ОПТИМІЗАЦІЯ КВІТКОВИХ СМУГ ДЛЯ ЗАЛУЧЕННЯ КОМАХ, ЩО НАДАЮТЬ ПОДВІЙНІ ЕКОСИСТЕМНІ ПОСЛУГИ В АГРОЕКОСИСТЕМАХ: АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2025.03.411Ключові слова:
збережувальний біологічний контроль, гіпотеза концентрації ресурсів, гіпотеза ворогів, гіпотеза нектарного забезпечення паразитоїдів, квіткові нектарники, позаквіткові нектарники, хімічні сигнали, колір і запах квітки, екосистемні послуги, запилнення, біологічний контрольАнотація
Комахи-паразитоїди можуть розглядатися як подвійні агенти екосистемних послуг в агроекосистемах, оскільки поєднують дві ключові функції: запилення на імагіальній стадії та біологічний захист рослин на стадії личинок. Три класичні екологічні концепції – «гіпотеза ворогів», «гіпотеза концентрації ресурсів» та «гіпотеза забезпечення нектаром паразитоїдів» – сформували теоретичні засади збережувального біологічного контролю, спрямованого на створення сприятливих умов для підтримання життєздатності та ефективності паразитоїдів. Ключовим інструментом такого підходу є підвищення рослинного різноманіття шляхом упровадження квіткових смуг як додаткових нектароносних ресурсів. Водночас ефективність цього заходу обмежується низкою лімітаційних факторів, зокрема: посиленням тиску з боку гіперпаразитоїдів; зниженням ефективності біологічного контролю за умови збіжності нектарної бази квіткових смуг для паразитоїдів і фітофагів; індукцією розселення паразитоїдів у відповідь на збіжність ресурсів. У статті вперше наведено наукове обгрунтування підхіду до проєктування квіткових смуг в контексті збереження комах, які надають подвійні екосистемні послуги. Наш підхід спрямований на формування автономної трофічної ніші паразитоїдів за рахунок їхніх преференцій у способах доступу до нектару, а також у виборі кольору й ароматичних характеристик квітів. На основі аналізу літературних джерел виокремлено специфічні харчові та сенсорні пріоритети паразитоїдів у порівнянні з гіперпаразитоїдами та комахами-шкідниками, що створює передумови для підвищення селективності та стабільності збережувального біологічного контролю в агроекосистемах. Мета дослідження – обґрунтування шляхів посилення збережувального біологічного контролю в агроекосистемах шляхом формування високоспеціалізованої харчової ніші паразитоїдів на стадії імаго на основі оптимізованого за кольором, запахом і нектародайністю добору видів рослин для квіткових смуг.
Посилання
1. Arno, J., Oveja, M. F., &Gabarra, R. (2018). Selection of flowering plants to enhance the biological control of Tutaabsoluta using parasitoids. Biological Control, 122, 41-50.https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2018.03.016
2. Begg, G. S., Cook, S. M., Dye, R., Ferrante, M., Franck, P., Lavigne, C., ... & Birch, A. N. E. (2017). A functional overview of conservation biological control. Crop Protection, 97, 145-158. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2016.11.008
3. Berndt, L. A. (2002). The effect of floral resources on the leafroller (Lepidoptera: Tortricidae) parasitoidDolichogenideatasmanica (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) in selected New Zealand vineyards (Doctoral dissertation, Lincoln University). Lincoln University Research Archive. https://hdl.handle.net/10182/3281
4. Blubaugh, C. K., Asplund, J. S., Smith, O. M., & Snyder, W. E. (2021). Does the “Enemies Hypothesis” operate by enhancing natural enemy evenness? Biological Control, 152, 104464. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2020.104464
5. Brown, P. E., Frank, C. P., Groves, H. L., & Anderson, M. (1998). Spectral sensitivity and visual conditioning in the parasitoid wasp Trybliographarapae (Hymenoptera: Cynipidae). Bulletin of Entomological Research, 88(3), 239–245. https://doi.org/10.1017/S0007485300025864
6. Cahenzli, F., Sigsgaard, L., Daniel, C., Herz, A., Jamar, L., Kelderer, M., … &Pfiffner, L. (2019). Perennialflowerstripsforpestcontrolinorganicappleorchards: A pan-Europeanstudy. Agriculture, Ecosystems&Environment, 278, 43–53. https://doi.org/10.1016/j.agee.2019.03.011
7. Castillo, A., & Rojas, J. C. (2020). Color preference of three parasitoids imported to the Americas for the biological control of the coffee berry borer (Curculionidae: Scolytinae). Journal of Insect Science, 20(3), 3. https://doi.org/10.1093/jisesa/ieaa031
8. Chen, Y., Mao, J., Reynolds, O. L., Chen, W., He, W., You, M., &Gurr, G. M. (2020). Alyssum (Lobularia maritima) selectively attracts and enhances the performance of Cotesiavestalis, a parasitoid of Plutellaxylostella. Scientific Reports, 10, 6447. https://doi.org/10.1038/s41598-020-62021-y
9. Cornelius, M. L., Vinyard, B. T., & Gates, M. W. (2019). Use of flowering plants to enhance parasitism and predation rates on two squash bug species Anasa tristis andAnasaarmigera (Hemiptera: Coreidae). Insects, 10(10), 318.https://doi.org/10.3390/insects10100318
10. Colazza, S., Peri, E., & Cusumano, A. (2023). Chemical ecology of floral resources in conservation biological control. Annual Review of Entomology, 68(1), 13-29.https://doi.org/10.1146/annurev-ento-120220-124357
11. Denis, C., Riudavets, J., Gabarra, R., Molina, P., &Arnó, J. (2021). Selection of insectary plants for the conservation of biological control agents of aphids and thrips in fruit orchards–corrigendum. Bulletin of Entomological Research, 111(6), 768-768.https://doi.org/10.1017/S0007485321000183
12. El-Kareim, A. I., El-Naggar, M. E., &Marouf, A. E. (2007). Is Matricaria chamomilla a beneficial insectary plant? Journal of Plant Protection and Pathology, 32(8), 6777–6786. https://doi.org/10.21608/jppp.2007.220161
13. El‑Wakeil, N., Saleh, M. M. E., Gaafar, N., &Elbehery, H. (2017). Conservation biological control practices. In Biological control of pest and vector insects (pp. 41–69). IntechOpen. https://doi.org/10.5772/66312
14. Fataar, S., Kahmen, A., & Luka, H. (2019). Innate and learned olfactory attraction to flowering plants by the parasitoidCotesiarubecula (Marshall, 1885) (Hymenoptera: Braconidae): Potential impacts on conservation biological control. Biological Control, 132, 16–22. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2019.03.002
15. Foti, M. C., Rostás, M., Peri, E., Park, K. C., Slimani, T., Wratten, S. D., & Colazza, S. (2017). Chemical ecology meets conservation biological control: identifying plant volatiles as predictors of floral resource suitability for an egg parasitoid of stink bugs. Journal of Pest Science, 90(1), 299-310. https://doi.org/10.1007/s10340-016-0758-3
16. Geneau, C. E., Wäckers, F. L., Luka, H., & Balmer, O. (2013). Effects of extrafloral and floral nectar of Centaurea cyanus on the parasitoid wasp Microplitis mediator: olfactory attractiveness and parasitization rates. Biological Control, 66 (1), 16-20. https://doi.org/10.1016/j.baae.2019.05.001
17. Giunti, G., Canale, A., Messing, R. H., Donati, E., Stefanini, C., Michaud, J. P., & Benelli, G. (2015). Parasitoid learning: current knowledge and implications for biological control. Biological control, 90, 208-219. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2015.06.007Get rights and content
18. Giurfa, M., Vorobyev, M., Kevan, P., & Menzel, R. (1996). Detection of coloured stimuli by honeybees: minimum visual angles and receptor specific contrasts. Journal of Comparative Physiology A, 178(5), 699-709.https://doi.org/10.1007/BF00227381
19. Gurr, G. M., Wratten, S. D., & Barbosa, P. (2000). Success in conservation biological control of arthropods. In Biological control: Measures of success (pp. 105–132). Kluwer Academic Publishers. https://doi.org/10.1007/978‑94‑011‑4014‑0_4
20. Hassan, E., (1967). Untersuchungen uber die bedeutung der krant- und strauchschicht alsnahrungsquelleforimaginesentomophager Hymenopteren. ZeitschriftfiirAngewandteEntomologie, 60, 238-265. (No DOI found).
21. Heil, M. (2011). Nectar: generation, regulation and ecological functions. Trends in plant science, 16(4), 191-200. (No DOI found).
22. Heimpel, G. E. (2019). Linking parasitoid nectar feeding and dispersal in conservation biological control. Biological Control, 132, 36-41. S1049964418307448.https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2019.01.012
23. Heimpel, G. E., & Jervis, M. A. (2005). Does floral nectar improve biological control by parasitoids? Plant-provided food for carnivorous insects: a protective mutualism and its applications, 267-304. (No DOI found)
24. Herz, A. (2017). Alternative flowering crops as potential food sources for beneficial arthropods. Journal of Cultivated Plants /Journal für Kulturpflanzen, 69(3). (No DOI found)
25. Howard, C., Fountain, M. T., Brittain, C., Burgess, P. J., & Garratt, M. P. (2025). Flower margins support natural enemies adjacent to apple orchards but evidence of spill-over is mixed. Agriculture, Ecosystems & Environment, 379, 109327. https://doi.org/10.1016/j.agee.2024.109327
26. Idris, A. B., &Grafius, E. (1995). Wildflowers as nectar sources for Diadegmainsulare (Hymenoptera: Ichneumonidae), a parasitoid of diamondback moth (Lepidoptera: Yponomeutidae). Environmental Entomology, 24(6), 1726-1735.https://doi.org/10.1093/ee/24.6.1726
27. Jachowicz, N., &Sigsgaard, L. (2025). Highly diverse flower strips promote natural enemies more in annual field crops: A review and meta-analysis. Agriculture, Ecosystems & Environment, 381, 109412. https://doi.org/10.1016/j.agee.2025.109412
28. Kobiv, Y. (2004). Dictionary of Ukrainian scientific and folk names of vascular plants. Kyiv, Ukraine: Naukova Dumka, 800 pp. (InUkrainian) (No DOI found)
29. Kugimiya, S., Shimoda, T., &Takabayashi, J. (2024). Reinforced colour preference of parasitoid wasps in the presence of floral scent: A case study of a cross-modal effect. Animal Cognition, 27(1), 50. https://doi.org/10.1007/s10071-024-01890-6
30. Llandres, A. L., Verdeny-Vilalta, O., Jean, J., Goebel, F. R., Seydi, O., &Brévault, T. (2019). Cotton extrafloral nectaries as indirect defence against insect pests. Basic and Applied Ecology, 37, 24-34. https://doi.org/10.1016/j.baae.2019.05.001
31. Mаtray, S., & Herz, A. (2022). Flowering plants serve nutritional needs of Ascogaster quadridentata (Hymenoptera: Braconidae), a key parasitoid of codling moth. Biological Control, 171, 104950. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2022.104950
32. Michereff, M. F. F., Magalhães, D. M., do Nascimento, I. N., Laumann, R. A., Borges, M., Withall, D. M., ... & Blassioli‐Moraes, M. C. (2024). Attracting Scelionidae egg parasitoids to enhance stink bug egg parasitisation in soybean crops using methyl salicylate and (E, E)‐α‐farnesene. Pest Management Science, 80(10), 5452-5464.https://doi.org/10.1002/ps.8274
33. Ne'eman, G., & Kevan, P. G. (2001). The effect of shape parameters on maximal detection distance of model targets by honeybee workers. Journal of Comparative Physiology A, 187(8), 653-660.https://doi.org/10.1007/s003590100237
34. Oliai, S. E., & King, B. H. (2000). Associative learning in response to color in the parasitoid wasp Nasoniavitripennis (Hymenoptera: Pteromalidae). Journal of Insect Behavior, 13(1), 55–69. https://doi.org/10.1023/A:1007763525685
35. Olson, D. M., &Wäckers, F. L. (2007). Management of field margins to maximize multiple ecological services. Journal of Applied Ecology, 44(1), 13–21. https://doi.org/10.1111/j.1365-2664.2006.01266.x
36. Petit, C., Ahuya, P., Le Ru, B., Kaiser-Arnauld, L., Harry, M., & Calatayud, P. A. (2018). Influence of prolonged dietary experience during the larval stage on novel odour preferences in adults of noctuid stem borer moths (Lepidoptera: Noctuidae). European Journal of Entomology, 115, 112–116. https://doi.org/10.14411/eje.2018.014
37. Rohrig, E., Sivinski, J., & Wharton, R. (2008). Comparison of parasitic Hymenoptera captured in Malaise traps baited with two flowering plants, Lobularia maritima (Brassicales: Brassicaceae) and Spermacoceverticillata (Gentianales: Rubiaceae). Florida Entomologist, 91(4), 621-627.https://doi.org/10.1653/0015-4040-91.4.621
38. Romeis, J. and F. L. Wa¨ckers. 2000. Feeding responses by female Pieris brassicae butterflies to carbohydrates and amino acids. Physiological Entomology 25: 247–253.https://doi.org/10.1046/j.1365-3032.2000.00188.x
39. Root, R. B. (1967). The niche exploitation pattern of the blue-gray gnatcatcher. Ecological monographs, 37(4), 317-350.https://doi.org/10.2307/1942327
40. Root, R. B. (1973). Organization of a plant‐arthropod association in simple and diverse habitats: the fauna of collards (Brassica oleracea). Ecological monographs, 43(1), 95-124. https://doi.org/10.2307/1942161
41. Shrestha, B., Finke, D. L., &Piñero, J. C. (2019). The ‘Botanical Triad’: The presence of insectary plants enhances natural enemy abundance on trap crop plants in an organic cabbage agro-ecosystem. Insects, 10(6), 181. https://doi.org/10.3390/insects10060181
42. Shields, M. W., Johnson, A. C., Pandey, S., Cullen, R., González-Chang, M., Wratten, S. D., & Gurr, G. M. (2019). History, current situation and challenges for conservation biological control. Biological control, 131, 25-35. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2018.12.010
43. Sigsgaard, L., Betzer, C., Naulin, C., Eilenberg, J., Enkegaard, A., & Kristensen, K. (2013). The effect of floral resources on parasitoid and host longevity: Prospects for conservation biological control in strawberries. Journal of Insect Science, 13(1), Article 104. https://doi.org/10.1673/031.013.10401
44. Sivinski, J., Wahl, D., Holler, T., Al Dobai, S., & Sivinski, R. (2011). Conserving natural enemies with flowering plants: Estimating floral attractiveness to parasitic Hymenoptera and attraction’s relationship to flower and plant morphology. Biological Control, 58(3), 208-214.https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2011.05.002
45. Spiteller, D. (2008). Plant defense strategies. Encyclopedia of Ecology. https://doi.org/10.1016/B978-008045405-4.00904-6
46. Thurman, J. H., & Furlong, M. J. (2024). Buckwheat (Fagopyrum esculentum) floral strips support natural enemies and maintain yields in organic green bean (Phaseolus vulgaris) crops. Biological Control, 191, 105476. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2024.105476
47. Thompson, M. N., Russavage, E. M., & Bernauer, O. M. (2025). Making “scents” of how plant volatiles influence agriculturally important insects: A review. Environmental Entomology, nvaf108, 1–14. https://doi.org/10.1093/ee/nvaf108
48. Vattala, H. D., Wratten, S. D., Phillips, C. B., & Wäckers, F. L. (2006). The influence of flower morphology and nectar quality on the longevity of a parasitoid biological control agent. Biological Control, 39(2), 179–185. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2006.06.003 research.lancaster-university.uk
49. Wäckers, F. L. (2004). Assessing the suitability of flowering herbs as parasitoid food sources: flower attractiveness and nectar accessibility. Biological control, 29(3), 307-314. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2003.08.005
50. Wei, J., & Kang, L. (2011). Roles of (Z)-3-hexenol in plant-insect interactions. Plant signaling & behavior, 6(3), 369-371. https://doi.org/10.4161/psb.6.3.14452?urlappend=%3Futm_source%3Dresearchgate.net%26utm_medium%3Darticle
