Impact of Insecticidal Seed Treatments on a Zoophytophagous Predator and Its Prey, the Fall Armyworm

보이지 않는 방패와 의도치 않은 손님

가축의 사료부터 달콤한 시럽까지 모든 것을 만드는 데 사용되는 키 큰 풀 종류인 수수 밭을 심는 한 농부를 상상해 보세요. 이 어린 싹들을 처음부터 배고픈 벌레들로부터 보호하기 위해, 농부는 씨앗에 살충제라는 특별한 "보이지 않는 방패"를 입힙니다. 이것은 마치 식물 안에 내장된 경호원을 주는 것과 같아서, 줄기를 타고 올라가 잎까지 이동하며 한 입 베어 물려는 어떤 해충이든 즉각 처단할 준비를 합니다. 이것은 현대 농업에서 '종자 처리(seed treatment)'라고 불리는 흔한 기술입니다.

하지만 여기에 반전이 있습니다. 자연은 단지 해충들로만 이루어진 것이 아닙니다. 자연은 나쁜 벌레들을 잡아먹는 포식자라는 유익한 경호원들로도 가득 차 있습니다. 이 중 특정 종류의 노린재인 Podisus nigrispinus 같은 이들은 조금 복합적인 성격을 가지고 있습니다. 이들은 "식물식성(zoophytophagous)"인데, 이는 멋진 말로 육식 동물이지만 가끔 식물 즙을 곁들여 즐기기도 한다는 뜻입니다. 이들은 보통 수수 밭을 닥치는 대로 먹어 치우는 악명 높은 애벌레인 가을방패벌레(fall armyworm)를 사냥합니다. 과학자들의 큰 의문은 이것입니다. 만약 우리가 나쁜 애벌레를 죽이기 위해 식물을 독으로 코팅한다면, 그 독이 만약 착한 노린재가 식물 즙을 한 모금 마시기로 결정했을 때 실수로 그 노린재에게 해를 끼치지는 않을까? 이것은 작물을 보호하는 것과 자연적인 해충 조절 부대를 살려두는 것 사이의 섬세한 균형 잡기입니다.

실험: 독이 든 소풍

이 연구에서 연구원들은 서로 다른 살충제 칵테일이 노린재인 Podisus nigrispinus와 가을방패벌레인 Spodoptera frugiperda에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 일련의 "독이 든 소풍"을 설정했습니다. 그들은 네 가지 다른 화학적 조합으로 처리된 씨앗에서 자란 수수 식물을 재배했습니다: 독이 없는 대조군, 그리고 bifenthrin + pirimiphos-methyl, fipronil + pyraclostrobin + thiophanate-methyl, 그리고 imidacloprid + thiodicarb와 같은 서로 다른 혼합물로 처리된 세 그룹입니다.

먼저, 그들은 아기 벌레 역할을 수행했습니다. 그들은 노린재의 2령 약충(청소년기 단계)을 가져와 처리된 수수 잎 위에 있는 작은 케이지에 가두었습니다. 또한 이 벌레들에게 먹이인 밀웜을 주어 확실히 먹을 것이 있게 했습니다. 결과는 벌레 부모들에게 다소 충격적이었습니다. 약충들이 bifenthrin + pirimiphos-methyl 또는 fipronil + pyraclocstrobin + thiophanate-methyl로 처리된 식물에서 자랐을 때, 생존율이 현저히 떨어졌습니다. 각각 약 **44.4%**와 **46.6%**만이 성충이 되었습니다. imidacloprid + thiodicarb 그룹은 조금 더 나은 **55.5%**의 생존율을 보였는데, 이는 안전한 무처리 대조군과 큰 차이가 없었습니다. 연구원들은 가장 어린 벌레들(2령 약충)이 가장 취약하다는 점을 발견했는데, 이는 아마도 그들이 더 작고 독성이 있는 식물 즙을 다루는 데 경험이 부족하기 때문일 것입니다.

다음으로, 과학자들은 다 자란 노린재들을 관찰했습니다. 그들은 약충 단계를 살아남은 암컷들을 가져와 동일한 처리된 식물에 다시 배치하여, 그들이 얼마나 잘 새끼를 낳을 수 있는지 확인했습니다. 성충들은 즉사하지는 않았지만, 독은 마치 스트레스 호르몬처럼 작용하여 그들의 번식 능력을 망가뜨리는 듯 보였습니다. bifenthrin + pirimiphos-methyl 및 fipronil 식물에 있던 암컷들은 알을 현저히 적게 낳았습니다. 실제로 대조군 암컷들은 fipronil 식물에 있던 암컷들보다 1.9배 더 많은 알을 낳았습니다. 산란 횟수도 줄어들었으며, 낳은 알들의 부화율도 낮아졌습니다. 흥미롭게도, imidacloprid + thiodicarb 처리는 산란 수에는 영향을 주지 않았지만, 알의 활력을 떨어뜨려 결과적으로 더 적은 수의 알이 아기 벌레로 태어나게 만들었습니다.

마지막으로, 연구원들은 건강한 식물을 살충제 용액에 담근 후 성충을 그 위에 놓았을 때 어떤 일이 일어나는지 테스트했습니다. 이 시나리오에서는 오직 imidacrid + thiodicarb 혼합물만이 성충을 더 빨리 죽게 만들었는데, 안전한 그룹의 생존율이 **90.4%**인 것에 비해 생존율이 **55%**로 떨어졌습니다.

마지막으로, 그들은 "나쁜 녀석"을 확인하여 독이 의도한 대로 작동하는지 체크했습니다. 가을방패벌레 애벌레들이 처리된 식물의 잎을 먹었을 때, 결과는 극적이었습니다. fipronil 혼합물을 먹은 애벌레들의 생존율은 단 **20%**였고, imidacloprid + thiodicarb 혼합물을 먹은 애벌레들의 생존율은 단 **10%**에 불과했습니다.

결론: 독성 섞임 현상

이 연구는 종자 처리가 가을방패벌레를 죽이는 데는 탁월하지만, 농부를 돕는 천연 포식자들에게는 항상 우호적이지는 않다는 결론을 내립니다. bifenthrin + pirimiphos-methyl과 fipronil 혼합물은 특히 노린재에게 혹독하여, 어린 개체의 거의 절반을 죽이고 살아남은 개체들의 번식력까지 약화시켰습니다. imidacloprid + thiodicarb 혼합물은 어린 벌레들에게는 조금 더 부드러웠지만, 여전히 건강한 새끼를 부화시키는 능력에는 문제를 일으켰습니다.

연구원들은 이 노린재들이 가냥을 사냥할 때가 아니더라도 식물 즙을 먹기 때문에 독에 노출된다고 제안합니다. 이는 까다로운 상황을 만듭니다. 살충제는 확실히 해충에게 포식자보다 더 독성이 강하므로 이는 좋은 현상이지만, 그럼에도 불구하고 포식자의 생존과 번식에 충분한 해를 끼쳐 우려를 낳습니다. 그 영향은 어떤 화학적 칵테일을 사용하는지에 따라 전적으로 달라집니다. 이는 농장의 복잡한 세계에서, 작물을 보호하기 위한 방패가 때로는 그 건강을 지켜주는 바로 그 동맹군에게도 의도치 않게 상처를 입힐 수 있음을 상기시켜 줍니다.