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害蟲與天敵:昆蟲的誘惑

98/12/03 瀏覽次數 26295
昆蟲間如何尋找異性來交配?牠依靠的是費洛蒙。昆蟲間如何通知彼此哪邊有食物?依靠的也是費洛蒙。昆蟲間如何知道有敵人來襲?還是靠費洛蒙。昆蟲間如何知道這一區的蟲隻密度已滿?也是靠費洛蒙。昆蟲間如何找尋彼此一起生活?還是靠費洛蒙。費洛蒙對昆蟲來說,就好像是人類的語言,可以做為溝通的橋梁。

什麼是費洛蒙?費洛蒙的英文是 pheromone,源自希臘字的 phereinr 及 horman,分別有攜帶與激素的意思,合起來的意思就是「攜帶激素」。費洛蒙是昆蟲體內自然發出的信息素,也是昆蟲界溝通的訊息。

法國的昆蟲學家法布爾(Jean-Henri Casimir Fabre, 1823 - 1915)首先注意到費洛蒙的存在。他把剛羽化的雌蛾放置在一個透明籠子中,沒多久,不知道從何處飛來許多雄蛾。之後,法布爾在籠子內同時放入煤油等強烈氣味物質,並且在旁邊抽煙,雄蛾還是可以準確地飛到雌蛾旁邊。把雌蛾抓出籠子後,籠子內殘存的雌蛾氣味還能夠誘引雄蛾。

當法布爾把雌蛾放置在一個密閉玻璃容器中後,便沒有雄蛾飛奔而來。這證明了雌蛾對雄蛾一定發出了某一種特殊訊息,讓雄蛾知道雌蛾在哪裡,或曾經在哪個空間中生活過。日後,雌蛾分泌出引誘雄蛾的化學物質便命名為性費洛蒙。

在 1959 年,德國科學家卜提南(Adolf Friedlich Johan Butenandt)從 50 萬隻蠶蛾中,成功地分離出 12 毫克的性費洛蒙,取名為家蠶醇,這也是最早純化出來的性費洛蒙。

費洛蒙的種類

追蹤費洛蒙 例如螞蟻尋找食物時,會由腹部分泌費洛蒙。當有大量食物時,聚集的螞蟻越多,費洛蒙訊息也就越強烈,使得螞蟻可以藉此正確地運送食物,而不會迷路。

警戒費洛蒙 當蜜蜂螫人時,螫針與警戒費洛蒙會同時留在人的皮膚上,其他的蜜蜂因感受到這一個信息而展開集體的攻擊。

產卵費洛蒙 產卵費洛蒙可能是誘引或具有忌避作用。如果蚊子找到適合孑孓生長的水質,便會在這一區水域內產卵,同時在產卵時,每一顆卵的頂端都含有產卵費洛蒙。因此,只要一區水域有一隻蚊子產卵,那個水域便會有一群蚊子產卵。相反的,有些昆蟲在產卵時期,如果一區已經有產卵費洛蒙,則會避開這地區產卵。這樣一來,可以降低子代間在生活環境中的競爭壓力。
聚集費洛蒙 例如蟑螂能分泌聚集費洛蒙,吸引同伴群聚棲息。

分散費洛蒙 像是斜紋夜盜蛾的母蛾會聚集產卵。但是,當幼蟲數量達到一定密度時,便會釋放分散費洛蒙以分散幼蟲,避免幼蟲因為缺乏食物而餓死。

性費洛蒙 當雌蛾想要吸引雄蛾交配時,便會分泌性費洛蒙吸引雄蛾。

目前,鑑定出的化學訊息素以性費洛蒙的種類最多。因此也把性費洛蒙實際應用在農業上,用來捕捉或誘殺害蟲。在防治害蟲上,農民們習慣使用化學農藥,然而有些害蟲會對農藥產生抗藥性,甚至有些害蟲就躲在農藥噴灑不到的根莖,造成農藥使用過度,又沒有達到防治害蟲的效果。為了避免上述的情況發生,性費洛蒙是推廣無農藥農業的有效利器。性費洛蒙具有高選擇性,不像傳統的化學農藥會通殺好壞蟲,也不會對環境造成污染。

性費洛蒙防治害蟲的應用

監測 行政院農業委員會台中區改良場曾經在彰化縣二林鎮的主要稻米栽培區,設置了 20 個定點監測站與多個隨機監測點。在每一個監測點懸掛一組二化螟性費洛蒙誘引盒,藉以觀察二化螟成蛾族群的發生,並且依據誘引成蛾的數量判斷是否需要施藥防治,以節省人力,並且節省農藥的施用。

交配干擾 例如防治楊桃花姬捲葉蛾,便是利用高濃度的性費洛蒙,混淆雌雄蟲間性費洛蒙的訊息傳遞,使得雄蛾「意亂情迷」而找不到雌蛾,達到干擾害蟲交尾的目的。不過,就這一個劑型來說,必須使用大量性費洛蒙,因此,成本較其他的性費洛蒙產品高。但是與其他的化學農藥相比,雖然成本相當,干擾劑有 5 個月的效用,可以節省施藥 5 ~ 20 次而降低化學農藥的使用。

誘殺 以甜菜夜蛾危害青蔥為例,甜菜夜蛾的幼蟲潛入蔥管中啃食葉肉,使得只剩外表皮的白膜。但是,市售的大部分農藥對甜菜夜蛾的防治效果不好,因此可以使用性費洛蒙捕捉甜菜夜蛾成蟲,達到誘殺的效果。

防治害蟲的性費洛蒙產品

由性費洛蒙發展出的產品眾多,以下是一些例子。

自製濕式誘蟲盒 把性費洛蒙黏在盆蓋的內部,然後在水盆內添加肥皂水,降低水的表面張力。並且,依據蟲隻大小調整盆蓋與水盆間的距離,使得蟲隻一旦落入陷阱內就很難逃脫。它的缺點是需要隨時注意、補充適量的水,因此在操作上比較不方便。

黏膠式誘蟲盒 把性費洛蒙混在黏膠內,用來吸引蟲隻自動投膠。缺點是面積不大,捕捉的蟲隻有限。

乾式誘蟲盒 是目前最普遍使用的誘蟲盒。把性費洛蒙置於盒中,在盒外配合蟲隻的大小,製作孔內側有凸出障礙的進蟲孔,並在中段加入一個漏斗,減少成蛾向上的移動。在底部,也可以接寶特瓶,以方便更換。誘蟲盒帶來極大的方便,然而乾式誘蟲盒有一個缺點,曾經放置過誘引劑後,性費洛蒙的氣味難消除。因此,用過的誘蟲盒不可以再用於其他種類的害蟲,以免性費洛蒙成分混淆而捕捉不到蟲隻。

性費洛蒙誘蟲的效用如何呢?最重要的關鍵還是在於性費洛蒙本身。先前曾提到 50 萬隻蠶蛾才得到12毫克的性費洛蒙,研究人員要花很多的心力和時間,才能得到一點點的性費洛蒙。既然如此,性費洛蒙又怎麼能商品化?它一定是貴到讓人無法接受。每個人買東西當然都想買耐用、便宜又方便使用的商品。當然,性費洛蒙產品也要達到這個目標,才能符合農民的要求。因此,聰明的科學家試著找出各種性費洛蒙的結構,並且利用化學合成的方式,用最低的成本合成出各式各樣的性費洛蒙。

國內的昆蟲性費洛蒙劑型原料,多是以少量溶劑、大量昆蟲性費洛蒙原液(約 90 ~ 98%),以及抗氧化劑配製而成,來延長田間的使用期限。把配製好的昆蟲性費洛蒙劑型原料打入像是塑膠微管、橡皮帽的載體中,使昆蟲性費洛蒙劑型達到緩釋揮發的效果。然而性費洛蒙就像香水一樣,當釋放在空氣中很快地就會揮發殆盡,而且受到太陽光照射後,就很容易地分解了。

為了解決這個問題,可以把性費洛蒙包覆在微膠囊內。微膠囊是利用界面聚合的方法製成的,它的原理是利用油相和水相混合時,在油和水的界面處產生聚合作用而形成微膠囊。

利用這項技術,使包膜劑與起始劑混合後發生聚合反應。藉由包膜劑來包覆性費洛蒙,而且加入抗氧化劑,確保性費洛蒙不會被熱分解,並使用便宜的棉線當作載體,讓性費洛蒙劑型可以同時達到便宜、緩慢釋放、穩定的效果。也可以調整包膜劑的厚度,配合不同昆蟲的生態,因應不同耕種周期的作物,製作出不同釋放時間的昆蟲性費洛蒙劑型。

應用性費洛蒙的優點

應用昆蟲性費洛蒙在田間作物上,具有下列幾項優點。

無毒性 一般市售農藥都有毒性,昆蟲性費洛蒙則沒有這個問題。

專一性 不同昆蟲的性費洛蒙劑型作用在不同種的害蟲上,像是甜菜夜蛾的性費洛蒙劑型絕對不會抓到斜紋夜盜蛾。化學農藥則會殺死所有的昆蟲,好的壞的一起解決,當然會誤殺許多像是蜜蜂的益蟲。

不會產生抗藥性 昆蟲性費洛蒙是昆蟲本身分泌出來的,不會使昆蟲產生抗藥性。化學農藥會使害蟲記取教訓,可能會自動降低碰觸農藥的機會,或者自害蟲體內產生更大量的解毒酵素,也會使害蟲的表皮形態產生變化,降低藥劑滲入體內的量,使得害蟲對農藥的耐受性越來越高。就好像每天慢慢地餵食害蟲毒藥,經過一段時間後,抗藥性佳的害蟲成為族群的主體。這群抗藥性佳的害蟲經過繁衍以後,又是一大群更難對付的害蟲。

施用時間沒有限制 昆蟲性費洛蒙劑型不限時間施用,最好在栽種時便在田間施用,以達到預防害蟲的效果。因為它沒有毒性,也不會造成害蟲的抗藥性,所以施用時間沒有特別的限制。農藥則有限制,太常施放,會使農作物的農藥殘留量太高,有危害人體之虞。

費用便宜 若以同體積的農藥與昆蟲性費洛蒙來計算,當然昆蟲性費洛蒙的價格高於農藥。但是,昆蟲性費洛蒙每次的使用量是以毫克計算,而農藥是以公斤或公克計算。以蔥田防治甜菜夜蛾為例,昆蟲性費洛蒙劑型可以放置 1 個月以上,然而農藥每 1 至 2 個禮拜就需施放一次。整體計算下來,昆蟲性費洛蒙還是便宜許多。

應用注意事項

雖然昆蟲性費洛蒙好處多多,但使用時要確認下列幾點,以免誤用。

害蟲種類的確定 昆蟲性費洛蒙劑型的專一性高,因此使用前須先調查田間害蟲種類,以便使用正確的昆蟲性費洛蒙。

昆蟲性費洛蒙的保存 為了避免昆蟲性費洛蒙在使用前就揮發殆盡,保存時最好能以鋁箔紙包覆,放置在密封小瓶子中,再存放在冷凍庫內。

昆蟲性費洛蒙的使用 農作物開始種植後,立刻設置昆蟲性費洛蒙來誘蟲,直到農作物收成為止。甚至,在休耕期間,也可以設置昆蟲性費洛蒙,以達到長期全面誘殺,提升防治效果的目的。另外需要注意的是,每個誘蟲盒只能繫掛一種昆蟲性費洛蒙。如果放入兩種以上,會因為彼此的干擾而誘捕不到害蟲。除此之外,也需要定期更新昆蟲性費洛蒙誘餌,舊的誘餌不可以隨便棄置在田間,以免舊的誘餌引誘害蟲,卻無法捕捉到害蟲。

誘蟲盒的設置 誘蟲盒放置在田間時,可以依害蟲活動的高度放置在高於作物頂端約 30 ~ 50 公分處。當大量誘殺時,單位面積的誘蟲盒越多越好。一般來說約每 10 ~ 20 公尺,便需設置一個誘蟲盒。不過,誘蟲盒的距離也不可以太近,10 ~ 20 公尺為佳,以免相互干擾。

如果只是為了監測蟲隻密度,誘蟲盒間的距離可以再拉長一些,這可以參考植物保護手冊來放置。還需注意的是誘蟲盒的進蟲口大小,像是現在最常使用的中式誘蟲盒,便分為橘、紅、藍 3 種顏色,分別代表不同進蟲口的口徑。體積較小的甜菜夜蛾便需要小口徑的藍色中式誘蟲盒,以免因為進蟲口過大,使得被誘引的蟲隻可以從進蟲口逃脫。

配合其他防治措施 田間害蟲可能不只一種,昆蟲性費洛蒙的專一性高,田間的次要害蟲還是會危害農作物。因此,可以配合其他生物防治方式,例如同樣也是無毒、無藥害的生物農藥,像是木黴菌、枯草桿菌、白殭菌、黑殭菌等,來增強防治害蟲的成效。

目前市面上已成功研發出的昆蟲性費洛蒙誘餌,有斜紋夜盜蛾、甜菜夜蛾、小菜夜蛾、甘藷蟻象、花姬捲葉蛾、亞洲玉米螟、番茄夜蛾、二化螟等,許多誘餌可以成功地應用在大規模防治害蟲上。昆蟲費洛蒙是昆蟲間溝通的語言,對於科學家來說,研究昆蟲性費洛蒙並能實際應用是個重要的課題。把昆蟲性費洛蒙轉變成害蟲最致命的誘惑,可以帶給人們無農藥殘留、操作簡便、價格低廉的綠色農業。
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