НОВАЯ ЭРА БОРЬБЫ С КЛЕЩАМИ.
By RANDY OLIVER, ScientificBeekeeping.com
Публикация: American Bee Journal (июнь 2025)
В 1993 году я впервые увидел клеща варроа на липкой доске в одном из своих ульев. Через несколько лет почти все мои семьи погибли. Я чувствовал себя опустошенным и бессильным защитить своих любимых пчел. А потом приятель рассказал мне о пластиковых полосках для уничтожения клещей, которые я мог бы поместить между сотами. Они сработали как чудо! Но что делать пчеловодам, когда такие “серебряные пули” могут больше не работать? (Спойлер: я занимаюсь этим уже почти 25 лет.)
Люди давно обнаружили, что экстракт пиретрума из высушенных коробочек с семенами хризантем можно использовать для уничтожения насекомых и вшей. Активным ингредиентом этого биопестицида растительного происхождения является нейротоксин. Естественным нейротоксином, содержащимся в хризантемах, является пиретрин, который вызывает “застревание” ионных каналов в синапсах, управляемых натрием, в открытом положении, что приводит к перевозбуждению нервов и мышц (что приводит к параличу).
Практическое применение:
Чтобы добиться устойчивости к токсичности нейротоксического пестицида, может потребоваться всего лишь простая мутация, включающая одну аминокислоту в сложном рецепторном белке. Такая устойчивость может сопровождаться тем, что эти синапсы больше не работают так хорошо, как раньше. Когда варроа вторгся в Европу, фармацевтическая компания Vita Europe занялась поиском средства для борьбы с ним, безопасного для пищевых продуктов. В 1980 году был разработан синтетический пиретроид (что означает ”подобный пиретрину”) под названием fluvalinate. Флувалинат практически не растворим в воде, он не загрязняет мед (хотя и впитывается пчелиным воском), поэтому компания Vita разработала пластиковую полоску с временным высвобождением под названием Apistan (содержащую изомер тау-флувалинат). Когда я впервые попробовал полоски "Апистан", я отнесся к этому скептически, но был рад узнать, что они действуют как заклинание (достаточно одной процедуры каждую осень ).
Итак, мы с другом потратили месяцы на то, чтобы очистить от паутины восковой моли 250 заброшенных(погибших от варроатоза семей) ульев, и сделать новые отводки, и я вернулся к делу - меня спасла “серебряная пуля”! И хотя Агентство по охране окружающей среды предоставило регистрацию полосок Apistan в качестве средства для борьбы с клещом в 1988 году, годом ранее компания предоставила пчеловодам экстренную регистрацию по разделу 18, позволяющую использовать сельскохозяйственный спрей с флувалинатом, для обнаружения варроа, путем самостоятельного пропитывания им деревянных полосок. Это позволило вывести пчеловодов из затруднительного положения, поскольку они уже обучали пчеловодов-производителей тому, как самостоятельно проводить менее дорогостоящие процедуры (часто используя магазинные полотенца). Это поставило нашу отрасль на путь использования сельскохозяйственных бактерицидов “off label” (это означает, что в описании продукта "label" не указано, что его можно использовать против варроа)(т.е., не по инструкции).
К сожалению, из-за того, что тау—флувалинат так хорошо зарекомендовал себя, пчеловоды проигнорировали ключевую концепцию управления устойчивостью к вредителям (PRM) - чередование активных компонентов с различными способами действия. Это привело к тому, что они, сами того не желая, включились в чрезвычайно успешную программу селекции клещей варроа, устойчивых к флувалинату. Примерно через шесть лет пчеловодам пришлось начать увеличивать дозу флувалината, и к 15 году использования действующего вещества большинство из них отказались от него, как от неэффективного. Более того, к тому времени сами пчеловоды загрязнили почти весь пчелиный воск в США остатками флувалината.
Возможно, это удивительно, но существует несколько мутаций, которые придают устойчивость к флувалинату, и некоторые из них вызывают устойчивость клеща к другому синтетическому пиретроиду— флуметрину. Поэтому флуметрин был зарегистрирован как Байварол в странах, где он был эффективен (клещи в США были устойчивы к нему). Но сейчас клещи и в этих странах проявляют устойчивость к флуметрину. Из-за неудачи с флувалинатом Агентство по охране окружающей среды, которое постепенно отказывалось от экологически опасных фосфорорганических соединений (OPs), представляющих экологический риск, выдала экстренное разрешение на регистрацию препарата Check mite+ (содержащего OP кумафос). Пчеловодам не потребовалось много времени, чтобы понять, что они могут (по глупости) посыпать своих пчёл опасным порошком «Co-Ral», применяемого для лечения крупнорогатого скота, что привело к загрязнению сот кумафосом до такой степени, что это массово нарушило развитие маток в маточниках. Но клещам потребовалось еще меньше времени, чтобы выработать устойчивость к этому химическому веществу, и через три года оно, как правило, считалось неэффективным. Оказавшись в безвыходном положении, многие пчеловоды вернулись к старому способу борьбы с клещами — не по инструкции использовать таблетки от клещей для крупного рогатого скота, такие как Тактик (или ушные бирки крупного рогатого скота), содержащие акарацид амитраз (формамидин, опять же с другим механизмом действия) — который использовался в Европе с 1980-х годов. Но в исследовании, опубликованном в этом журнале в мае 1999 года, Исследователи Министерства сельского хозяйства США обнаружили, что некоторые клещи на Верхнем Среднем Западе уже проявляют устойчивость к амитразу, и выразили надежду, что пчеловоды смогут использовать флувалинат, кумафос и амитраз поочередно, чтобы избежать резистентности.
Практическое применение: К этому времени наша отрасль пчеловодства уже показала производителям пестицидов, что им, возможно, не стоит тратить деньги на регистрацию каких-либо дополнительных акарацидов, если они уже доступны в менее дорогих сельскохозяйственных препаратах.
Личный выбор: мне не нравилось иметь дело с кумафосом (“умеренно токсичен при попадании на кожу”), и я ожидал, что амитраз не сработает так же, как флувалинат, а также опасался, что синтетические акарациды загрязнят мои соты (и что в меньшей степени - мед и пыльцу), что привело бы к порче “чистых” продуктов из улья , которые были нужны моим покупателям, поэтому я отказался от синтетических акарацидных средств и перешел на “натуральные” средства. Так или иначе, компания "Вето-фарма" зарегистрировала Apivar (прекртил свою деятельность в 2013 году ), в обмен на одновременный вывод с рынка Taktic в 2014 году). Несмотря на это, Tactic и Bovitaz иногда предлагаются онлайн.
У варроа потребовалось гораздо больше времени, чтобы развить широкую устойчивость к амитразу, но недавнее исследование, проведенное компанией Bahreini, показало, что на некоторых канадских предприятиях до 95% клещей в настоящее время устойчивы к нему.
Понимание эволюции устойчивости к акарацидам.
В этой концепции нет ничего нового — я уже писал об этой проблеме почти двадцать лет назад, для ситуаций, когда для борьбы с варроа использовали единственную синтетическую акарацидную “серебряную пулю”. В любой популяции варроа небольшое количество клещей может случайно нести “редкий аллель”, который обеспечивает некоторую степень иммунитета к определенному токсину (или случайным образом могут возникать новые мутации ). Но обычно нет никакой пользы (и, возможно, затрат) от переноса этих аллелей — если только клещи постоянно не подвергаются воздействию этого токсина, — поэтому эти аллели остаются редкими в генофонде. Но тут на помощь приходит пчеловод. Как красноречиво объяснил Эрнан -дез-Родригес, “многократное применение одного и того же акарицидного средства оказывает огромное селекционное давление на клещей.” Когда кто-то повторяет этот трюк снова и снова, генетика популяции варроа в конечном итоге смещается в сторону клещей, которые проявляют “устойчивость” к химическому веществу, что приводит к прекращению “срока годности” этого средства. Варроа продемонстрировал свою способность вырабатывать устойчивость к синтетическим пиретроидам флувалинату и флуметрину менее чем за десятилетие, а также к фосфорорганическим акарацидам в течение нескольких лет. С другой стороны, Амитраз уже около двадцати лет сохраняет эффективность в странах, где он широко распространен. Но пчеловоды по всему миру сейчас жалуются, что это больше не эффективно, и исследователи проводят тесты на устойчивость .
Практический вопрос: Почему клещ смог так быстро “развить устойчивость” к некоторым акарацидам, а к амитразу - так долго?
Борьба с резистентностью варроа к акарацидам.
Как поясняет Sudo, инсектициды имеют долгую историю борьбы с развитием резистентности. Уже более 100 лет назад люди осознавали, как легко насекомые могут приобрести устойчивость, если инсектицид постоянно убивает большую часть целевой популяции, тем самым отбирая устойчивых особей.
Чтобы бороться с появлением устойчивых вредителей, производители применяют концепции управления устойчивостью к вредителям (PRM) и интегрированной борьбы с вредителями (IPM). Давайте сначала рассмотрим PRM. Чтобы бороться с развитием резистентности из-за “последовательного применения” одного инсектицида, в 1951 году Койн предложил применять поочередно два или более инсектицида, используя стратегию под названием “ротация”. С тех пор были использованы дополнительные стратегии — “смеси” (одновременное применение двух различных способов воздействия ) и “высокие дозы/убежище” (такие как используется при выращивании кукурузы, где часть семян не обрабатывается, что позволяет выживать нерезистентным особям “дикого типа” вредителя, скрещиваться с любыми выжившими резистентными особями и разбавлять их генетику устойчивости). Еще одним вариантом является применение “умеренных доз”, что снижает селективное преимущество резистентных линий. Преимущества каждого из вышеперечисленных методов стратегии PRM широко обсуждаются и основаны на практическом полевом опыте, а также на теоретическом компьютерном моделировании.
Комплексная борьба с вредителями, против варроа.
Доктор Фил Лестер недавно опубликовал отличный обзор IPM и PRM для varroa.
Вот несколько его ключевых тезисов (выделены жирным шрифтом мои):
Инбридинговое поведение varroa делает развитие устойчивости и борьбу с ней особенно сложными и сильно отличающимися от многих других вредителей. Борьба с множественными атаками включает в себя применение разнонаправленного селекционного воздействия, включая использование смесей пестицидов или чередование несвязанных инсектицидов, которые обладают различными механизмами действия …
В научной литературе часто встречаются сообщения что ротации неэффективны, и ставят под сомнение полезность этой стратегии для борьбы с устойчивостью. Для того чтобы популяция вредителей перешла от устойчивых к пестицидам к восприимчивым генотипам, необходимы значительные эволюционные затраты на приспособленность ... Однако имеется ограниченное количество экспериментальных данных, конкретно демонстрирующих какие-либо относительные эффекты устойчивости к варроа. Несколько сообщений о восстановлении и снижении устойчивости дают некоторую надежду на продолжение борьбы с варроа за счет чередования синтетических химикатов. Эти наблюдения должны стать главным приоритетом для дальнейшего расследования ... существует настоятельная необходимость в более сложной оценке ротации как инструмента борьбы с резистентностью, а также в том, как лучше всего интегрировать подходы к борьбе с варроа.
Широкое распространение получили “мягкие” акарициды (они же “биопестициды”), в состав которых входят щавелевая кислота, тимол и муравьиная кислота , причем щавелевая кислота часто считается наиболее эффективной из мягких акарицидов с точки зрения борьбы с клещами и получения меда.
Практический опыт: Хотя варроа продемонстрировал свою способность быстро развивать устойчивость к синтетическим пестицидам, из-за их специфического действия, клещу может быть сложнее развить устойчивость к биопестицидам. В нашей собственной работе мы перестали использовать синтетические акарациды с 2001 года, и с тех пор мы попеременно используем только тимол, щавелевую и муравьиную кислоты. После чередования применения этих “природных” акарацидов в течение почти двадцати пяти лет мы не наблюдали развития резистентности. Существует распространенное заблуждение, что воздействие низких доз приводит к резистентности. Напротив, чем эффективнее лечение, тем сильнее селективное давление на клещей, несущих ранее редкие аллели устойчивости, чтобы вытеснить нерезистентных клещей и доминировать в популяции. Как заключил Георгиу, “управление основным подходом должно быть умеренное применение [препаратов с низкой эффективностью], которое должно быть максимально дополнено интегрированными стратегиями борьбы с вредителями”.
Практическое применение: Основываясь на моделировании стратегий борьбы с вредителями, разработанном Helps, представляется, что оптимальной стратегией для продления срока действия акарицидов было бы использование менее эффективных доз (чтобы обеспечивает выживание восприимчивых “резервуарных” родословных варроа), возможно, в комбинации двух действующих веществ одновременно. Природные акарациды являются идеальными кандидатами для метода лечения средней эффективности. Главное, что следует иметь в виду, - это то, что, необходимо активно применять ранние методы лечения средней эффективности для сдерживания заражения клещами, вместо того чтобы пытаться ликвидировать его с помощью высокоэффективного лечения после того, как популяция клеща разрастется. Этой тактикой можно снизить избирательное давление на развитие резистентности.
Эволюционное развитие устойчивости к пестицидам.
Развитие устойчивости к пестицидам может быть сложным процессом, включающим в себя любое количество генов, “постоянные вариантные” аллели или “новые” мутации, различия между доминантными и рецессивными генами и их аллелями (и их влияние на гомозиготных или гетерозиготных особей), а также генетический обмен между пестицидами-пораженной популяцией вредителей, и незатронутой популяцией “резервуара” нерезистентных (“дикий тип”) клещей, которые выживают после лечения, в дополнение к популяции “убежищ” (в ульях и деревьях ваших соседей).
Практическое применение: Возможно, наиболее важным для нас является то, становится ли устойчивость “постоянной” (в результате чего аллели резистентности становятся устойчивыми, “фиксированными” в популяции клещей). Это может произойти только в том случае, если устойчивость не требует затрат на приспособленность. В связи с этим возникает практический вопрос: Тогда почему же устойчивые к амитразу родословные клещей не полностью вытеснили первоначальные восприимчивые родословные? Наиболее логичным объяснением было бы то, что генетическая устойчивость к амитразу сопряжена с определенными трудностями — своего рода “издержками приспособленности”.
Эволюционные издержки “приспособленности”. Хотя неясно, в какой степени варроа платит штраф за то, что приобретает устойчивость к каждому отдельному акарациду, это указывает на то, почему клещу легче развить устойчивость к одним способам воздействия, чем к другим. Определение “приспособленности”: эволюционная “приспособленность” относится не к тому, насколько хорошо биологическая особь выглядит, а скорее к тому, насколько эффективно организм в конкурентной борьбе передает свои гены следующему поколению — в частности, к его репродуктивному успеху по сравнению с другими особями того же вида. Со временем это позволяет проводить генетическую эволюцию вида в ответ на изменения в его среде обитания, причем эта среда определяется не только климатом и источниками пищи, но также паразитами и воздействием токсинов. Как я упоминал ранее, мутация в аллеле, которая кодирует изменение белка в нервном синапсе, может придать устойчивость к нейротоксину, но ,вероятно, сопровождается некоторыми вредными побочными эффектами — “штрафными санкциями” (например, что может произойти, когда вы ремонтируете машину, заменив деталь немного другой, в результате чего машина работает не так хорошо, как это было изначально). Такое снижение “стоимости приспособленности” может заключаться в том, что устойчивые клещи больше двигаются, или постепенно проявляют изменения в своем пищевом или репродуктивном поведении, страдают от повышенных или пониженных энергетических или иммунных реакций, откладывают меньше яиц или кто знает от чего еще. Поскольку амитраз нарушает поведение резистентных клещей, это вполне может повлиять на их пищевое или репродуктивное поведение. Конечным результатом является то, что после лечения доля выживших клещей, несущих аллель(и) резистентности, временно увеличится, но небольшая популяция выживших нерезистентных клещей может впоследствии превзойти остальных в репродуктивном отношении, до следующего курса лечения.
Практическое применение: Если пчеловоды устранят селективное давление на устойчивость к конкретному акарацидному средству, нерезистентные клещи “дикого типа” могут снова вытеснить резистентных . Насколько быстро это произойдет, зависит от “стоимости” переноса аллеля (ей) для устойчивости (если таковая имеется). Если наказание за резистентность будет низким, резистентные клещи быстро займут доминирующее положение в популяции, что приведет к прекращению срока годности этого средства от клещей, и мы можем навсегда остаться с клещами, устойчивыми к этому средству. Ключевой вопрос в том, велика ли цена, которую должны заплатить клещи , чтобы приобрести устойчивость к определенному способу действия против клещей? В случае кумафоса наказание, по-видимому, было очень низким, поскольку после трех лет использования он, как правило, терял свою эффективность. Это подтверждается выводом о том, что генетика устойчивости к кумафосу может сохраняться годами без каких-либо изменений (кроме заражения воском), что позволяет предположить, что мы, возможно , навсегда “закрепили” устойчивость к кумафосу в генетике варроа в регионах, где широко применялся кумафос. Появляется штраф за применение флувалината быть немного выше, поскольку после нескольких лет неприменения этого средства от клещей генетика популяции клещей может вернуться к невосприимчивости. Но поскольку амитраз остается эффективным в течение многих лет, есть основания предполагать, что стоимость лечения резистентностью к нему высока.
Практическое наблюдение и правдоподобная интерпретация: Некоторые из нас заметили, что у пчеловодов, использующих в коммерческих целях только амитраз для борьбы с клещами, возникают циклы. А именно: амитраз прекрасно работает в течение нескольких лет, но в конечном итоге с треском проваливается, и они несут большие потери. Если мы предположим, что это связано с накоплением устойчивых клещей в процессе их работы, то гибель семей, населенных устойчивыми к амитразу клещами , также приведет к гибели популяций этих устойчивых клещей. Доктор Фрэнк Ринкевич (постоянный представитель) предполагает, что это самоуничтожение может быть самоограничивающейся “ценой приспособленности”, которая препятствует распространению устойчивых к амитразу клещей. Когда пчеловод восполнит потери, он может использовать пчел , у которых нет устойчивых к амитразу клещей, и цикл начнется снова.
Но, возможно, есть и более общие издержки, связанные с приспособленчеством, — меньший репродуктивный эффект. Поэтому я экспериментировал с теоретическим компьютерным моделированием, чтобы попытаться выяснить, смогу ли я рассчитать оценку риска, связанного с резистентностью к амитразу.
Компьютерное моделирование для оценки стоимости устойчивости к амитразу.
Когда мы обрабатываем улей акарацидными средствами, мы вносим существенные изменения в среду обитания варроа. Большинство “нормальных” клещей погибает, но любые клещи, несущие аллели, придающие устойчивость к этому противомикробному средству, временно будут доминировать в популяции клещей улья (получив немедленное восстановление работоспособности). Но эти резистентные клещи также могут столкнуться с ограничениями в приспособленности, если эти аллели будут препятствовать их способности размножаться так же эффективно, как и существующий “резервуар” нерезистентных клещей, клещей, которые со временем могут вытеснить их, и, возможно, вновь занять доминирующее положение в популяции (до тех пор, пока мы снова не применим этот акарацидный препарат).
Поскольку у меня уже была компьютерная модель роста популяции клещей, я доработал ее, чтобы показать динамику численности клещей в улье в течении трех сезонов в ответ на обработку амитразом или акарацидами с различными механизмами действия (которые будут использоваться поочередно), добавив три дополнительные входные переменные:
• Начальный процент клещей, проявляющих генетическую устойчивость к амитразу (произвольно устанавливается равным 2% для приведенных ниже расчетов).
• Фактическая эффективность лечения амитразом в полевых условиях против этих “генетически устойчивых” клещей обычно устанавливается на уровне 75%, основываясь на данных об эффективности лечения амитразом в ульях с устойчивой популяцией.
• Штраф за “стоимость приспособленности” за наличие аллеля(ей) резистентности к амитразу, т.е. степень снижения общего репродуктивного успеха (это цифра, которую необходимо ввести экспериментально для каждого моделирования, чтобы увидеть соответствует ли результат тому, что мы наблюдаем в “реальной жизни”).
Обратное вычисление "штрафа" за подготовку к резистентности клещей.
Для моих симуляций я мог бы показать 10-летний цикл, но график не поместился бы на этой странице. Итак, я покажу 3-летнее моделирование, поскольку, как оказалось, ряд пчеловодческих операций, по-видимому, проходят трехлетний цикл. Для первого моделирования давайте начнем с низкого показателя устойчивости - 20% . Это означает, что клещи с аллелями устойчивости размножаются на 80% быстрее, чем “обычные” нерезистентные клещи. Это моделирование показывает, что когда стоимость приспособленности для устойчивых к амитразу клещей доминирует в популяции к концу второго сезона, то семья распадется, поскольку неконтролируемая популяция устойчивых клещей вырастет до 10 000 особей. Итак, давайте попробуем ввести более высокую стоимость резистентности, равную 70%, и посмотрим, что получится (рис. 5). Расчеты показывают, что стоимость резистентной тренировки находится где-то между 20% и 70%.
А если попробуем 45% устойчивости, то получим, что устойчивые к амитразу клещи размножаются всего в два раза быстрее, чем клещи, не устойчивые к амитразу, «дикого типа» (рис. 6).
Практическое применение: Обратите внимание, чаще всего что пчеловод не будет замечать снижения эффективности амитраза до конца третьего года, минимум! Это показывает, как устойчивость к акарациду может незаметно подкрасться к вам. Эксперимент с моим моделированием ясно показывает, как срок полезного использования акарацида может быть рассчитан исходя из затрат , которые клещи платят за устойчивость — если общий репродуктивный успех снижается всего на 20%, акарацид не будет эффективен уже в течении применения на второй год; при затратах на эффективность в 70%, эффективность препарата может сохраняться в течение многих сезонов. Я был удивлен тем, насколько высоко значение, которое мне пришлось ввести для оценки пригодности амитраза, соответствовало тому, что мы наблюдали на протяжении многих лет — оно , по-видимому, приближалось к снижению репродуктивного успеха на 40-45% , что объясняет, почему он так хорошо работает на начальном этапе, но позже теряет свою эффективность.(поскольку популяция клещей состоит в основном из устойчивых).
Практическое применение: Чтобы избежать селективного размножения резистентных клещей, применяйте поочередно один или несколько препаратов для борьбы с клещами с разными механизмами действия.
Обсуждение.
Поскольку приведенные выше теоретические расчеты, по-видимому, примерно отражают то, что мы наблюдаем в полевых условиях, они подтверждают предположение о высокой стоимости приспособленности клещей, несущих современные аллели, которые придают устойчивость, по сравнению с родословнымиклещей “дикого типа”, не подвергавшихся действию амитраза . Если это правда, то это объясняет почему устойчивые к амитразу штаммы быстро не вытесняют клещей дикого типа, что приводит к более длительному “сроку действия” этого акарицида.
Практическое применение: Хорошая новость заключается в том, что если стоимость приспособленности к амитразу действительно высока, то аллели устойчивости через несколько лет в значительной степени исчезнут, если пчеловод воздержится от использования амитраза, после чего амитраз может стать эффективным при дальнейшем ротационном применении.
Но существование затрат на приспособленность должно быть подтверждено полевыми испытаниями, показывающими, что клещи дикого типа действительно вырабатывают устойчивых к размножению клещей в отсутствии амитраза. Но все становится немного сложнее. A ряд исследователей используют ПЦР для отслеживания распространенности известных аллелей в гене октопаминового рецептора, которые обеспечивают устойчивость. Недавняя работа Эрнандеса-Родригеса показала, что в популяциях клещей в США, Франции и Испании существуют различные мутации, влияющие на устойчивость.
Практическое применение: Если у варроа появится мутация устойчивости к амитразу , которая не повлечет за собой никаких затрат на приспособленность, нам придется распрощаться с амитразом. Авторы также упоминают некоторые дополнительные важные моменты, которые я собирался затронуть, поэтому позвольте мне процитировать их напрямую:
«Нельзя исключать, что фенотип резистентности мог быть обусловлен и другими механизмами, такими как усиление детоксикации … Хотя после четырех курсов лечения амитразом частота мутантного аллеля увеличилась примерно в семь раз, изменение смертности было не столь выраженным. Возможно, это связано с действием амитраза. У членистоногих сублетальные и поведенческие эффекты амитраза считаются более значимыми, чем летальный исход, с точки зрения механизма его действия. Амитраз вызывает гиперактивность, размахивание ногами, нарушенное поведение и подавляет размножение. Таким образом, "ядовитый" эффект амитраза связан с нервным возбуждением клещей, что влечет за собой отделение их от пчел и последующую гибель. Это говорит о том, что лабораторные биологические анализы, регистрирующие только смертность, могут недооценивать эффект, который можно было бы наблюдать в полевых условиях»
Последний пункт касается вышеупомянутого теста Петтиса, используемого для определения резистентности, и по эффективности лечебного действия акарацида на семью, по количеству осыпавшегося клеща на липких донных плёнках, после применения акарацида.