Behavioural Feeding Patterns of Storage Insect Pests and Their Biochemical Impact on Stored Cereals and Pulses

يعتمد مليارات البشر يومياً على حفنة من المحاصيل الأساسية لإطعام عائلاتهم. يشكل القمح والأرز والعدس والحنطة السوداء العمود الفقري للتغذية العالمية، حيث يوفرون الكربوهيدرات والبروتينات التي تحافظ على صحة السكان. ومع ذلك، من اللحظة التي تُحصد فيها هذه المحاصيل حتى وصولها إلى مائدة المطبخ، تدور معركة صامتة. ففي الصمت المطبق لصوامع التخزين، تشن حشرات صغيرة حرباً يمكن أن تدمر جزءاً كبيراً من إمدادات الغذاء في العالم. هذه الآفات لا تكتفي بأكل الحبوب فحسب، بل تغير طبيعتها؛ إذ يؤدي تغذيها إلى سلسلة من التحولات الكيميائية التي تضعف جودة الغذاء، محولةً المحاصيل المغذية إلى منتجات تالفة وأقل قيمة. إن فهم كيفية اختيار هذه الحشرات لغدائها وكيفية تغييرها للغذاء ليس مجرد مسألة فضول أكاديمي، بل هو خطوة حاسمة نحو تأمين الإمدادات الغذائية لسكان العالم المتزايدين.

سعى باحثون في جامعة غازي عنتبيب في تركيا إلى كشف آليات هذا التفاعل. وقد ركزوا على أربعة أنواع شائعة من آفات التخزين: خنفساء الحبوب ذات الأسنان المنشارية، وسوس الحبوب الصغير، وسوسة المخازن، وخنفساء الدقيق الحمراء. وبدلاً من مجرد عدّ عدد الحشرات الموجودة، أراد الفريق فهم القصة الكامنة وراء الإصابة. لقد طرحوا سؤالين جوهريين: أي الحبوب تفضل هذه الحشرات، وكيف يغير وجودها التركيبة الكيميائية للغذاء بمرور الوقت؟ وللإجابة على ذلك، أنشأوا بيئة محكومة حيث يمكنهم مراقبة خيارات الحشرات في الوقت الفعلي، ثم قياس الضرر الفيزيائي والجزيئي المترتب على ذلك.

بدأ العلماء بمراقبة خيارات الحشرات. وضعوا أربعة مصادر غذائية مختلفة — الحنطة السوداء، ودقيق القمح، والعدس، والأرز — في جهاز اختبار متخصص. سمح هذا الإعداد للحشرات بالتحرك بحرية نحو الغذاء الذي تريده. راقب الباحثون هذه التحركات في أوقات مختلفة من اليوم، من الصباح إلى المساء، لمعرفة ما إذا كان لدى الحشرات إيقاع يومي. كانت النتائج واضحة ومتميزة؛ فلم تتعامل الحشرات مع جميع الحبوب بالطريقة نفسها. فقد جذبت دقيق القمح والحنطة السوداء أكبر قدر من النشاط، بينما تم تجاهل العدس إلى حد كبير. وأظهرت سوسة المخازن أعلى نشاط إجمالي بين جميع الأنواع، خاصة في دقيق القمح، حيث وصلت الأعداد إلى أربعة عشر أو خمسة عشر فرداً في فترة مراقبة واحدة. وفي المقابل، ظل العدس الخيار الأقل تفضيلاً، مع عدد قليل جداً من الحشرات التي اختارت التغذي عليه. كما كان للوقت من اليوم أهمية أيضاً؛ فلم تكن الحشرات نشطة بمعدل ثابت، بل أظهرت ذروات وانخفاضات في سلوكها مما يشير إلى أنها تتبع دورة يومية. فعلى سبيل المثال، أظهرت خنفساء الحبوب ذات الأسنان المنشارية نشاطاً متوسطاً عبر معظم الركائز، مع تسجيل أعلى استجابة لها على الحنطة السوداء في منتصف النهار، بينما زاد نشاط خنفساء الدقيق الحمراء على الدقيق في المساء.

بمجرد رسم الأنماط السلوكية، انتقل الباحثون إلى المرحلة الثانية من دراستهم: قياس الضرر. تركوا الحشرات تتغذى على الحبوب لمدة ستة أسابيع تحت ظروف محكومة. وبعد هذه الفترة، أخذوا الحبوب المصابة وقارنوها بعينات نظيفة وغير ملموسة. كانت التغييرات كبيرة؛ فقد ارتفع محتوى الرطوبة في الحبوب المصابة بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، دقيق القمح الذي بدأ بنحو 8.45 جرام من الماء لكل 100 جرام، قفز إلى أكثر من 12 جراماً بعد تغذي خنافس الدقيق الحمراء عليه. يحدث هذا الارتفاع لأن الحشرات تتنفس وتطلق بخار الماء أثناء حياتها وحركتها، مما يخلق بيئة رطبة يمكن أن تشجع على نمو العفن ومزيد من التلف. كما تغيرت المعادن في الحبوب، والتي قيست كمحتوى الرماد، بشكل طفيف، ويرجع ذلك على الأرجح إلى تراكم فضلات الحشرات وأجزاء أجسامها الصغيرة المختلطة في الطعام.

ذهب التحلل الكيميائي إلى ما هو أبعد من مجرد الرطة؛ فقد زادت حموضة الحبوب، وهي علامة على أن السكريات والبروتينات المعقدة تتحلل بسرعة أكبر مما ينبغي. وكان التغيير الأكثر دراماتيكية قد حدث في النشا، وهو المصدر الرئيسي للطاقة لكل من الحشرات والبشر. ففي العينات المصابة، انخفضت مستويات النشا بشكل حاد؛ حيث فقد دقيق القمح كمية كبيرة من نشاه، من هبوط من قرابة 72 جراماً إلى حوالي 62 جراماً لكل 100 جرام. هذا الفقد هو دليل مباشر على أن الحشرات كانت تستهلك احتياطيات الطاقة في الحبوب. كما تغيرت البروتينات أيضاً، وإن كان النمط أكثر تعقيداً؛ ففي بعض الحبوب مثل الحنطة السوداء، انخفضت مستويات البروتين، ولكن في العدس، بدا أن البروتين ظل مستقراً أو حتى ارتفع قليلاً، ومن المرجح أن هذا حدث لأن الحشرات أكلت النشا، تاركة البروتين خلفها في شكل أكثر تركيزاً. علاوة على ذلك، بدأت الدهون في الحبوب تتأكسد، وهي عملية تخلق نكهات غير مستساغة وتقلل من القيمة الغذائية. وقد قاس الباحثون ذلك باستخدام اختبار يكشف عن النواتج الثانوية المحددة لتفكك الدهون، ووجدوا أن هذه المركبات الضارة زادت في كل عينة مصابة.

ولرؤية ما يحدث على المستوى الجزيئي، استخدم الفريق تقنية مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فوريه (FTIR). تعمل هذه الطريقة مثل ماسح البصمات للجزيئات، حيث تكشف كيف تم تعديل الروابط الكيميائية في الطعام. أظهر التحليل أن بنية البروتينات والكربوهيدرات قد تعرضت للاضطراب الفيزيائي. وفي عينات الأرز التي أصابتها خنفساء الدقيق الحمراء، أظهرت هياكل البروتين تغيراً كبيراً، مع زيادة بنسبة 42% في الامتصاص في منطقة "أميد I"، مما يشير إلى أن الإنزيمات الهاضمة للحشرات كانت تفكك البنية الجزيئية للغذاء. وبالمثل، أظهر النشا في دقيق القمح علامات على التحلل المائي الواسع، مما يعني أن سلاسل جزيئات السكر الطويلة يتم تقطيعها إلى قطع أصغر.

وعندما نظر الباحثون إلى الصورة الكبيرة، ظهر نمط واضح: نوع الحبوب كان أكثر أهمية من نوع الحشرة فيما يتعلق بكيفية تغير الطعام. فقد ظل العدس، الذي تجنبته الحشرات، مستقراً نسبياً في تركيبته الكيميائية، بينما خضع دقيق القهل والحنطة السوداء، اللذان أحبتهما الحشرات، لأشد التحولات حدة. تشير الدراسة إلى أن البنية الفيزيائية للحبوب تلعب دوراً كبيراً في مصيرها؛ فالدقيق المطحون ناعماً يسهل على الحشرات اختراقه واستهلاكه أكثر من البذور الصلبة والسليمة مثل العدس. هذا التوافر، جنباً إلى جنب مع الإشارات الكيميائية المحددة التي تستخدمها الحشرات للعثور على الطعام، يحدد مدى سرعة تدهور صومعة التخزين.

تقدم نتائج هذا البحث رؤية أوضح للقوى غير المرئية التي تعمل في تخزين المواد الغذائية. الأمر لا يتعلق فقط بعدد الحشرات الموجودة، بل بالتفاعل المحدد بين سلوك الحشرة وخصائص الحبوب. إن حب سوسة المخازن للدقيق، وتفضيل الخنفساء ذات الأسنان المنشارية للحنطة السوداء، والتجنب العام للعدس، ليست مجرد نزوات عشوائية، بل هي استجابات متوقعة لملمس الطعام وكيميائه. تؤكد الدراسة أن نشاط الحشرات يسرع عملية الشيخوخة الطبيعية للحبوب، محولةً الغذاء المغذي إلى منتج أقل قيمة من خلال زيادة الرطوبة، وفقدان النشا، وأكسدة الدهون. توفر هذه المعرفة أساساً لتطوير استراتيجيات تخزين أفضل، مما يساعد في حماية الإمدادات الغذائية العالمية من الضرر البطيء والمستمر لهذه الآفات الصغيرة ولكن القوية.