Наукові публікації інституту

УДК 632.937.12
И.Н. Беспалов, В.М. Бельченко, А.В. Лешишак
Инженерно-технологический институт «Биотехника»
НААН Украины, пгт. Хлебодарское, Одесская область

 

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ЭНТОМОЛОГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

 Дата поступления статьи в редакцию: 23.04.2015
Рецензенты: д-р техн. наук Голуб Г.А.,
канд. с.-х. наук Войтка Д.В.

     Аннотация. Проведен сравнительный анализ существующих лабораторных, опытно-промышленных и промышленных технологий энтомологических производств средств защиты растений. На основе общности насекомых, разводимых в техноценозах, обоснованы и сформулированы основные принципы создания современных эффективных технологий промышленного разведения насекомых.
     Ключевые слова: биотехнология, техноценоз, промышленное разведение, энтомофаги, трихограмма, златоглазка, бракон.

 

 

     Введение. Главным направлением в развитии энтомологических производств является их интенсификация путем внедрения энтомокультур с повышенной жизнеспособностью и новых высокопроизводительных технологий разведения [1].

    В процессе создания энтомологических производств решаются задача теоретического и экспериментального обоснования методов и режимов, которые обеспечивают воспроизводимое получение популяций целевых насекомых и продуктов их жизнедеятельности с заданными свойствами в оптимальных условиях [1,2]. Таким образом, изучаются свойства не отдельных организмов насекомых, а их популяций на макроуровне.

   Одной из главных проблем массового разведения насекомых является необходимость переноса результатов, полученных в лабораториях, в производство, соответственно, возникает проблема масштабирования. Необходимо сохранить жизнеспособность и другие свойства популяций насекомых независимо от масштабов энтомологических производств.

   В технической энтомологии особое внимание отводится культурам насекомых, обоснованию условий их разведения, поддержки необходимых характеристик на заданном уровне, способам хранения. Получение энтомокультур с необходимыми полезными свойствами – первый шаг в создании технологии получения любой энтомологической продукции [1, 2. 3, 4]. Исключительно важной задачей является разработка условий, в которых культура проявляет себя лучше всего или же сохраняет полезные свойства. Это касается обоснования состава питательных субстратов, абиотических условии разведения и технологического оборудования [5].

   Получение максимальной численности популяции или массы целевого продукта за минимально возможный промежуток времени всегда остается одной из главных задач для технологов энтомологических производств [1]. Поэтому экономичность разведения во многом определятся уровнем технологического обеспечения этапа промышленного разведения

   Несмотря на расхождение целей массового разведения, свойства популяций насекомых характеризуются рядом общих черт, которые имеют большое значение для технической энтомологии и должны быть учтены в процессе разработки и создания энтомологических производств Создание энтомологических производств базируется на нескольких основных принципах:

  • целесообразного уровня технологии,
  • технологичности энтомокультур,
  • доступности сырья;
  • технологичности готовых форм;
  • унификации оборудования;
  • масштабирования;
  • непрерывности технологического процесса;
  • чистоты культур и асептичности;
  • экологичности;
  • комплексности;
  • экономичности.

    Принцип целесообразного уровня технологии предусматривает  определение ожидаемых масштабов производства энтомокультур на основе установления вероятного назначения и области применения путем экспериментального изучения свойств нового насекомого [5]. Так, при разведении энтомофагов закрытого грунта достаточным является лабораторный, или опытно-промышленный уровень технологии в то время как для разведения трихограммы (Tnchogramma spp Westw) и ее хозяина зерновой моли (Stiotroga cereateita Oliv) необходимо внедрение промышленной технологии [6,7].

   Принцип технологичности энтомокультур заключается в том, что для создания рациональной технологии разведения насекомого важным является решение проблемы получения и сохранения высокожизнеспособных энтомокультур со стабильными целевыми характеристиками, которые обеспечивают воспроизводимое получение популяций насекомых или продукта их жизнедеятельности с заданными свойствами в определенных условиях, обоснованных экспериментально [8]. Так, методами селекции или генной инженерии могут быть созданные высокопроизводительные энтомокультуры, которые характеризуются набором полезных целевых свойств [1]. Однако, если такие свойства не сохраняются при продолжительном массовом разведении энтомокультуры, такую культуру следует признать нетехнологичной. Предельная продолжительность разведения зависит от целей разведения и свойств насекомого. Насекомые, которых разводят для получения определенного продукта или биомассы, нуждаются в однородности энтомокультуры и максимальной производительности. Такие энтомокультуры являются результатом тщательного отбора или селекции и будут сохранять свои свойства на протяжении большого количества генераций [1, 2 ,3]. Для насекомых энтомофагов доместикация является отрицательным явлением. Для них полезными являются такие свойства, которые проявляются в естественных условиях (поисковая активность, пищевая специализация) и нуждаются в широких адаптивных возможностях [9,10]. Для таких насекомых продолжительность разведения в искусственных условиях ограничена возможностью сохранения целевых характеристик на определенном целесообразном уровне и, как правило, не превышает продолжительность одного сезона разведения.

    Следует отметить, что характеристики культур энтомоакарофагов напрямую зависят от характеристик культур их хозяев или жертв, соответственно, такие энтомокультуры также должны быть технологичными [11, 12]. К получению технологичных культур ни один вид насекомого не следует рекомендовать для следующих разработок промышленных технологий, которые требуют значительных затрат средств.

    Принцип доступности сырья определяет возможность или невозможность создания технологии массового разведения данной энтомокультуры. В исследованиях на лабораторном уровне должно быть показано, что сырье, которое используется для разведения насекомого, не является дефицитным [13]. Может допускаться использование некоторых видов дефицитного сырья пищевого и кормового назначения. При этом следует обеспечить дифференцированный подход к выбору и обоснованию применения сырья.

    Принцип технологичности готовых форм состоит в комплексной оценке продукта (культура насекомых в товарном виде или продукты их жизнедеятельности), который является результатом массового разведения насекомых и должен в полной мере отвечать своему целевому назначению. В качестве примера можно привести технологию изготовления и использование капсулированной трихограммы, по которой товарная энтомокультура упаковывается в биоразлагаемые капсулы для защиты биоматериала от влияния условий внешней среды, а также удобства дозирования и внесения в агроценоз [14]. Похожим способом может быть реализовано расселение бракона (Habrobracon hebetor Say) с использованием соломенных брикетов [15]. Принцип технологичности готовых форм препаратов должен оцениваться комплексно.

    Принцип унификации оборудования предусматривает сокращение номенклатуры оборудования за счет создания универсального оборудования, которое может быть использовано на разных стадиях развития энтомокультуры или использование в создаваемой технологии уже имеющихся стандартных единиц оборудования [16]. В качестве примера можно привести универсальные кассеты для зерна, которые используются в модульной технологии разведения зерновой моли. Одна универсальная кассета с крышкой заменяет кассеты для заселения зерна гусеницами зерновой моли и кассеты для вывода имаго [17]. Использование универсальной кассеты в данном примере предоставляет возможность исключить процедуру перегрузки заселенного зерна и значительно уменьшить трудозатраты.

    Принцип масштабирования состоит в необходимости теоретического и экспериментального обоснования совокупности режимов и методов для обеспечения достижения необходимой эффективности процесса массового разведения насекомого независимо от масштаба. В технической энтомологии масштабирования принципиально отличается от масштабирования в других областях, поскольку возникает необходимость сохранения жизнеспособности популяций насекомых на разных стадияхих развития, для которых условия удержания часто значительно отличаются [1], Часто возможности масштабирования ограничиваются операциями, которые выполняются вручную, это происходит в тех случаях, когда интенсификация отдельных операций значительно повышает себестоимость продукции. Соответственно, необходимым условием для масштабирования энтомологического производства является механизация и автоматизация большинства основных технологических операций.

    Принцип непрерывности технологического процесса. Для получения энтомологической продукции гарантированного качества технологический процесс на всех его стадиях должен проходить с соблюдением условий содержания насекомых [18]. Нарушение условий разведения вследствие нештатных ситуаций, к которым прежде всего относится отключение электроэнергии, может приводить как к снижению жизнеспособности или целевых показателей энтомокультуры, так и к нарушению продолжительности развития и рассинхронизации промышленных циклов развития энтомофагов и их жертв (хозяев), потере биоматериала, который находится на стадии хранения. Принцип непрерывности технологического процесса предусматривает обеспечение гарантированного соблюдения условий развития насекомых - оборудование производства автономными источниками электроэнергии и запасами воды, достаточными для преодоления критического периода развития энтомокультуры.

    Принцип чистоты культур и асептичности предусматривает обоснование действительно необходимой степени защищенно­сти от посторонних организмов и микрофлоры на всех этапах разведения. Реализация этого принципа на практике означает глубокое изучение в лабораторных условиях свойств популяций целевых насекомых, их отношение к заселению посторонними организмами, обоснование требований к эффективности обработки любых материальных потоков, которые являются потенциальными носителями посторонней биоты. Должны быть также сформулированы требования к техническим системам, которые осуществляют такую обработку, а также к аппаратам, узлам и элементам этих систем. Важно также учитывать экономическую оценку соответствующих процессов [5].

    Принцип экологичности технологии предусматривает оценку вредности или безвредности всех материальных потоков, которые задействованы в технологическом процессе, иформулирование требований относительно гарантированной защиты персонала и окружающей среды от специфических вредных факторов энтомологических производств. Так, например, технологии массового разведения чешуекрылых связаны с необходимостью фильтрации значительного количества органической пыли из выбрасываемого воздуха [17]. Для этого вентиляционные системы на больших производствах оснащают блоками вентиляции-фильтрации. Отработанное сырье (зерно ячменя) с остатками энтомокультуры (зерновой моли) перед ее выбрасыванием или утилизацией также подлежит термической или механической обработке для предотвращения неконтроли­руемого расселения насекомых.

   Все основные характеристики безопасности технологий и самых энтомокультур, а также конечного продукта и отходов должны быть полученные на стадии лабораторных исследований. Именно на этих характеристиках должны основываться требования относительно необходимой эффективности герметизации оборудования и коммуникаций, очищение технологического и выбрасываемого вентиляционного воздуха, обработки стоков, и т. п. Такая информация должна быть использована при распределении лабораторных и производственных помещений на классы в зависимости от допустимой загрязненности воздуха и поверхностей [5].

   Принцип комплексности предусматривает изучение возможности взаимосвязи продуктов энтомологических производств в единой технологии, которая обеспечит возможность использования продуктов и отходов одного производства как сырье для другого, что является основой для создания безотходных производств. Примером может стать технология разведения златоглазки обыкновенной (Chrysoperla carneaSteph.) на отходах производства зерновой моли [13].

    Принцип экономичности требует проведения сравнительной технико-экономической оценки разных конкурирующих вариантов технологий получения энтомокультур. Именно такая оценка позволяет выбрать наиболее рациональный вариант технологии, который обеспечивает возможность получения энтомокультур с заданными свойствами при минимальных затратах [3]. Прове­дение объективной технико-экономической оценки возможно только на основе экспериментальных данных, полученных по каждому варианту технологии. Такие данные предоставляют возможность количественно оценивать эффективность процес­сов, связанных с получением популяций насекомых.

    Заключение. Многообразие как самых насекомых, так и целей и способов их разведение порождает невозможность создания идеально унифицированных условий массового разведения энтомокультур, тем не менее, несмотря на расхождение, свойства популяций насекомых характеризуются рядом сходных особенностей, что позволяет сформулировать общие принципы создания энтомологических производств.

   Изложенные принципы следует рассматривать как совокупность необходимых требований при создании технологии любого энтомологического производства, которые могут быть уточнены и дополнены в ходе практической работы, но их соблюдение являются необходимым условием создания современных эффективных энтомологических производств.

 

Список литературы

  1. Тамарина, Н.А. Основы технической энтомологии / Н.А. Тамарина - М : Изд-во Московского ун-та, 1990 - 204 с.
  2. Злотин, А.З. Техническая энтомология: справ, пособие / А З. Злотин – К.: Наукова думка, 1989. - 184 с.
  3. Монастырский, А.Л. Массовое разведение насекомых для биологической защиты растений: справ. / А Л. Монастырский, В. Горбатовский - М Агролромиздат, 1991 - 240 с.
  4. Технічна ентомологія виробництва біопрепаратів захисту рослин як підгалузь агробіотехнології / М. Д. Мельничук [i інш.] // Hayкові праці Інституту бюенергетичних культур i цукрових буряків: зб. наук, праць / Інституту бюенергетичних культур i цукрових буряків; за ред. М.В. Роїка. - К., 2013. - Вип 17. - Т. II. - С. 320-323.
  5. Матвеев, В.Е. Научные основы микробиологической технологии (кинетика развития и инактивации микробных популяций, асептика, масштабирование) / В.Е. Матвеев. - М.: Агропромиздат, 1985. - 224 с.
  6. Трихограмма-бракон Биологический тандем в биометоде / И П. Старчевский, А.И. Гончарук, Е Д. Молчанова, В.В. Поляк// Интегрированная защита садов и виноградников: Междунар. науч - практ. конф., Одесса, 8-13 сент., 2008 г / Укр акад. аграрных наук, Ин-т защиты растений УААН, Междунар. организация по биол борьбе с вредными животными и растениями, Восточнопалеарктическая секция. - Одесса, 2008. - С. 121-124.
  7. Абашкин А С Состояние вопроса и перспективы производства трихограммы на биофабриках/ А.С. Абашкин, Ш. М. Гринберг. В. П Горбан//Трихограммав защите растений. - М Агропромиздат, 1988. - С. 3-12.
  8. D.L Quality control in mass rearing / O. L. Chambers ft Ann Rew Entomol - 1977 - Vol 22. - P 289-308.
  9. Лешишак, O.B.Удосконалення технології промыслового розведения трихограми / О В Лешишак // Карантин i захист рослин. - 2014 - № 7 - С 8-10
  10. Бельченко, В.М. Вплив параметрів техноценозу на адаптивність трихограми / В.М. Бельченко, О.В. Лешишак // Современное состояние и перспективы инноваций биометода в сельском хозяйстве: 45-й конф. ВПРС МОББ и Междунар науч. конф.. Украина, г Одесса. 9-16 сент. 2013 г. Одесса 2013 - С. 13-14.
  11. Методические указания по промышленному производству трихограммы на биофабриках / ВАСХНИЛ. - М.: Типография ВАСХНИЛ, 1983. - 76 с.
  12. Чернишов, А. В. Основы технического обеспечения воспроизводства высококачественных искусственных промышленных энтомокультур / А. В. Чернишов // Производство экологически безопасной продукции растениеводства / под ред. М.С. Соколова, Е. П. Угрюмова. - Пущино, 1998. - Вып. 4. - С. 43-47.
  13. Сапожникова, М.М. Технолоія iмaгo звичайної золотоочки / М. М. Сапожникова, Ю.В. Білоусов, В.М. Бельченко // Вісник аграрної науки Південного регіону. - 2012. - № 12-13. - 128-138.
  14. Лешишак, О.В. Методи підготовки та використання різновікової трихограми для захисту рослин / О.В. Лешишак, П.Г. Воблий, Л.О. Гаврилова // Сучасні проблеми ентомології : тези доповідей Ентомолопчної наук, конф., присвяченої 60-й річниці Українського ентомолопчного товариства, Умань, 15-17 жовтня 2010 р. / I-т захисту рослин УААН, І-т зоологиї iм. I. Шмальгаузена НАН України, Уманський нац. університет садівництва. - Умань, 2010 - С. 102.
  15. Промислова біотехнологія виробництва ентомолопчного препарату бракон для біологічного захисту рослин / Л.П. Рудик [i iнш.] // Техніка i технології АПК. - 2013. - № 12 (59). - С. 29-33.
  16. Ефективність розведення зернової молі з використанням технологиї безкасетного розведення / П.Г. Воблий [i інш.] // Іновації в захисті рослин: Всеукраїнська наукова конференщя молодих вчених та спеціалістів 28-30 берез- ня 2010 р.: тези докладів- «Колобіг», 2010. - С. 20-22.
  17. Технолопчний тимчасовий регламент на виробництво товарної трихограми: ТТР-46.00495929-002-2005 / ITI«Біотехніка» УААН. - Одеса, 2005. - 19 с.
  18. До питания обгрунтування та оцінювання біокліматичних показників біотехнолопчних процесів на прикладі виробництва ентомологічного препарату трихограми / М. Мельничук [i інш.] // Техніка i технології АПК - 2011. - № 8 (23). - С. 34-37.

 

I.N. Bespalov, V.M. Belchenko, AM Leshishak

Engineering and Technological Institute «Biotechnica» NAAS of Ukraine, Hlibodarske town, Odessa region

 

BASIC PRINCIPLES FOR CREATION OF ENTOMOLOGICAL PRODUCTIONS

   Annotation. A comparative analysis of the existing laboratory, pilot and industrial production technology of entomological plant protection products carried out. On the basis of the common features of insects reared in technocenosis grounded and formulated the basic principles of modern, efficient technologies for industrial breeding of insects.

   Key words: biotechnology, technocenosis, industrial rearing, entomophagous, Thchogramma, Chrysoperla, Habrobracon.