Ziraatta Zararlı Böceklerin Ekonomik Etkileri

Böceklerin yapmış olduğu zararların önlenmesi veya hiç olmazsa hafifletilmesi yönündeki çabalarımıza ''zirai mücadele'' diyoruz. Bu amaçla uygulanan çeşitli önlem ve mücadele yolları vardır. Ancak bunlara geçmeden önce şu hususun belirtilmesi gerekir: Yapılacak mücadele ekonomik olmalıdır. Bir mücadele için harcanacak para, kurtarılacak ürün değerinden daha çok ise ekonomik bakımdan iyi bir yol tutulmamış demektir. Fakat, bazen, iler ki yıllardaki ürünü garantiye almak için, ekonomik olmayan bir mücadele yolu seçilebilir. Aynı şekilde devlet tarafından yapılan mücadelelerde düşünülen ilk husus ekonomik olma değildir (2).
Küçük canlılar olmalarına rağmen, üreme enerjileri fevkalade büyük olan böcekler, insan ekonomi ve yaşantısına girmiş hayvanlar aleminin sayıca en zengin ve önemli varlıklarından biridir. Böceklerin ekonomik etkileri bitkiler, depolanmış mamüller, insanlar ve hayvanlar üzerinde olmak üzere farklı şekillerde olur.
Böceklerin bitkiler üzerindeki etkileri çeşitli yollarla meydana gelmektedir. Böcekler besinlerini çeşitli şekillerde alırlar. Bunun en basit fakat önemli olanı, bitkinin dış ve iç kısımlarını yani meyve, sürgün, yaprak, dal, kök ve odun kısımlarını yemek şeklinde olanıdır. Bitkiler incelenecek olursa, böcek zararı sonucu oluşan bir çok belirtiye rastlamak mümkündür. Örneğin; renk değişikliği, bazı kısımların yenmesi, dokularda galeri, gal ve şişkinliklerin olması, reçine sızıntıları vs. Bitkilerde meydana gelen bu zararlar, onların meyve hasılatının azalmasına, gelişmemesine, deforme olmasına ve nihayet ölmelerine sebep olur.
Yapılan araştırmalar tarım ve hayvancılıkta en zararlı hayvanlar olan böceklerin bitkilerde yıllık ürünün % 10'u gibi büyük bir oranda zarar oluşturduklarını ortaya koymaktadır. Bu oran tropik bölgelerde % 20'ye yükselmektedir. Örnek olarak, 1960'lı yıllarda Asya ve Afrika'da Sudan çekirgesi olarak bilinen Schistocesca gregaria ile Locusta migratoria gösterilebilir(3). Bu çekirgeler km2'ye 120.000.000 adet düşecek şekilde göç yolları üzerinde 100'lerce km2 'lik alanda bitki örtüsünün yenebilecek tüm kısımlarını yemişlerdir. 1916 yılında ülkemizde çekirgelerin, bilhassa Fas çekirgelerinin Batı Anadolu'da yaptığı tahribat neticesinde 200.000 ton hububat ve 15.000 ton bakliyat yok olmuştur. Zarar o zamanki şartlarda 100 milyon mark olarak hesaplanmıştır.
Böceklerin yalnız ziraat ürünlerinde her yıl yaptıkları zarar İngiltere'de 30, Kanada'da 25 ve Avustralya'da 20 milyon sterlin olarak hesaplanmıştır.
Böceklerin bitkilerde yaptıkları çok önemli bir zarar da, bitkilerin hastalanmalarına sebep olmalarıdır. Bugün hemen hemen 200'den fazla hastalığın böcekler tarafından oluşturulduğu bilinmektedir (4).



1.3. Zararlılarla Mücadele Yöntemleri

Zararlıların bitkilerde yaptıkları çeşitli zararların, gerek doğal kuvvetler (doğal mücadele) gerekse insan yardımıyla (uygulamalı mücadele) önlenmesine veya hiç olmazsa azaltılmasına yönelik yöntem ve harcanan çabalara zararlılarla mücadele denir. Zararlılarla mücadele yöntemlerini kısaca şu başlıklar altında toplayabiliriz.
Doğal Mücadele:Doğal kuvvetlerin böceklere olan etkilerinden yararlanarak zararlının öldürülmesi.
Yasal Mücadele:Yasal yollardan yararlanılarak zararlıların yayılmasını önleme. Örneğin;karantina, ambargo, muayene vb.
Mekanik Mücadele:Zararlı böcekleri toplama, tuzakla yakalama, böcekli materyalleri yok etmek.
Fiziksel Mücadele:Yakmak, sıcaktan, radyoaktiviteden ve elektrikten faydalanmak.
Kültürel Mücadele:Zararlının zarar yaptığı ağaçların karışıklığını ve kapalılığını düzenlemek, meşcere kurmak ve yetiştirme ile kesim tekniğine uymak, toprak bakımı, dayanıklı türler yetiştirmek, gıda kaynaklarını değiştirmek.
Biyolojik Mücadele: Zararlı böceği yok etmek için çeşitli etken gruplarından (mikroorganizma, böcek yiyen vertebratalar, predatör arthropodalar, parazit böcekler) ve genetik yöntemlerden yararlanmak.
Kimyasal Mücadele:Tozlaşma, püskürtme, sisleme, fumigasyon, sterilizasyon, zehirli yemler kullanmak vb.
Entegre Mücadele:Çevre ve orman sahibi için uzun vadede en az masraflı en iyi faydaları sağlayabilecek olan ve populasyon dinamiğine dayanan yöntem (5).

1.3.1. Kimyasal Mücadele

Zamanımızda en çok kullanılan ve belki yan etkileri göz önünde tutulmazsa başarıya en çok ulaşılan yöntemdir. Etki etme şekillerine (bazen bileşimlerine) göre gruplara ayrılır.
1. Solunum Zehirleri:Solunum organlarına etki ederler. Siyan gazı (HCN), akrilnitril (CH2CHCN), tetraklor karbon (CCI4), hidrojenli fosfor (PH3) özellikle kapalı yerlerde ve seralarda çok çeşitli amaçlar için kullanılır. Çok etkilidirler.
2. Yenme ile alınan zehirler:Besinlerle alınır, mide ve bağırsaklarda zehirlenmeler yapar. Arsenik preparatları (kurşun veya kalsiyum arsenat) ve diğer bir çoğu bu yüzyılın ilk yarılarında çok kullanılmalarına karşın, daha sonra, insanlar ve ev hayvanları üzerinde büyük zehirlenmelere neden olduğu için, bir çok ülkede yasaklanmıştır.
3. Kontak İnsektisidler:Bir çok çeşidi bir arada kullanılır. Genellikle yapay olarak sentez edilirler. Pek azı bitkisel maddelerden, çoğu madensel yağlardan çıkarılır. Bir çok çeşidi sentezlenmiştir. Çoğunluk özgül etkiye sahiptirler. Üç ana gruba ayrılırlar. Klorlu hidrokarbonlar, organik fosfor bileşikleri ve karbamat insektisidler (6).

1.4. Kimyasal Mücadele Yönteminin Ekonomik ve Çevresel Etkileri

Zararlılarla mücadelede yaygın olarak kullanılan insektisidler bitkilerde ve çevrede bulunan canlılar üzerinde bir çok zararlı etkiler meydana getirmektedirler (7).

1. Bitkiler Üzerine Olan Etkileri

İnsektisidler genellikle bitkilerin yaprak ve yeni sürgünlerinde yanma denilen bir takım lekeler ile renk değişimlerinin meydana gelmesine yol açmaktadırlar. Hatta bazen bütün bitkinin ölümüne de sebep olurlar. Bazen kullanılan insektisidlerden biri bitkiler üzerine zararlı olmazken iki preparat aynı anda uygulandığında çok tehlikeli olabilmektedirler. Özellikle dinitro bileşikleri ile yapılan ilaçlamalarda bitkiler çok etkilenmektedirler (8).

2. Hayvanlar ve İnsanlar Üzerine. Olan. Etkileri

Kullanılan insektisidler belirli dozlarda hayvanlar ve insanlar üzerinde zararlı etkiler yaparlar. Tehlikeye en çok maruz kalan kişiler ilacı kullanan veya bu işle meşgul olan kişilerdir. İlaç uygulanan alanda kısa bir süre sonra hayvan otlatılırsa, zehir hayvan bünyesine taşınır. Ayrıca arazideki ilaç hemen peşi sıra yoğun bir yağmur ile derelere ve oradan da denizlere taşınır. Burada balıkların yapısına giren kimyasallar beslenme yolu ile insanlara kadar ulaşır. Önemli diğer bir konu da ilaçlı meyve ve sebzelerin çok iyi temizlenmeden yenilmemesidir.
İnsanlar ve hayvanlar üzeride en etkili bileşikler başta arsenik olmak üzere fosfor asidi ester preparatları, DDT ve Toxaphane gibi klorlu hidrokarbonlardır. Bu bileşikler özellikle insanda beyin, karaciğer, böbrek ve yağ dokusunda bir kerede önemli hasara yol açarlar (9).

3. Böcekler Üzerine Olan Etkileri

İnsektisidlerin böcekler üzerine etkileri böceklerin uygulanan kimyasala karşı mukavemet kazanması ve faydalı böceklere zarar vermesi şeklinde olur.

a. Zararlı Böceklerde İlaçlara Karşı Mukavemet

İnsektisidler her ne kadar zararlı böcekleri yok etmek için kullanılsalar da, her zaman zararlı böceklere karşı tam bir etki sağlayamazlar. Çünkü zamanla insektisidlerin ilk tatbik edildikleri zamanki etkili dozlarından daha az etkilenebilen ırklar ortaya çıkmaktadır. Bu olaya "böceklerin mukavemeti" adı verilmektedir. İlaç baskısı altında yetişen generasyonlarda tabii seçim hassas olan fertlerin ortadan kalkmasına ve devamlı mukavim fertlerin ortaya çıkmasına sebep olur. Dolayısıyla bu yeni fertlere karşı kullanılan insektisidler daha çok çevredeki yararlı canlıları ve insanları etkilemektedir.
Böcekler ile insektisidler arasındaki önemli bir ilişki de herhangi bir ilacın baskısı altında yetişen bir böcek populasyonunda, o böcek populasyonuna tatbik edilmeyen ilaçlara karşı da mukavemet geliştirilebilmesidir. Buna, "karşıt mukavemet "adı verilmektedir. Özellikle böceklerde mukavemetin kısa sürede meydana gelişi mücadelede kullanılan kimyasal insektisidi kısa sürede etkisiz hale getirmektedir. Bunun sonucunda da daha çok ilaç kullanılması gerekecektir. Kullanılan aşırı dozdaki ilaçlar zararlı üzerinde etkili olmaktan daha çok çevre kirliliği ve yan etkiler getirmektedir (7).

b. Kimyasal İlaçların Faydalı Böceklere Etkileri

İnsektisidlerin etki tarzı bakımından zararlı ve faydalı böcekler arasında bir farklılığı yoktur. Fakat etkileri bakımından farklılıklar vardır. Faydalı böcekler olarak kabul edilen predatör ve parazitler insektisidlerden daha fazla etkilenmektedirler (7). Ne yazık ki parazit ve predatörlerdeki mukavemetin oluşumu, zararlı böceklerdeki kadar çabuk olmamaktadır. Bunun sonucu olarak zararlı populasyonları üzerinde dengeleyici olan parazit ve predatörler ortadan kalkmakta ve zararlılar daha çabuk yayılmaktadır. Ayrıca insektisidlerin kullanıldığı alanlarda doğal olarak yaşayan polinatör canlılar da yok olduğu için, bu alandaki zirai ürünlerde tozlaşma oranı da azalmaktadır. Bunun sonucunda büyük verim düşüklüğü ortaya çıkmaktadır (5).

4. Çevreye Olan Etkileri

İnsektisidlerin kullanıldığı çevredeki, bal arıları en fazla etkilenen canlılar arasındadır. Bal arıları, bal, arı sütü ve bal mumu gibi ürünlerini oluşturmalarının yanısıra bitkilerin tozlaşmasını da sağlamaktadırlar. İnsektisidlerin etkileriyle ölen arılar bu faydalı görevlerini yerine getiremezler. Bunun sonucunda da yine büyük verim düşüklüğü olmaktadır (7).
Kimyasal mücadelede kullanılan maddelerin yukarıda bahsedilen olumsuz yan etkilerinden dolayı, tüm dünyada kimyasal mücadelenin yerini biyolojik mücadele olarak bilinen bir yöntemin alacağı tartışılmaktadır.

1.5. Biyolojik Mücadele

Biyoloji mücadelede, zararlı böceklerin yapmış olduğu zararları en aza indirmek için bu böceklerin tabii düşmanlarını kullanma olarak tanımlanabilir. Tabii düşman terimi, parazitler ve predatörlerle birlikte hastalık oluşturan organizmarı da kapsar. Ancak hastalık yapan organizmaların kullanımı, genellikle mikrobiyal kontrol olarak adlandırılır. Virüsler, bakteriler, mantarlar, nematodlar ve rekombinant teknikler ile geliştirilen ajanlar biyolojik mücadelede kullanılan elemanları teşkil etmektedir (1).
Biyolojik mücadelede ilk kayıtlar MS 900-1200 yılları arasında rapor edilmiştir. Geçmişi çok eskilere dayanan mücadelede ilk olarak amfibiler, kuşlar, memeliler kullanılmıştır. Son yıllarda ise bu canlıların yerini özellikle nematodlar, bakteriler ve virüsler almıştır.
Zararlı böceklerde mücadele amacıyla kullanılan organizmalar büyük çeşitlilik gösterir. Bunlar; nematodlar, örümcekler, akarlar, hidralar, planarialar, balıklar, amfibiler, kuşlar, memeliler, funguslar, protozoalar, bakteriler ve virüslerdir (3).
Virüslerden ticari olarak hazırlanan preparatlar özellikle Lepidoptera ve Hymenoptera'lara karşı uygulanmaktadır. Virüslerin son yıllarda Coleopter'lere de etkili oldukları bulunmuştur (9).
Bitkisel ve hayvansal canlılar doğada birbirleri ile ilişki içindedirler. Bu ilişki özellikle beslenme yönünden önem taşır. Ya biri öbürünü yer veya onun sırtından geçinir. Bu noktadan hareketle biyolojik mücadele fikri ortaya çıkmıştır. Parazit olan canlıların olağanüstü çoğalmalarını önlemek veya populasyonlarını zararlı olma seviyesinin altına düşürmek amacı ile diğer canlıların kullanılmasına "Biyolojik Mücadele" adı verilir. Biyolojik mücadele, parazit olan canlıların bir başka canlı tarafından yok edilmesidir.
Biyolojik mücadelede kullanılan canlılar genel olarak;
a.Kuşlar, balıklar ve memeliler,
b.Böcekler,
c.Protozoalar ve Nematodlar,
d.Fungus, bakteri ve virüsler şeklinde sıralanabilir.
Burada ilgi alanımızdan dolayı böcek virüsleri ve biyolojik mücadele de kullanımı açıklanmaktadır.

1.6. Böcek Virüsleri

Birçok virüsün böceklerin hastalanmasına neden olarak böcek afetlerini kontrol ettikleri bilinmektedir. Günümüzde yaklaşık 500 arthropod türünden 450'den fazla virüs tanımlanarak sınıflandırılmıştır. Virüsler bir çok böcek takımlarıyla bağlantılıdır. Bununla birlikte büyük bir kısmı Lepidoptera (%83), Hymenoptera (%10) ve Diptera (%4) takımlarında bulunmaktadır. Böcek virüsleri viral replikasyon alanları, nükleik asitlerinin ağırlığı, şekil, simetri, hastalık semptomları, kimyasallara duyarlılık ve seroloji gibi bir çok kriterler göz önüne alınarak altı grupta toplanmıştır. Bunlar nüklear polihedrozis, granülozis, sitoplazmik polihedrosiz, entomopox, iridescent ve densonükleozis virüsleridir. Drosophila CO2 virüsü de bunlara dahil edilmiştir. Sınıflandırılan virüslerin büyük bir kısmı Baculoviridae, Reoviridae, Poxviridae, Picornaviridae, Densoviridae, Rhabdoviridae, Orthamyxoviridae ve İridoviridae familyalarına aittir. Bunlardan Baculoviridae familyası üyeleri sadece arthropotlarda enfeksiyon oluşturmaları nedeniyle diğer virüslere oranla daha avantajlıdırlar (10).

1.6.1. Baculoviridae

Baculovirüsler geniş bir virüs grubu olup özellikle böceklerde bulunurlar. Konakları sadece omurgasızlarla sınırlı olduğundan (insanlar için herhangi bir risk teşkil etmediklerinden), biyolojik kontrol ajanları olarak düşünülmektedirler. Dar konak spektrumuna sahip olduklarından sadece hedef organizmalara karşı etkili olurlar(11).
Öte yandan baculovirüsler, genomları prokaryotik ve ökaryotik organizmalardan küçük olduklarından ve gen yapı ve organizasyonları bakımından bu organizmaların genomlarına kısmen benzerlik gösterdiklerinden, moleküler biyoloji ve rekombinat DNA çalışmaları için iyi bir model oluşturmaktadırlar. Ayrıca zirai mücadelede zararlı böceklere karşı iyi bir biyolojik kontrol ajanı olarak da kullanılmaktadırlar. Öte yandan, tıbbi ve endüstriyel açıdan önemli olan çeşitli prokaryotik, ökaryotik, viral ve fungal genlerin Baculovirüs Ekspresyon Vektör Sistemi (BEVS)'nde ekspresyonlarının mümkün olması bakımından bu virüsler, biyoteknolojide büyük önem arz etmektedir(12).
Baculovirüslerin dünya çapında biyolojik kontrol ajanı olarak kullanılması ve bu özelliklerinin gün geçtikçe geliştirilmesi pek çok araştırma kurumunun ana hedeflerini oluşturmaktadır(11).

Baculovirüslerin Biyolojisi

Baculovirüsler, 25 x 250 nm büyüklükte olup 90-200 kilo baz çifti (kbp), yuvarlak-kapalı, çift zincir, süpersarmal DNA ihtiva ederler. Virüs DNA'sı hücre zarı benzeri ve karmaşık bir yapıya sahip olan bir zarf tarafından çevrili nükleokapsid içerisine paketlenmiştir.
İntrasellüler virüsler, polihedra veya granula olarak isimlendirilen proteinik inklüzyon yapılar içerisine gömülürler. Baculovirüs familyası, inklüzyon yapıların şekillerine göre Nüklear polihedrozis virüs ve Granulozis virüs olmak üzere iki alt cinse ayrılır. Bu gruplandırma morfolojik, serolojik ve genetik bilgilere dayanarak yapılmaktadır.

Autographa californica nüklear polihedrozis virüsü (AcNPV) , yonca tırtılı böceğinden ilk olarak izole edilmiş, nüklear polihedrozis cinsine ait olan ve en çok çalışılan örnek bir baculovirüs tipidir. Bu yüzden baculovirüs biyolojisi hakkındaki genel bilgiler, AcNPV ile sınırlandırılmıştır. Nüklear polihedrozis virüsleri (NPV) en iyi bilinen virüsler olup tanımlanmış arthropod virüslerinin %41'ini teşkil etmektedir. Nüklear polihedrozis virüsü, 1-18 nükleokapsidin bir zarf içerisine gömülmesiyle oluşur. Daha sonra bu zarfa sahip virüsler (virionlar) , polihedrin (28 kDa) olarak adlandırılan tek bir proteinden oluşmuş polihedral inklüzyon yapı (PIB) adındaki kristal benzeri cisimler içerisine gömülürler.
AcNPV'nin replikasyonu enfekte edilen hücrelerin çekirdeklerinde olur. Bu işlem iki safhada cereyan eder. Birinci safhada, çekirdek içerisinde nükleokapsidler oluşur. Silindir şeklindeki nükleokapsidler, kapsid denilen tüp benzeri yapı içersinde DNA'yı içerir ve tüplerin iki ucunda taban ve kapak denilen yapılar bulunur. Oluşan nükleokapsidler daha sonra nükleus kanallarından geçerek sitoplazmaya ulaşır ve sonra tomurcuklanma yöntemiyle hücre zarından zarf kazanarak hücreden ayrılırlar. Bu zarflı virüsler (ekstrasellüler virüsler, BV) hücre kültüründe, hücreler arasında in vitro olarak enfeksiyon yapma özelliğine sahip, çomak şeklinde virüs formlarıdır.
İkinci safhada ise, nükleus içerisinde üretilen nükleokapsidlerin bir kısmı de novo yöntemiyle zarf kazandıktan sonra, küp şeklindeki protein yapılar içerisine gömülerek PIB'leri oluştururlar. AcNPV'ye ait PIB'lerin büyüklükleri 0,5-1,5 μm arasındadır. Genel parçalarını protein matriks ve zarfın oluşturduğu PIB'ler, tabiatta virüs enfeksiyonunun larvadan larvaya taşınmasında rol oynayan virüs parçacıklarıdır. Bunlar in vitro enfeksiyon için gerekli değildir. NPV orjinine bakmaksızın bütün böcek hücrelerini enfekte eder ve ölüme neden olur.
AcNPV'nin yapısal özellikleri ayrıntılı olarak incelenmiştir. DNA'sının moleküler ağırlığı tespit edilmiş ve fiziki haritası çıkartılmıştır. Ayrıca, toplam genomuna ait nükleik asit sırası tayin edilmiş, birçok gene tekabül eden DNA zincirleri belirlenerek pek çok genin fonksiyonu aydınlatılmıştır.
Tabiatta, inklüzyon yapılar besinle birlikte larva tarafından alınır. Orta bağırsakta inklüzyon yapılar çözülür ve bu yapılar içerisinde bulunan virüs parçacıkları orta bağırsak lümenine salınır. Virüs parçacıkları daha sonra özel bir reseptör tarafından tanınma neticesinde membran füzyonu yöntemiyle orta bağırsağın tek tabakalı silindirik hücrelerine geçer. Sitoplazmaya geçen nükleokapsidler, sitoplazmada bulunan F-aktin fiberleri vasıtasıyla sitoplazmadan replikasyon bölgesi olan nükleusa geçerler. Nükleusta virüs DNA'sı kapsid örtüden ayrılır. Bu işlem büyük ihtimalle DNA moleküllerine tutulu olan arginin bakımından zengin bir protein olan bazik proteininin fosforilasyonu neticesinde gerçekleşir. Nükleusta, viral DNA replikasyonu ve transkripsiyon işlemleri gerçekleşir.
Replikasyonun başlamasından sonra (enfeksiyondan 8 saat sonra) nükleokapsid inşası oluşur. Bu işlem, yavru virüslerin, enfekte olmuş orta bağırsak hücrelerinin bazal kısmından hemolenf içerisine salınmasıyla sonuçlanır. Bu ekstrasellüler virüs parçacıkları, daha sonra reseptör bağımlı endasitozis yoluyla, hemositler, bağ dokusu hücreleri, yağ dokusu, trakeal elementler, kas hücreleri ve Malpighi tüpleri gibi hemolenfe dönük olan hücreleri enfekte ederler. Yeni enfekte olan hücrelerde, virüs parçacıkları endozomlar içerisine geçerler. Endozom içindeki düşük pH, ECV zarfında mevcut olan glikoprotein gp64'ü harekete geçirir. Bu glikoprotein membran füzyonunu katalizleyerek nükleokapsidlerin sitoplazmaya geçişini sağlar. Bundan sonra salınan nükleokapsidler, yeni bir replikasyon işlemini başlatırlar.
Replikasyon işleminin ikinci basamağında (enfeksiyonları 12 saat sonra) virüs parçacıkları artık hemolenf içerisine salınmaz, bunun yerine primer ve sekonder olarak enfekte olmuş hücrelerin nükleuslarında yeni yapılan polihedralar içerisine gömülürler. Sonuç olarak, larva polihedra ile dolar, virüs tarafından sentezlenen kitinaz ve katepsinaz etkilerine yenik düşen larva ölür, böylece çok sayıda polihedra (108-109 / larva) çevreye salınmış olur (11).
Granulozis virüsler de zararlı böceklerin kontrolünde büyük bir öneme sahiptir. Konağın yağ dokusu, trakeal veya epidermal hücrelerinin sitoplazmasında yada nükleusunda gelişen bu virüsler 200 x 400 nm boyutlarında oval şekilli inklüzyon yapıları, içinde genelde tek nadiren de çift olarak bulunurlar (10).