Britská výzkumná organizace Horticultural Research International (HRI) vyvíjí strategie biologické ochrany rostlin na základě simulačního počítačového modelování.
V okrasných školkách ve Velké Británii je pěstováno přes sto dvacet druhů rostlin, a to nejrůznějšími pěstebními postupy – od přísně ekologicky kontrolované produkce jednoduché technologie u odolného školkařského materiálu. Okrasné rostliny jsou napadány zhruba třiceti komerčně významnými druhy škůdců (včetně mšic, třásněnek, roztočů a molic) a pro regulaci těchto škůdců je používáno přes dvacet komerčně dostupných přípravků biologické ochrany.
Podklady pro simulační modelování
V minulosti byly strategie biologické ochrany vyvíjeny na základě přístupu "vyzkoušejme a uvidíme" (suck it and see). HRI se proto zaměřila na vývoj strategií na základě správného pochopení biologie škůdců a jejich přirozených nepřátel v kombinaci s interakcemi mezi nimi a rostlinami samotnými. Výzkum kombinuje skleníkové a polní pokusy se simulačním modelováním. Experimentální práce poskytla informace o biologii škůdců a jejich přirozených nepřátel včetně schopností predátorů být přirozenými nepřáteli. Informace byly poté využity k vývoji modelů, které prozkoumaly širokou řadu strategií možné introdukce přirozených nepřátel daleko lépe, než by mohlo být otestováno experimentálně. Výsledky simulačních experimentů byly zhodnoceny a použity k identifikaci slibných strategií biologické ochrany, které by pak mohly být testovány experimentálně. Tento přístup byl pro vývoj biologické ochrany ekonomičtější než přístup předchozí a umožnil odfiltrování strategií nekompatibilních s biologií škůdců a přirozených nepřátel. Bylo možné zaměřit experimentální pokusy na ty strategie, které by měly s největší pravděpodobností úspěch v komerční produkci okrasných rostlin.
Konkrétní výzkumy
Nedávný výzkum HRI zaměřený na introdukce dravého roztoče Phytoseiulus persimilis pro kontrolu svilušky chmelové (Tetranychus urticae) ukázal, že opakované preventivní introdukce činitelů biologické ochrany v týdenních intervalech byly nejlepší strategií pro zajištění ochrany ve srovnání s introdukováním činitelů biologické ochrany jednou nebo dvakrát ve vegetační sezóně. Také počet rostlin, na něž jsou přirození nepřátelé zaváděni, měl určující vliv na účinnost regulace škůdců. Tato strategie je ale velmi závislá na typu pěstované plodiny, neboť další výzkum ukázal, že účinnost predátorských roztočů je ovlivňována ochlupením listů a typem větvení a také vzájemným rozmístěním rostlin. Účinnost predace je omezována na dvojnásobek na ochlupených oproti lysým rostlinám a schopnost predátorů vypátrat řídce rozmístěné škůdce v olistění rostliny je limitována počtem dotyků sousedních rostlin a složitostí struktury jednotlivých rostlin. Výzkum pokračuje i nadále a jeho cílem je nyní zjistit, jak upravit strukturu některých částí rostlin, aby poskytly predátorům nejlepší přístup, aniž by se zvyšovala schopnost škůdce šířit se po plodině. Tento výzkum využívá virtuálních rostlin, počítačově vytvořených reprezentací jejich struktury. Umožňuje simulovat pohyb hmyzu na struktuře rostlin na počítači. Kombinováním modelů architektury rostlin s modely chování hmyzu při pátrání po kořisti bude možné určit, jak architektura rostlin ovlivňuje úspěšnost biologické ochrany. To by mělo vést k určení strategie biologické ochrany specifické pro speciální architekturu rostlin nebo dokonce konkrétní druhy rostlin.
Další z výzkumů v této oblasti se zaměřil na kombinování přirozených nepřátel pro kontrolu třásněnky západní (Frankliniella occidentalis). Dosáhnout biologické kontroly třásněnky je mimořádně obtížné, protože neexistují žádní přirození nepřátelé požírající výhradně tento druh. Známí predátorští roztoči (například Neoseiulus cucumeris a Iphiseius degenerans) jsou schopni požírat jen malé larvy (stadium prvního nebo druhého instaru), což ve výsledku znamená, že existuje jen krátká doba, kdy tito predátoři mohou být účinní. Ke zhodnocení, zda by bylo možné kombinovat několik přirozených nepřátel, aby se zajistila lepší regulace třásněnky západní, byly uskutečněny série simulačních pokusů ve spojení s experimentálním ověřením platnosti modelových prognóz. Tyto prognózy ukázaly, že kombinování predátorského roztoče Neoseiulus cucumeris s plošticí Orius laevigatus by mělo vést k lepší kontrole než při používání každého z těchto predátorů jednotlivě, a to i přesto, že by dravá ploštice mohla požírat roztoče. Skleníkové pokusy v malém měřítku nyní potvrdily modelové predikce a v současné době je požadován další výzkum, který by určil nejvhodnější způsob, jak přizpůsobit tento výsledek komerční produkci ve sklenících. Používání integrovaného přístupu modelování a experimentálního výzkumu může poskytovat užitečné informace pro biologickou ochranu v zahradnickém odvětví.
Práce na výzkumech stále pokračuje a je využívána v současném projektu britského ministerstva DEFRA zaměřeného na určení, jak manipulace uvnitř plodiny (například v pásech planých druhů rostlin a povrchových mulčích) mohou být používány k omezování napadení škůdci zahradních rostlin pěstovaných jak venku tak částečně pod krytem.
Modelování může být užitečným nástrojem ve výzkumu biologické ochrany rostlin, protože umožňuje rychlé testování široké řady možných scénářů, které by byly při experimentálním testování příliš drahé. Eliminováním nefunkčních možností biologické kontroly, je možné účinněji zaměřit vývoj biologické ochrany na ty strategie poskytující největší výhody při minimálních nákladech.
