторная и многолетняя диапауза), а также генетическое разнообразие популяций способствуют выживанию колорадского жука в экстремальных для него агроклиматических условиях, быстрому приспособлению вредителя к новым суточным и сезонным изменениям биотических факторов, закреплению и активному размножению [9].
Существует множество препаратов для борьбы с колорадским жуком. Но все они в составе имеют вредные и опасные для человека и животных вещества.
Родители периодически опрыскивают картофель инсектицидами. Мама надевает медицинскую маску и не разрешает нам с сестрой находиться рядом. Говорит, что это очень вредно.
До 2013 года в мире регистрировался 1 млн отравлений пестицидами в год. Из которых 3-5% заканчивалось летально. [6].
По последним данным ежегодно регистрируется до 3 млн случаев тяжелого острого пестицидного отравления, 220000 из них со смертельным исходом [1].
Кроме того, многие препараты действуют на пчёл, попадая в почву и водоемы, нарушают экологический баланс.
Задумался, а можно ли бороться с колорадским жуком так, чтобы не наносить вред своему здоровью. В сети интернет мы прочитали, что хорошим средством от этой напасти является всем знакомая кока-кола. Так родилась идея провести эксперимент на своих грядках, чтобы проверить действительно ли она эффективна и может быть использована как альтернатива химическим пестицидам.
Цель работы: выяснить возможность замены химических инсектицидов на кока-колу для борьбы с колорадским жуком.
Задачи:
сравнить состав кока-колы и инсектицидов;
выявить воздействует ли кока-кола на колорадских жуков;
провести обработку картофеля инсектицидом и кока-колой;
проанализировать возможность замены химических инсектицидов на кока-колу для борьбы с колорадским жуком.
Гипотеза: Для борьбы с колорадским жуком можно использовать кока-колу.
Объект исследования: борьба с колорадским жуком.
Предмет исследования: воздействие кока-колы на колорадского жука
В ходе исследования использованы теоретические методы, такие как:
анализ (литературных источников, состава инсектицидов и кока-колы);
абстрагирование (акцент на определенные компоненты состава инсектицидов и кока-колы).
В ходе исследования использованы эмпирические методы, такие как:
наблюдение (за опытными грядками, за колорадскими жуками);
эксперимент (исследовали действие на жуков инсектицида и кока-колы, проводили обработку опытных грядок);
сравнение (сравнивали эффективность применения кока-колы и инсектицида в борьбе с колорадским жуком).
В работе использованы статьи и монографии следующих авторов: Жураев М.Ж., Балан Г.М., Харченко О.А., Бубало Н.Н., Фасулати С.Р., Мацишина Н. В.
- Теоретические аспекты проблемы борьбы с колорадским жуком
Биологические особенности колорадского жука
Систематическое положение: Класс Insecta (насекомые), отряд Coleoptera (жесткокрылые), семейство Chrysomelidae (листоеды), подсемейство Chrysomelinae (настоящие листоеды), триба Doryphorini, род Leptinotarsa.
Родина колорадского жука - юго-запад США. В настоящее время вид распространен в Северной Америке, Европе (везде, кроме Великобритании, Ирландии, Исландии и Скандинавских стран), Передней Азии - везде, кроме высокогорий. Ареал вредителя в Евразии непрерывно расширяется на север и восток, последовательно охватывая зоны картофелеводства, чему способствуют широкие пределы адаптивной изменчивости вида и потепление.
Жук овальный, сильно выпуклый, блестящий, длиной 8-12 мм. Надкрылья светло-желтые, на каждом 5 продольных черных полос. Другие части тела буро-желтые или красно-оранжевые с черными пятнами. Яйца овальные, блестящие, длиной до 1.5 мм, откладываются группами до 100, чаще по 30-40 яиц в кладке. Цвет кладок яиц, а также куколок варьирует от желтого до кирпично-красного; при развитии не меняется. Личинка с укороченным, сверху выпуклым, снизу уплощенным телом длиной до 15-16 мм. Голова и ноги личинок черные, брюшко в I-III возрастах красно-бурое, в конце IV возраста (перед окукливанием) оранжево-розовое или желтое. Длина куколки 8-12 мм, масса 50-170 мг. Жуки и личинки живут открыто, питаются листьями растений и съедают их целиком. При отсутствии листьев имаго едят любые части растений, включая клубни. Самки помещают яйца на нижнюю сторону листьев. Плодовитость самки 400-1000 яиц, максимум - 5000. Личинки окукливаются в почве на глубине 5-10 см. В зависимости от температуры яйца развиваются 5-17 дней, личинки на оптимальном корме - 10-30 дней, предкуколки и куколки - суммарно 8-20 дней. Молодые жуки нового поколения выходят из почвы и интенсивно питаются в течение 6-20 дней, формируя жировое тело. Затем они либо сразу уходят в почву и впадают в диапаузу, либо сначала спариваются и откладывают яйца.
Перезимовавшие жуки выходят из почвы при ее прогреве до 13-14°С, что обычно совпадает с появлением всходов картофеля и происходит в различных зонах с марта по июнь. Периоды выхода жуков с мест зимовки и их размножения часто растянуты на 1,5 - 2 месяца в связи с неодновременным прогревом почвы на различной глубине залегания зимующих жуков. Самки, оплодотворенные с осени, способны после диапаузы откладывать яйца без повторного спаривания. Личинки активны в светлое время суток. Оптимальная температура для развития всех фаз 20-32°С. Температурный порог развития яиц 11,5°С, личинок и куколок 9-11°С; показатели сумм эффективных температур развития непостоянны и зависят от средней температуры среды. Точка максимального переохлаждения тела имаго разных популяций от -7 до -13°С.
Численность вредителя зависит от климата местности, погодных условий сезона, вида и сорта растения-хозяина, активности энтомофагов и энтомопатогенов. Специализированные энтомофаги колорадского жука обитают только в Америке. В Евразии имеют практическое значение некоторые многоядные хищные виды жужелиц, коровок, клопов и златоглазок [12].
1.2 Способы борьбы с колорадским жуком
Колорадский жук сильно повреждает картофель и баклажан, в меньшей степени - томат. Защитные мероприятия: преимущественное возделывание наиболее устойчивых к вредителю сортов картофеля и баклажана; соблюдение севооборотов с пространственной изоляцией посадок пасленовых культур и их возвратом на прежнее место не чаще 1 раза в 4 года; размещение посадок пасленовых культур вблизи лесов, рощ, лугов и пастбищ как резерваций природных энтомофагов вредителя; предуборочное уничтожение ботвы картофеля и тщательная уборка клубней; создание упреждающих приманочных посадок картофеля. Но, как правило, в реальных условиях не возможно соблюдение вышеизложенных рекомендаций и возникают показания к принятию истребительных мер. Рекомендуется чередование применения биопрепаратов и инсектицидов различных классов во избежание формирования устойчивых к ним популяций вредителя [4].
Инсектициды различны по способу воздействия на насекомых, в зависимости от действующего вещества:
- нарушающие работу нервной системы (пиретроиды, производные углеводородов, карбаматы и фосфорорганические соединения);
- блокирующие постсинаптические рецепторы (неоникотиноиды, бенсултап, фенилперазолы и авермектины);
- угнетающие митохондриальное дыхание (пиридабен; феназахин);
- нарушающие синтез хитина (бензоилмочевина и её производные) [5].
Классы опасности инсектицидов
1 класс опасности — чрезвычайно опасны. К таким инсектицидам относят различные фумиганты. Применяются исключительно в складских помещениях; допуск людей в обработанные помещения — только после тщательного проветривания.
2 класс опасности — высокоопасны. Включает препараты на основе действующего вещества Фентион. На сегодняшний день, большинство из них полностью запрещены для обработки любых пищевых и кормовых культур.
3 класс опасности — умеренно опасны. Наиболее часто встречаются на полках специализированных магазинов. К ним относят и фосфорорганические соединения и препараты на основе имидаклоприда. Характеризуются низкой токсичностью для теплокровных (птиц и млекопитающих), но чрезвычайно токсичны для хладнокровных — рыб, амфибий и рептилий (лягушек, ящериц) и пчёл. Следует отметить, что у многих насекомых-вредителей уже выработана устойчивость к этим препаратам, а для человека они не перестали быть токсичными и канцерогенными.
4 класс опасности — малоопасны. Характеризуются низкой токсичностью для теплокровных, разрушаются в природных условиях за 5-7 дней, что удобно для обработки плодовых. Действующее вещество авермектин — это природный нейротоксин, поэтому перечисленные препараты «двойственные» — их относят как к химическим, так и к биологическим средствам.
Для самостоятельного использования на приусадебных участках рекомендованны только препараты 4 класса опасности, применение 3 класса допустимо только специализированными организациями. Препараты 2 и 1 класса опасности запрещенны в свободной продаже [7].
Таким образом, используя препараты 3 класса, люди подвергают опасности себя и окружающую среду.
Но существует множество народных методов борьбы с колорадским жуком. Нам встретились следующие: луковая шелуха; древесная зола; осенние и весенние ловушки; растительные настои (полыни, чистотела, одуванчика, хвоща, грецкого ореха); уксус, горчица, зола, цемент; водка; нашатырный спирт; кока-кола [2].
Кока-кола – газированный безалкогольный напиток, в составе которого, помимо сахара, кофеина и красителей, содержится ортофосфорная кислота – губительное вещество для насекомых, клещей и других вредителей. Сам фосфор – основа для большинства инсектицидов. Кока-кола против жука действует достаточно быстро, через пару суток после обработки должны появиться существенные изменения. Нежелательно применять кока-колу одновременно с другими средствами для опрыскивания, будь то покупные инсектициды или же другие народные средства.
Существует несколько рецептов разведения:
Кока-кола и вода в пропорции 1:1. В этом случае лучше использовать по 2 л каждой жидкости.
Развести 5 частей напитка и 1 часть воды. В этом случае получается достаточно концентрированная смесь.
Развести 7 частей напитка и 2 части воды [8].
1.3 Сравнение состава кока-колы и химических инсектицидов
Для исследования были использованы инсектициды содержащие Имидаклоприд в качестве действующего вещества. Препарат блокирует никотиновые и ацетилхолиновые рецепторы центральной нервной системы насекомых, в результате чего у них развиваются параличи и конвульсии, приводящие их к гибели. Имидаклоприд среднетоксичен для теплокровных животных и человека; высокоопасен для пчел.
Установлено, что действующее вещество оказывает общетоксическое действие на организмы животных с преимущественным влиянием на состояние печени. Это проявлялось в виде уменьшения потребления воды, снижения прироста массы тела, в плазме отмечалось незначительное повышение холестерина, в печени цитохрома Р-450, увеличение ее массы. При остром отравлении имидаклопридом возникает затрудненное дыхание, заторможенные движения, незначительный тремор, шатающаяся походка, сужение глазных щелей. Препараты на основе имидаклоприда относятся к 3 классу опасности для человека и 1 классу опасности для пчел [11].
Что касается кока-колы, она является пищевым продуктом. Многие исследователи утверждают, что кока-кола очень опасна для человека.
Первая Кока-Кола, изобретенная фармацевтом Джоном Ститом Пембертоном в 1886 году и продававшаяся в аптеках в качестве лекарства от морфинизма, неврастении, депрессии и проблем с пищеварением, состояла из сахарного сиропа, листьев коки (кокаинового куста) и содержащего кофеин ореха колы. К концу XIX века было обнаружено, что кокаин – не самый невинный стимулятор. С его широким употреблением стали бороться, поэтому в 1903 году кокаин из состава напитка исключили. В наше время точная формула Кока-Колы – коммерческая тайна. Известно лишь, что в нее входит сахар, сахарный колер, ортофосфорная кислота, кофеин, натуральные ароматизаторы и углекислый газ [3].
Официальный сайт говорит, что существует множество заблуждений о составе кока-колы. Например, краситель кошениль, также известный под названием карминная краска (E120), не входит в число ингредиентов. Окраску напиток приобретает благодаря входящему в его состав карамельному колеру IV ― натуральному пищевому красителю, широко применяемому в производстве продуктов питания и напитках. У любых кислых продуктов питания, включая газированные напитки, есть способности к очистке известкового налёта. В 100 мл Coca-Cola содержится 17 мг фосфора. Таким образом, содержание фосфора в напитке такое же, например, как в апельсиновом соке, и гораздо ниже, чем в молоке, сыре и хлебе. Процентное содержание фосфора в мясных продуктах больше, чем в других видах продуктов. По сути дела, на фосфор из напитков класса кола приходится не более 2,1% общего потребления фосфора в пищу. К тому же фосфор является химическим элементом, необходимым для роста растений [10].
Таким образом, очевидно, что использование кока-колы в качестве средства борьбы с колорадским жуком, в разы безопаснее, чем использование инсектицидов.
Кока-кола как один из способов борьбы с колорадским жуком
2.1 Воздействие кока-колы на колорадского жука
Решили проверить, оказывает ли кока-кола токсичный эффект на колорадского жука или она просто отпугивает насекомых из-за своеобразного аромата или избытка сахара.
Для оценки воздействия кока-колы на колорадского жука взяли три одноразовых пищевых контейнера. В один налили воды, во второй кока-колу, в третий раствор препарата «Корадо» так, чтобы жуки касались лапками дна контейнера. Собрали личинок и взрослых особей колорадского жука и поместили их в подготовленные ёмкости (приложение 1). В пробе с водой видимых изменений у жуков и личинок не наблюдалось. В растворе инсектицида все особи погибли сразу. В пробе с кока-колой погибли сразу только личинки. Через час взрослые особи выглядели как мёртвые, но при извлечении из раствора, оживали. Утром все особи в пробе с кока-колой были мертвы. В пробе с водой изменений не было и на утро.
Таким образом, выяснили, что кока-кола оказывает токсичный эффект на колорадского жука, но не такой сильный, как инсектицид «Корадо».
2.2 Обработка опытного участка кока-колой и химическим инсектицидом
Первая обработка опытного участка состоялась 21 мая 2017 года в 10.00 часов. (приложение 2) В качестве инсектицида использовали рекомендованный продавцом «Корадо» - водорастворимый концентрат имидаклоприда (класс опасности - III).
Обработка проводилась по рядам: «Корадо» (1 мл : 4 л воды), «Кока-кола 1» (1ст.воды : 1ст.кока-колы), «Кока-кола 2» (1 ст.воды : 5 ст.кока-колы), «Кока-кола 3» (2 ст.воды : 7 ст.кока-колы). Был оставлен не обработанный ряд в качестве контроля.
Через час после обработки изменения наблюдались только на грядке «Корадо» - большая часть особей погибла. В 13.00 на грядке «Корадо» погибли все особи колорадского жука.
22 мая на грядке «Кока-кола 3» исчезли личинки. Грядки «Кока-кола 1» и «Кока-кола 2» оставались без изменений. К 11.00 личинок стало заметно меньше на грядке «Кока-кола 2». Пошёл дождь и дальнейшие наблюдения были не возможны. 26 мая дожди прекратились и на опытных грядках, обработанных кока-колой, наблюдалось небольшое количество жуков, пришлось собирать их вручную (приложение 3). На грядке «Корадо» не было ни жуков, ни личинок. Жуков на грядке «Контроль» было много, и они собирались вручную.
5 июня на всех грядках, включая «Корадо», количество жуков и личинок резко возросло и достигло грядки «Контроль». Появилась необходимость в повторной обработке. Препарат «Корадо», во избежание привыкания особей, был заменён на инсектицид «Броня», действующее вещество, которого тоже имидаклоприд (1 мл : 5 л воды). Обработку провели в 10.00 часов. Через час большая часть жуков погибла (как и при использовании «Корадо»). Полностью исчезли жуки и личинки только к 17.00 часов (при использовании «Корадо» на 4 часа раньше). На грядке «Кока-кола 1» изменений к этому времени не было. На грядке «Кока-кола 2» погибла большая часть личинок, и стало меньше взрослых особей. На грядке «Кока-кола 3» погибли все личинки, но немного взрослых особей осталось. Изменений на грядке «Кока-кола 1» больше не было, количество особей было практически как на грядке «Контроль». А на грядках «Кока-кола 2» и «Кока-кола 3» все особи погибли к 7 июня. 10 июня на грядке «Кока-кола 2» появились жуки в небольшом количестве. На грядке «Кока-кола 3» и «Броня» жуков не было. Пошёл дождь. И после него на грядке «Кока-кола 3» сразу начали появляться жуки в небольшом количестве. На грядке «Кока-кола 3» жуков не было почти неделю, пока не пошёл дождь. На грядке «Броня» жуков не было и после дождя. Продолжительность действия инсектицида «Броня» (20 дней) на пять дней дольше, чем «Корадо» (15 дней). Максимальный эффект кока-колы был на грядке «Кока-кола 3 (10 дней). Больше решили не проводить обработку инсектицидом и с 21 июня обрабатывали все грядки раствором кока-колы в концентрации 2:7. Иногда приходилось собирать не погибших жуков вручную. В результате был получен хороший урожай.
Таким образом, кока-кола замедляет поражение картофеля колорадским жуком в концентрации 2:7, уступает по эффективности химическим препаратам и действует при условии отсутствия осадков и сбора взрослых особей.
2.3 Анализ возможностей использования кока-колы для борьбы с колорадским жуком
Наблюдения проводились в течение месяца. В результате эксперимента пришли к выводу, что в сильной концентрации кока-кола способна ликвидировать жуков на срок до двух недель, при условии отсутствия дождя. Личинки погибают практически полностью, а взрослые особи остаются в небольшом количестве, требуется собирать их вручную. Что ограничивает применение данного способа на больших площадях.
Пробовали обработать листья не разведенной кока-колой. Страшного ничего не произошло, только появились муравьи, но вреда они не нанесли и через сутки уползли.
Многие говорят, что кока-кола очень вредна и ей даже очищают сантехнику (что, скорее всего, связано с содержанием ортофосфорной кислоты). Но, так или иначе, она является пищевым продуктом, значит, относительно безопасна. Как минимум, при обработке не нужно использовать специальные средства защиты и прятать детей и животных.
Выкапывая с папой картофель осенью, мы обратили внимание, что в кустах, обработанных концентрированным раствором, клубней было больше, и встречались достаточно крупные экземпляры, возможно, это связано с содержанием фосфора в составе кока-колы (приложение 4).
Таким образом, замена инсектицидов на кока-колу для борьбы с колорадским жуком возможна только в пределах личного хозяйства небольшой площади.
Заключение
Несмотря на существование множества способов борьбы с колорадским жуком, каждый год мы видим его на картофеле и баклажанах, он продолжает лакомиться свежими листьями. Оставлять такое поведение безнаказанным нельзя, так как можно лишиться урожая. Но используя инсектициды, мы наносим вред не только жукам, но и самим себе. Исследование показало, что если не лениться, то вполне на своем огороде можно применять кока-колу в качестве препарата для борьбы с колорадским жуком. Мне кажется, что хотя кока-кола стоит не дёшево, все же, наверное, стоит нам задуматься о своём здоровье в первую очередь. Ведь его не купишь ни за какие деньги. Теперь я советую этот способ борьбы с колорадским жуком всем своим родственникам, и даже учителям.
Другие народные способы борьбы с колорадским жуком тоже очень интересны. Исследование может быть продолжено, для их сравнения методов и поиска наиболее экономичного.
По результатам работы сделаны следующие выводы:
используя препараты 3 класса, люди подвергают опасности себя и окружающую среду, использование кока-колы в качестве средства борьбы с колорадским жуком, в разы безопаснее, чем использование инсектицидов;
кока-кола оказывает токсичный эффект на колорадского жука, но не такой сильный, как инсектициды;
кока-кола замедляет поражение картофеля колорадским жуком в концентрации 2:7, уступает по эффективности химическим препаратам и действует при условии отсутствия осадков и сбора взрослых особей;
замена инсектицидов на кока-колу для борьбы с колорадским жуком возможна только в пределах личного хозяйства небольшой площади.
Список использованных источников и литературы
Балан Г.М., Харченко О.А., Бубало Н.Н. Острые отравления пестицидами у сельскохозяйственных рабочих в Украине в условиях новых форм хозяйствования // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, Киев, 2013. № 11, С.65-69.
Гусева С. Колорадский жук — борьба с ним народными средствами[Электронный ресурс] // URL: http://belochka77.ru/vrediteli-kartofelya-foto-opisanie-metodyi-borbyi.html (Дата обращения 16.12.2017 г.)
Жажда знаний: исследователи выяснили, вредно ли пить Кока-Колу [Электронный ресурс] // Медицинский портал (31 января 2015 года16:28) / URL:http://medportal.ru/ mednovosti/news/2015/01/31/398cola/ (Дата обращения12.06.2017 г.)
Жураев М.Ж. Биологические особенности развития колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata Say) в условиях Узбекистана и меры борьбы с ним: автореф. дис. канд. биол. наук. Ташкент: Узбекский НИИЗР, 2000. 24 с.
Инсектициды: избавляемся от вредных насекомых! [Электронный ресурс] // URL: http://stopvreditel.ru/rastenij/borba/insekticidy.html (Дата обращения10.12.2017 г.)
Классификация пестицидов и отравление ими [Электронный ресурс] // Токсикология / URL: meduniver.com/medical/toksicologia/pesticidi.html (Дата обращения 30.11.2017 г.)
Классы опасности инсектицидов [Электронный ресурс] // Информационный центр дезинсекции (дезсоюз) крупнейший медиапортал о насекомых, методах и средствах борьбы с ними. Методические материалы / URL: http://dezsouz.ru/metodicheskie-materialy/56-klassy-opasnosti-insektitsidov/ (Дата обращения14.12.2017 г.)
Лучшие народные средства в борьбе с колорадским жуком: вооружаемся знаниями! [Электронный ресурс] // Русский фермер. Портал для хозяев своей земли: фермеров, дачников и огородников / URL: http://rusfermer.net/ogorod/vrediteli/koloradskij-zhuk/borba/narodnye/luchshie.html (Дата обращения10.12.2017 г.)
Мацишина Н. В. Особенности биологии и экологии колорадского жука Leptinotarsa decemlineata (Say, 1824) (Coleoptera, Chrysomelidae) в приморском крае: автореф. дис. канд. биол. наук. Владивосток, 2012. 19 с.
Мифы о Сoca-cola [Электронный ресурс] // Официальный сайт компании Сoca-cola в России / URL:http://www.coca-colarussia.ru/contact-us/myths (Дата обращения 09.06.2017 г.)
Справочник по пестицидам (токсиколого-гигиеническая характеристика). Выпуск 1. под ред. академика РАМН В.Н.Ракитского. – М.: «Агрорус», 2011.
Фасулати С.Р. Вредители сельскохозяйственных культур Leptinotarsa decemlineata Say - Колорадский жук [Электронный ресурс] // Проект «Агроэкологический атлас России и сопредельных стран: экономически значимые растения, их болезни, вредители и сорные растения» 2003-2009 / URL:http://www.agroatlas.ru/ru/content/ pests/Leptinotarsa_decemlineata/ (Дата обращения 08.12.2017 г.)
Приложение 1. Исследование воздействия Кока-колы на колорадского жука
Приложение 2. Обработка картофельных рядов различными концентрациями раствора Кока-колы
Приложение 3. Сбор колорадских жуков
Приложение 4. Сбор урожая