Mengendalikan Hama Berdasarkan Sains
Dilansir dari sciencemag.com, di sebuah kebun persik di jalan pedesaan di sini, seorang tamu tak diundang telah mengamuk. Stinkbug marmorated coklat (Halyomorpha halys) telah menyeruput buah yang masih mentah. Serangga-serangga itu telah menenggelamkan jarum tajam ke dalam buah persik, menciptakan luka-luka yang mengeluarkan cairan yang jernih dan membentuk noda coklat kasar dan meninggalkan pepohonan lebih rentan terhadap infeksi.
Di kebun ini, dikelola oleh Pusat Penelitian dan Penyuluhan Pertanian Universitas Rutgers, stinkbug yang berbintik-bintik dan berbentuk perisai adalah subjek penelitian. Namun, di peternakan dan rumah di sekitarnya, itu adalah hama invasif yang haus darah yang dikenal karena nafsu makannya yang tidak membeda-bedakan, kecenderungannya untuk keluar dari cuaca dingin dengan berkerumun ke dalam rumah kadang-kadang hingga ribuan dan menghasilkan bau tajam, seperti cilantrolike yang dilepas ketika dihancurkan. (Pembasmi sering merekomendasikan bahwa pemilik rumah menyemprot dengan racun serangga.) Di Asia, bug pertama kali ditemukan di Amerika Serikat pada tahun 1998; sejak itu telah mencapai 43 negara bagian dan Washington, D.C., menyerang pohon buah-buahan, jagung, kacang kedelai, buah beri, tomat, dan tanaman lainnya. Statistik langka, tetapi kelompok industri memperkirakan bahwa petani apel Mid-Atlantic saja kehilangan $37 juta untuk kerusakan stinkbug pada tahun 2010.
Namun, di kebun buah persik, penyerbu kejutan lainnya juga sedang dalam perjalanan — dan mungkin terbukti sebagai musuh bebuyutan stinkbug.
Seperti banyak spesies invasif, stinkbug berwarna coklat tidak memiliki musuh besar di rumah barunya untuk menjaga populasi di cek. Jadi pada tahun 2005, ahli entomologi Kim Hoelmer dan timnya di Dinas Penelitian Pertanian (USDS) AS di Newark, Delaware, beralih ke strategi yang dikenal sebagai kontrol biologis klasik: Mereka melakukan perjalanan ke Asia untuk menemukan musuh alami dari stinkbug yang mungkin mereka lepaskan di Amerika Serikat.
Mengulur keluar ke ladang pertanian dan kebun raya, tim mencari kelompok-kelompok kecil telur berbentuk laras. Mereka memeriksa apakah ada yang diserang oleh tawon parasitoid, yang menyuntikkan telur mereka sendiri ke dalam stinkbug, meninggalkan larva yang memakan serangga yang sedang berkembang sebelum mengunyah. Sejauh ini parasit yang paling meresap yang mereka temukan adalah tawon samurai (Trissolcus japonicus), yang meskipun namanya menakutkan, stingerless dan lebih kecil dari biji wijen. Tim ARS mengimpor beberapa strain tawon ke fasilitas karantina di Newark dan mulai menguji dengan susah payah untuk memutuskan apakah itu kandidat biokontrol yang baik.
Kemudian pada tahun 2014, Hoelmer mendapat panggilan telepon tak terduga. Elijah Talamas, seorang ahli taksonomi di Departemen Pertanian dan Layanan Konsumen Florida di Gainesville, telah membantu tim ARS lain untuk mengidentifikasi tawon parasit asli telur stinkbug di Maryland. Talamas, seorang ahli spesies Trissolcus, telah mengakui bahwa beberapa dari mereka adalah tawon samurai.
"Itu berita yang menakjubkan," kenang Hoelmer. Dia menghabiskan bertahun-tahun mempelajari tawon di laboratorium untuk memastikan bahwa,jika dilepas, ia akan melakukan tugasnya tanpa merusak spesies asli. Tapi serangga itu sudah ada di sini. Tes genetik menegaskan bahwa tawon di Maryland tidak lolos dari salah satu strain karantina. Entah bagaimana, mereka berimigrasi sendiri.
Selama beberapa dekade, berbagai kandidat biocontrol yang tidak diundang telah muncul di benua baru, termasuk jamur yang membunuh ngengat gipsi pengupasan hutan dan kumbang yang melahap ragweed yang memicu alergi. "Contohnya pasti menumpuk," kata Donald Weber, seorang entomolog ARS di College Park, Maryland, yang timnya menemukan tawon samurai AS pertama. "Kami telah memiliki pola pikir ini bahwa musuh alami akan cenderung untuk membangun" daripada hama invasif, katanya. Tapi kadang-kadang, "Ini mungkin cukup mudah."
Kedatangan yang tidak terduga tersebut dapat mengganggu ketenangan para ilmuwan dan regulator. Aturan yang ditujukan untuk mengendalikan pelepasan serangga secara hati-hati bisa tampak tidak masuk akal ketika spesies yang dimaksud sudah dengan senang menyebar sendiri. Dan kedatangan tawon samurai — agen biokontrol yang menjanjikan melawan hama profil tinggi, dengan proposal resmi untuk rilis yang sudah ada dalam pekerjaan — telah mendorong pandangan baru pada beberapa peraturan AS.
Tapi perkenalan yang tidak direncanakan juga membebaskan peneliti dari beberapa kendala yang biasa, memungkinkan mereka untuk mengeksplorasi pertanyaan kunci tentang dampak biokontrol agen dalam percobaan lapangan daripada hanya lab. Tim di kebun buah persik, misalnya, adalah salah satu dari sekitar selusin kelompok AS sekarang yang melepaskan tawon samurai ke ladang dan kebun untuk melihat apakah itu akan menjadi sekutu dalam memerangi stinkbugs eksotis atau penyerang bermasalah lainnya.
Pengendalian biologis telah mencatat beberapa keberhasilan yang tak terbantahkan, seperti pelepasan tawon Amerika Selatan Apoanagyrus lopezi di Afrika pada tahun 1980-an untuk mengendalikan kutu singkong (Phenacoccus manihoti). Proyek itu mengawetkan panen pokok dan menyelamatkan sekitar 20 juta jiwa, menghasilkan arsiteknya, ahli entomologi Swiss Hans Rudolf Herren, Hadiah Makanan Dunia 1995. Tetapi banyak dari upaya biokontrol yang paling terkenal adalah bencana sejarah: luwak yang melepaskan kendali tikus di Hawaii pada tahun 1883 yang menghancurkan burung dan penyu asli, dan kodok tebu dikirim ke Australia pada tahun 1935 yang gagal mengendalikan kumbang yang menghancurkan tanaman tebu tetapi— karena katak itu sendiri beracun - membunuh reptil asli, katak, burung, dan mamalia yang memakan kodok.
Ketika lahan semakin matang, banyak negara mulai mengatur secara ketat pelepasan agen biokontrol — yang dapat mencakup serangga, jamur, dan bakteri — dan membutuhkan penelitian untuk memprediksi potensi “efek nontarget.” Seperti yang Weber katakan, “Orang lebih bertanggung jawab sekarang daripada ketika mereka berlarian mengeluarkan luwak. ”Di Amerika Serikat, para peneliti harus mengajukan proposal ke Layanan Inspeksi Kesehatan Hewan dan Tanaman (APHIS) milik USDA. Proposal itu harus menyertakan data dari percobaan laboratorium yang mengukur apakah kandidat mereka kemungkinan besar akan memakan atau membasmi spesies selain OPT yang ditargetkan. Tiga kelompok kemudian memeriksa bukti keamanannya: panel peninjau ilmiah dengan perwakilan dari Kanada dan Meksiko, seorang pejabat APHIS, dan kadang-kadang Layanan Ikan dan Satwa Liar AS. Prosesnya bisa memakan waktu bertahun-tahun.
Tetapi organisme memiliki cara untuk menghindari birokrasi. Berulang kali, spesies yang berpotensi menguntungkan telah muncul tanpa diundang, kemungkinan mencapai benua baru dengan rute gelap yang sama perdagangan internasional dan perjalanan yang menularkan hama. Ahli entomologi Paul DeBach dari Universitas California, Riverside, dalam esai tahun 1971, menyebut fenomena ini sebagai kontrol biologis yang tidak disengaja. Dan itu bisa menjadi anugerah. Baru-baru ini, kumbang daun Amerika Utara (Ophraella communa), yang memakan ragweed Ambrosia artemisiifolia invasif, menyelinap ke Eropa, berpotensi menyelamatkan banyak orang dari kesengsaraan yang disebabkan oleh serbuk sari. Dan ketika jamur eksotis — Entomophaga maimaiga, yang membunuh ngengat gipsi di tahap ulatnya — mulai menyebar di sekitar New England pada akhir 1980-an, "itu sangat menyenangkan," kata ahli entomologi Ann Hajek dari Universitas Cornell. Timnya telah mencoba tanpa berhasil untuk membentuk jamur, tetapi setelah tiba, ia menghabiskan bertahun-tahun untuk memastikan itu tidak merusak spesies ulat lokal. “Kami beruntung,” katanya: Penduduk asli kebanyakan tidak terpengaruh.
Kedatangan yang tidak direncanakan dapat menyebabkan sakit hati. Ahli Entomologi Tim Haye dari Pusat Pertanian dan Biosains Internasional di Delémont, Swiss, dan kolaboratornya menghabiskan satu dekade mengembangkan rencana untuk melepaskan tawon parasitoid Eropa Trichomalus perfectus untuk mengendalikan kutu invasif Ceutorhynchus obstrictus, hama tanaman kanola, di padang rumput Kanada. Kemudian pada tahun 2009, tawon muncul dengan sendirinya, di Quebec di Kanada. "Saya sangat kecewa," kata Haye.
Terlebih lagi, penjajah seperti itu tidak selalu terbukti tidak disengaja. Sebuah tim yang dipimpin oleh ahli entomologi ARS, Keith Hopper, menyelidiki parasitoid tawon Aphelinus certus sebagai agen biokontrol terhadap kutu kedelai (Aphis glycines), tetapi tes laboratorium mengungkapkan bahwa ia memiliki sejumlah besar penghuni aphid, termasuk beberapa yang asli. “Saya tidak akan pernah membawa benda itu masuk,” kata ahli ekologi George Heimpel dari University of Minnesota di St. Paul, seorang kolaborator pada proyek itu. Namun pada tahun 2005, tawon muncul di Pennsylvania. Kini setelah didirikan, kelompok Heimpel sedang mempelajari apakah populasi kutu asli berada dalam bahaya. "Banyak orang tidak peduli dengan kutu daun asli," katanya. "Saya adalah salah satu dari mereka yang melakukannya."
Perkenalan yang tidak direncanakan seperti itu juga memberikan peluang bagi peneliti, menciptakan apa yang disebut Haye sebagai uji coba lapangan raksasa untuk menguji prediksi tentang efek agen kontrol. Untuk tawon samurai, para peneliti sekarang dapat memperoleh izin dari regulator negara bagian untuk meluncurkan percobaan yang melibatkan pengembangbiakan dan melepaskan strain tawon yang diperkenalkan secara tidak sengaja di alam liar — pekerjaan yang tidak akan diizinkan dengan serangga yang sengaja diimpor, yang harus tetap dikarantina sampai regulator federal yakin mereka aman.
Pada satu malam, 3600 tawon samurai mengalir dari sangkar jaring ke kebun New Jersey yang penuh stinkbug. Sebuah tim yang dipimpin oleh entomolog Rutgers Anne Nielsen dan ahli entomologi Kevin Rice dari University of Missouri di Kolumbia telah memasang kartu-kartu lengket berwarna kuning yang dicitrakan dengan kelompok-kelompok telur stinkbug di antara buah persik dan di sepanjang tepi hutan yang berdekatan. Mereka berencana menunggu beberapa hari, mengumpulkan kartu, dan menghitung tawon untuk melihat apakah mereka telah berkelana ke kebun untuk mengejar serangga yang merusak persik.
Serangga adalah keturunan tawon yang Nielsen pertama kali ditemukan di sebuah kebun New Jersey di dekatnya pada tahun 2017 — temuan pertama dalam tanaman pertanian AS. Sejak 2014, tawon samurai telah muncul di 10 negara bagian dan Washington, D.C. Para peneliti telah mengidentifikasi setidaknya tiga strain yang berbeda secara genetik, menunjukkan beberapa perkenalan. Mungkin embrio tawon bersembunyi di telur stinkbug pada tanaman di atas kapal kargo. Seekor tawon dewasa bahkan mungkin menumpang dengan penumpang pesawat yang tidak curiga. (Sambil menunggu penerbangan dari New York City ke Rusia, Talamas pernah menyaksikan spesies tawon parasitoid yang berbeda, asli Amerika Serikat, mendarat di halaman bukunya. “Yang harus dilakukan hanyalah terbang menyusuri jalan ... perhentian berikutnya: Rusia. "Dia menjebak orang itu dalam kotak lensa kontaknya dan, saat tiba, menyimpannya di vodka.)
Sekarang bahwa tawon berada di Amerika Serikat, banyak pertanyaan penelitian, Nielsen mengatakan. Di daerah asalnya, mereka membuat parasit hingga 90% dari telur marmarasi coklat. Tetapi apakah perilaku mereka akan berbeda di sini? Di mana mereka akan berkumpul dan mencari makan? Apakah mereka akan secara dramatis mengurangi populasi stinkbug? Mungkinkah petani mendukung tawon dengan menyesuaikan praktik mereka misalnya, tidak menyemprotkan pestisida di mana serangga paling terkonsentrasi? Kesempatan untuk menyelidiki pertanyaan mendasar tentang spesies eksotis yang sedikit dipelajari, kata Rice, adalah "sangat menarik."
Namun bagi regulator AS, kedatangan mendadak tawon itu menimbulkan teka-teki. "Ini adalah kesempatan baik bagi kami untuk menyusun kebijakan dan memutuskan, 'Bagaimana kami akan menangani keadaan ini?'" Kata Robert Pfannenstiel, seorang entomolog APHIS di Riverdale, Maryland, yang meninjau rilis aplikasi. "Apakah kami akan mengizinkan perubahan dari kebijakan dan proses kami yang sudah ada, atau tidak?"
Studi sejauh ini menunjukkan tawon samurai adalah agen biokontrol yang menjanjikan. Meskipun dalam uji laboratorium ia telah parasitisasi beberapa telur yang diletakkan oleh spesies asli, ia telah menunjukkan preferensi yang kuat untuk telur stinkbug marmorated coklat. Para ilmuwan dapat melepaskan strain yang tidak disengaja di negara-negara di mana mereka telah ditemukan, tetapi untuk saat ini mereka tidak dapat menyebarkan tawon tanpa pandang bulu. APHIS melarang memindahkan spesies eksotis yang belum secara resmi dibersihkan untuk dilepas ke negara-negara baru. (Nielsen dan Rice, misalnya, tidak dapat melakukan eksperimen yang sama secara hukum jika mereka berkendara 4 jam ke utara ke Connecticut, tempat tawon samurai belum ditemukan sejauh ini.)
Tawon perlu melalui peninjauan regulasi, sama seperti kandidat lainnya, kata Pfannenstiel. "Bahaya, dalam satu kasus, mengatakan, 'Oh, kami dapat mengatakan itu bukan risiko,' dan kemudian melepaskannya [itu] ada tekanan untuk melakukan itu berulang kali, dan mulai membuat panggilan penilaian daripada penentuan" berdasarkan data . Studi lapangan tentang galur yang tidak disengaja dapat mempercepat evaluasi dan membantu peluang tawon itu - atau mengungkapkan alasan baru untuk tidak melepaskannya, katanya. "Saya pergi ke evaluasi ini tanpa prasangka."
Tim Hoelmer di ARS masih mempersiapkan petisi kepada APHIS untuk melepaskan satu strain yang sengaja diimpor, yang ia harap bisa berfungsi sebagai cadangan jika strain yang diperkenalkan secara tidak sengaja menyebar perlahan. Dia juga bermaksud memasukkan galur-galur yang diperkenalkan secara tidak sengaja dalam petisi pembebasannya, karena biologi mereka sangat mirip dengan strain yang telah dia pelajari secara ekstensif. Dia berencana mengajukan permohonannya pada akhir tahun ini, dan berharap untuk keputusan tahun depan. Untuk saat ini, katanya, petani dan peneliti di negara bagian di mana tawon belum terdeteksi hanya akan "harus menunggu sampai melintasi perbatasan."
Hati-hati bisa tampak berlebihan, mengingat penyebaran tawon yang mantap. "Haruskah kita benar-benar menunggu?" Tanya Haye, yang juga percaya tawon adalah agen biokontrol yang baik. “Atau haruskah kita mempercepat penyebaran dan mencegah kerusakan dan membantu para petani, mengetahui bahwa itu tidak 100% spesifik dan memberantasnya bukanlah pilihan lain?”
Itu hanya beberapa pertanyaan yang mungkin muncul di simposium khusus tentang implikasi dari kandidat biokontrol yang diperkenalkan secara tidak sengaja, yang ditetapkan untuk pertemuan tahunan Entomological Society of America di Vancouver, Kanada, pada bulan November. Weber, co-organizing simposium, berharap bahwa regulator menimbang manfaat dan risiko dari proposal biocontrol akan faktor dalam potensi kejutan: "Semakin lama proses regulasi, semakin besar kemungkinan spesies akan muncul secara tidak sengaja," katanya. "Mungkin ada dunia dongeng di mana Anda dapat mengatur semua yang masuk," tetapi dalam kenyataannya, "kuda itu meninggalkan gudang secara teratur."
Peneliti melakukannya kebun Rutgers belum mendukung samurai tawon sebagai agen biokontrol. Pertama, mereka ingin lebih banyak bukti bahwa itu tidak akan merugikan spesies asli. "Mereka invasif," kata Rice. "Mereka tidak dalam ember yang berbeda" dari stinkbugs.
Pembatasan penyebaran tawon "bisa membuat frustrasi, dan itu bisa tampak sewenang-wenang, tetapi peraturan ada karena suatu alasan," Nielsen menambahkan. Namun, katanya, tawon itu "kemungkinan besar harapan kita untuk mengendalikan marmarasi coklat." Memeriksa kartu-kartu lengket musim panas ini, timnya menemukan distribusi tawon yang hampir sama di persik dan hutan di dekatnya. Penemuan itu menunjukkan bahwa tawon sangat senang mencari makan telur stinkbug di antara buah, yang menjadi pertanda baik bagi kemampuan tawon untuk mengendalikan hama. Tim tersebut berencana untuk menjalankan eksperimen serupa segera untuk melihat bagaimana tabuhan menyebar ke tanaman lain, kedelai.
Sementara itu, para peneliti di California telah mengirimkan Talamas kejutan lain: tawon parasitoid Trissolcus yang baru dan tidak sengaja diperkenalkan, yang satu ini asli dari India dan Pakistan, yang muncul dari telur hama pengisap serangga eksotis lainnya, Bagrada hilaris. “Saya pikir perkenalan ini terjadi terus-menerus,” kata Talamas, tetapi terungkap hanya ketika ahli taksonomi susah untuk melihat lebih dekat. Dia akan mempublikasikan temuan baru akhir bulan ini di Journal of Hymenoptera Research.
Pendatang seperti itu “merendahkan,” kata Weber, pengingat batas-batas yang manusia hadapi dalam membentuk lingkungan mereka. "Kami memiliki kontrol yang lebih sedikit terhadap hal-hal yang kami kira."