The use of pesticides, while beneficial for global food security, wreaks havoc on natural ecosystems and human health. To address this issue, Penn State researchers have turned to an unlikely enforcer to protect crops: the ladybug. The team, led by Sara H
杀虫剂的使用虽然有利于全球粮食安全，但对自然生态系统和人类健康造成了严重破坏。为了解决这个问题，宾夕法尼亚州立大学的研究人员求助于一种不太可能的保护作物的执法者：瓢虫。该团队由宾夕法尼亚州立农业科学学院的Sara Hermann领导，通过利用瓢虫和蚜虫之间捕食者-猎物相互作用的化学生态学，开发了一种新的害虫管理工具
他们在《基础与应用生态学》杂志上发表了他们的研究成果，最近还为这项创新提交了临时专利申请
众所周知，瓢虫是蚜虫的贪婪消费者，蚜虫是几乎吃掉每种植物的小昆虫，Hermann将她的研究重点放在了这些生物之间的非消耗动态上。引起她兴趣的是，蚜虫能够检测到瓢虫发出的独特气味，并将这种气味作为改变行为特征的线索，从而避免被吃掉
“主要目标是开始跳出框框思考，”汤布罗斯早期职业教授兼节肢动物生态学和营养相互作用助理教授赫尔曼说
“我们想了解对被吃掉的恐惧是如何影响行为和生理的。我们从以农业系统为中心的重大生态问题开始，制定干预措施。利用现有的基本生态相互作用知识，我们可以与自然合作，而不是与之对抗。”
Hermann研究了蚜虫对瓢虫“气味”的行为反应，并表征了这些气味的化学组成。她和宾夕法尼亚州立大学哈克生命科学研究所的化学生态学中心合作进行了这项研究，并在最近的PBS Terra视频中出现
Hermann和她的团队在2021年确定了构成瓢虫气味的主要化合物，并发现单独的气味可以诱导蚜虫的某些行为。它们通过将瓢虫的气味扩散到植物周围的空气中，向附近的蚜虫发出麻烦信号
在实验中，研究人员发现蚜虫对瓢虫香味植物的偏好降低了。赫尔曼在她最近发表在《基础与应用生态学》上的论文中还发现，瓢虫气味的存在也减少了蚜虫的进食时间，并使其种群数量减少了25%
根据赫尔曼的说法，这种气味的成分可以商业化生产，她希望这将使这种干预措施相对容易开发并推向市场。她和合著者、蒙大拿州立大学植物科学和植物病理学助理教授Jessica Kansman最近获得了该气味的专利，这可能使该产品被商业运营和公众消费者用作害虫威慑剂
Hermann说：“我们的研究表明，仅存在瓢虫气味线索就可以作为减少蚜虫数量的一种方法，至少在短期内是这样，这可能是一种有前景的技术，值得进一步探索。”
利用信息素操纵害虫行为的类似化学生态学过程最初在害虫管理中被称为“交配破坏”。Hermann说，昆虫学名誉教授Tom Baker帮助领导了这些工作，这些工作已在果树系统中广泛应用，并取得了成功。交配中断减少了害虫生物利用性信息素成功寻找配偶的机会。相比之下，赫尔曼的发现通过捕食者的气味利用“对捕食的恐惧”来减少害虫的吸引力、发育和觅食
研究人员表示，这种针对广泛存在且具有破坏性的蚜虫物种开发的气味干预措施可以提供可持续的农业解决方案。赫尔曼说，与其他通过杀死蚜虫起作用的农业解决方案不同，这种处理方法预计不会导致杀虫剂施用中常见的耐药性问题
接下来，Hermann说她打算调查将瓢虫气味应用于农田对整个社区的影响。此外，她的实验室将研究新捕食者和寄生蜂的类似捕食者-猎物动态，这些昆虫的幼虫寄生在其他昆虫上
赫尔曼说：“我们与哈克化学生态学中心的同事们一起，正在利用这些和其他天然化学物质以及生态动力学的力量。”“在一个环境威胁比以往任何时候都更大的时代，我们对这些可持续的、受自然启发的做法的承诺不仅充满希望，而且对我们星球的健康和未来至关重要。”