Repellent, Fumigant, and Antifeedant Activities of 50 Plant Essential Oils Against the Sweet potato Weevil, Cylas formicarius (Coleoptera: Brentidae)

في كل عام، يفقد المزارعون حول العالم جزءًا كبيرًا من محصول البطاطا الحلوة بسبب غازٍ صغير ومستمر: سوسة البطاطا الحلوة. هذا الحشرة هي بارعة في التدمير، وقادرة على إفساد المحاصيل أثناء نموها في الحقل وأثناء استقرارها في المخازن. يبدأ الضرر عندما تضع الحشرات البالغة بيوضها، حيث تحفر اليرقات التي تفقس عميقًا داخل الدرنة. وبينما تأكل طريقها عبر اللب، فإنها تترك أنفاقًا داكنة وتترك وراءها طعمًا مرًا يجعل الخضروات غير صالحة للاستهلاك البشري. وفي بعض المناطق، يمكن لهذه الآفات أن تقضي على محصول كامل، محولةً مصدر غذاء محتمل إلى مجرد نفايات. ولعقود من الزمن، كان الدفاع الأساسي ضد هذه الآفة هو الرش بالمبيدات الكيميائية الاصطناعية، لكن هذه الحلول تأتي بتكاليف باهظة؛ إذ يمكن أن تترك بقايا ضارة على الغذاء، وتلحق الضرر بالبيئة، ومع مرور الوقت، تتعلم السوس القدرة على البقاء والتعايش معها، مما يجعل المواد الكيميائية عديمة الفائدة.

واستجابة لهذه التحديات، وجه العلماء اهتمامهم نحو الطبيعة نفسها، بحثًا عن بدائل أكثر أمانًا وأقل عرضة للهزيمة أمام مقاومة الحشرات. يعتمد هذا النهج على الزيوت العطرية النباتية، وهي مستخلصات مركزة تُؤخذ من أوراق أو لحاء أو جذور أو أزهار النباتات. هذه الزيوت عبارة عن مزيج معقد من المواد الكيميائية الطبيعية التي تستخدمها النباتات لحماية نفسها من أن تُؤكل. وخلافًا للسموم الاصطناعية، تميل هذه المستخلصات النباتية إلى التحلل بسرعة في البيئة وغالبًا ما تعمل بطرق متعددة لإرباك الحشرات أو طردها، مما يجعل من الصعب على الآفات التكيف. والسؤال الذي طرحه الباحثون هو ما إذا كانت هذه الزيوت الطبيعية يمكن أن تكون قوية بما يكفي لوقف سوسة البطاطا الحلوة، لتقدم حلاً أخضر للمزارعين الذين يحتاجون إلى حماية محصولهم دون الإضرار بالنظام البيئي.

وضع فريق من الباحثين في جامعة غوانغدونغ للمحيطات نصب أعينهم هدفًا يتمثل في إيجاد أكثر المدافعين الطبيعيين فعالية ضد هذه الآفة المحددة. قاموا بجمع خمسين نوعًا مختلفًا من الزيوت العطرية النباتية، تتراوح من مكونات المطبخ الشائعة مثل الثوم والزنجبيل إلى نباتات أكثر غرابة مثل الكافور وشجرة الشاي. كان هدفهم هو اختبار كل زيت لمعرفة مدى قدرته على طرد السوس، أو قتله عبر الهواء، أو منعه من أكل البطاطا الحلوة. وللقيام بذلك، أنشأوا سلسلة من التجارب المنضبطة التي تحاكي الخيارات والتحديات التي تواجهها الحشرات في العالم الحقيقي. أولاً، وضعوا السوس في أنبوب على شكل حرف Y، حيث يتعين عليهم الاختيار بين تيار من الهواء يحمل رائحة زيت عطري وتيار من الهواء النقي. سمح هذا الإعداد للعلماء برؤية ما إذا كانت الحشرات تُطرد بالرائحة أو تنجذب إليها. كما اختبروا الحشرات بشكل فردي، مع فصل الذكور عن الإناث لمعرفة ما إذا كان الجنسان يتفاعلان بشكل مختلف مع الروائح.

كشفت نتائج اختبارات الرائحة هذه عن تسلسل هرمي واضح للفعالية. فبينما جذبت بعض الزيوت، مثل زيت البربير (perilla) والليمون، السوس بالفعل، عملت زيوت أخرى كمواد طاردة قوية. وكانت الأداءات الأبرز هي الزيوت المشتقة من أشجار الكافور، وشجرة الشاي، والثوم. وعندما حلل الباحثون سلوك الحشرات، وجدوا أن الذكور كانوا حساسين بشكل خاص لرائحة جوزة الطيب، بينما كانت الإناث الأكثر تأثرًا بالطرد بواسطة الكافور والثوم. ومن المثير للاهتمام أن زيت عشب الليمون بدا وكأنه يجذب إناث السوس تحديدًا، مما يشير إلى إمكانية استخدامه لاستدراجها في الفخاخ. كما لاحظ الباحثون أن إناث السوس، بشكل عام، كانت أقل حساسية للروائح الطاردة من الذكور، وهو تفصيل قد يؤثر على كيفية استخدام هذه الزيوت في الحقول.

بعد تحديد الزيوت الثلاثة الأكثر واعدة، انتقل الفريق لاختبار قدرتها على قتل الحشرات ومنعها من التغذية. وضعوا السوس البالغ في برطمانات مغلقة مع الزيوت وراقبوا عدد الحشرات التي تموت بمرور الوقت. عند تركيز 150 ميكروليتر لكل لتر من الهواء، أثبتت جميع الزيوت الثلاثة فعاليتها العالية، حيث قتلت أكثر من 90 في المائة من السوس خلال 24 ساعة. كان زيت الكافور وزيت شجرة الشاي هما الأسرع في العمل، حيث وصلا إلى معدلات موت عالية في بضع ساعات فقط، بينما استغرق زيت الثوم وقتًا أطول قليلاً ولكنه ظل قوي المفعول للغاية. ووجد الباحثون أنه حتى لو قللوا كمية الزيت المستخدم بمقدار الربع، فإن الفعالية تظل عالية، مما يشير إلى أن هذه العلاجات الطبيعية يمكن أن تكون اقتصادية للمزارعين.

اختبر الجزء الأخير من الدراسة ما إذا كانت هذه الزيوت يمكن أن تمنع السوس من أكل البطاطا الحلوة. قام الباحثون بطلاء درنات صغيرة بالزيوت ووضعوها في أقفاص مع حشرات جائعة. راقبوا السوس في سيناريوهين: أحدهما حيث يمكن للحشرات الاختيار بين البطاطا المعالجة وغير المعالجة، والآخر حيث ليس لديها خيار سوى أكل البطاطا المعالجة. في كلتا الحالتين، عملت الزيوت بشكل ملحوظ. كان زيت الكافور هو الأكثر فعالية في منع الحشرات من أخذ قضمة، بمعدل طرد يزيد عن 96 في المائة في اختبارات الاختيار. ومع ذلك، أظهر زيت الثوم نوعًا مختلفًا من القوة؛ إذ لم يفقد قوته بسرعة بمرور الوقت. وبينما تضاءلت فعالية الزيوت الأخرى قليلاً على مدار أسبوع، ظل زيت الثوم قويًا، مما يشير إلى إمكانية توفير حماية طويلة الأمد للمحاصيل المخزنة.

لفهم سبب عمل هذه الزيوت المحددة بشكل جيد، حلل العلماء تركيبها الكيميائي باستخدام جهاز يفصل ويحدد الجزيئات الصغيرة داخل السائل. وُجد أن زيت الكافور غني بمركبات مثل البورونانون والإيوليبتول، المعروفة بتداخلها مع حواس الحشرات. أما قوة زيت شجرة الشاي فكانت نابعة إلى حد كبير من مركب يسمى تيربينين-4-أول، والذي ثبت في دراسات أخرى أنه يعطل طريقة شم وسلوك الحشرات. وكان زيت الثوم فريدًا من نوعه، حيث يتكون بالكامل تقريبًا من مركبات تحتوي على الكبريت، وهي المسؤولة عن رائحته النفاذة وقدرته على العمل كمادة رادعة قوية. تشرح هذه الملامح الكيميائية السلوكيات المختلفة الملاحظة في التجارب، وتربط الجزيئات المحددة بردود فعل الحشرات.

تخلص الدراسة إلى أن هذه الزيوت العطرية الثلاثة — الكافور، وشجرة الشاي، والثوم — تحمل وعودًا كبيرة كأدوات طبيعية لإدارة سوسة البطاطا الحلوة. فهي توفر وسيلة لطرد الآفات، وقتلها في المخازن، ومنعها من أكل المحصول، وكل ذلك دون العيوب البيئية للمبيدات التقلية. وبينما أُجري البحث في بيئة مختبرية، فإن النتائج توفر أساسًا قويًا لتطوير استراتيجيات جديدة صديقة للبيئة لحماية البطاطا الحلوة. ويقترح المؤلفون إمكانية دمج هذه الزيوت في برامج أوسع لإدارة الآفات، بحيث تُستخدم كبخاخات على الدرنات أو كتدخين في مرافق التخزين. ومع ذلك، يشيرون أيضًا إلى الحاجة لمزيد من الاختبارات للتأكد من مدى أداء هذه الزيوت في ظروف التخزين الواقعية ولضمان سلامتها على البطاطا الحلوة نفسها. وفي الوقت الحالي، يوفر هذا العمل مسارًا واضحًا للمضي قدمًا، موضحًا أن الطبيعة قد تحمل المفتاح لحل واحدة من أكثر المشكلات استمرارًا في الزراعة.