Личинки чорної солдатської мухи (Hermetia illucens)

Чорна солдатська муха (Hermetia illucens Linnaeus 1758) – муха (Diptera) родини Stratiomyidae. Доросла муха чорна, схожа на ос і довжиною 15-20 мм (Hardouin et al., 2003). Личинки можуть досягати 27 мм в довжину, 6 мм в ширину і важити до 220 мг на останній стадії личинки. Вони мають тьмяний білуватий колір (Diclaro et al., 2009). Личинки можуть швидко харчуватися, від 25 до 500 мг свіжої речовини на личинку на день, і з мінімальними порушеннями в широкому діапазоні розкладаються органічних матеріалів, таких як гниючі фрукти та овочі, м’якоть кавових зерен, зерна дистиляторів, рибні субпродукти, трупи (вони використовуються в криміналістичних цілях), і особливо гній тварин та екскременти людини (van Huis et al., 2013; Diener et al., 2011; Hardouin et al., 2003). В ідеальних умовах личинки дозрівають через 2 місяці, але стадія личинки може тривати до 4 місяців, коли недостатньо кормів. В кінці личинкової стадії (препупа) личинка спорожнює свій травний тракт і припиняє живлення і рух (Hardouin et al., 2003). Потім препупії мігрують у пошуках сухого та захищеного місця окукливания (Diener et al., 2011). Тривалість стадії лялечки становить близько 14 днів, але може бути надзвичайно змінною і тривати до 5 місяців (Hardouin et al., 2003). Самки спаровуються через два дні після появи та відкладаються в сухі тріщини та щілини, що прилягають до джерела корму (Diener et al., 2011). Дорослі особини не харчуються і покладаються на жири, що зберігаються з личинкової стадії (Diclaro et al., 2009).

Розроблено кілька методів вирощування чорношкірих мух на таких субстратах, як свинячий гній (Newton et al., 2005), гній птиці (Sheppard et al., 1994) та харчові відходи (Barry, 2004). Вирощувальні установи використовують мігруючу поведінку препуп для самостійного збору: личинки вилазять по пандусу з окантованого контейнера, щоб врешті закінчитися збірним посудиною, прикріпленим до кінця пандуса (Diener et al., 2011). Оптимальні умови включають вузький діапазон температури та вологості, а також діапазон відповідних рівнів текстури, в’язкості та вологості раціону. Температуру слід підтримувати в межах від 29 до 31ºC, хоча можливі більш широкі діапазони. Відносна вологість повітря повинна падати від 50 до 70%. Більш висока відносна вологість робить раціон занадто вологим, і, загалом, раціон повинен мати достатню структуру, інакше личинкам може бути важко повзати по ньому, споживаючи його та отримуючи достатній запас кисню (Barry, 2004).

Також необхідно підтримувати цілорічну колонію для розмноження дорослих у теплиці з доступом повного природного світла. Теплиця повинна бути не менше 66 м 3, щоб забезпечити процес повітряного спаровування (Barry, 2004). Повідомлялося про діапазони оптимальних температур для спаровування та відкладення яєць 24-40 ° C або 27,5-37,5 ° C (Sheppard et al., 2002). Допускаються широкі діапазони відносної вологості: напр. 30-90% (Sheppard et al., 2002), або 50-90% (Barry, 2004). Для оранжереї знадобиться ємність з дуже привабливим, вологим середовищем, щоб залучити несучих дорослих жінок (Barry, 2004).

Hermetia illucens є вихідцем з тропічних, субтропічних та теплих помірних поясів Америки. Розвиток міжнародних перевезень з 1940-х рр. Призвів до її натуралізації у багатьох регіонах світу (Leclercq, 1997). Зараз він широко поширений у тропічних та теплих помірних регіонах між приблизно 45 ° північної широти та 40 ° південної широти (Diener et al., 2011).

Личинок чорних солдатських мух використовують живими, подрібненими або висушеними та подрібненими. Були спроби створити знежирений шрот шляхом розрізання личинок, щоб забезпечити витік внутрішньоклітинного жиру, а потім перенести матеріал у прес для настоянок (Kroeckel et al., 2012).

Чорну солдатську муху можна комерційно використовувати для вирішення ряду екологічних проблем, пов’язаних з гноєм та іншими органічними відходами. Дорослих мух не приваблює середовище проживання людини або їжа і не вважається неприємністю (van Huis et al., 2013).

Перетворення біомаси

Щільні популяції личинок можуть перетворювати великі обсяги органічних відходів у цінну біомасу (van Huis et al., 2013). Наприклад, личинки можуть зменшити накопичення гною від курей-несучок та свиней на 50% і більше без додаткових засобів або додаткової енергії (Sheppard et al., 1994; Newton et al., 2005; Barry, 2004). У Коста-Ріці показники зниження на 65-75% спостерігались у польових випробуваннях з побутовими відходами (Diener et al., 2011). В обмежених місцях розміщення великої рогатої худоби було встановлено, що личинки зменшують доступний фосфор на 61-70% та азот на 30-50% (Newton et al., 2008).

Зменшення запаху

Личинки чорних солдатських мух ненажерливі і дуже швидко переробляють органічні відходи, стримуючи ріст бактерій і тим самим значно зменшуючи вироблення неприємних запахів. Більше того, личинки провітрюють і сушать гній, зменшуючи запахи (van Huis et al., 2013).

Боротьба з мухоморами

Личинки чорних солдатських мух є конкурентом личинкам домашніх мух (Musca domestica), оскільки роблять гній більш рідким і, таким чином, менш придатним для личинок домашніх мух. Вважається також, що їх наявність пригнічує яйцекладку домашньою мухою. Наприклад, було показано, що вони зменшують поголів’я свиней чи птиці на 94-100%. Як результат, вони можуть допомогти контролювати популяцію домашніх мух у тваринницьких фермах і в домогосподарствах з поганими санітарними умовами, тим самим покращуючи стан здоров’я тварин і людей, оскільки домашня муха є основним переносником хвороб (Sheppard et al., 1994; Newton et al ., 2005).

Низька патогенність

На відміну від інших видів мух, Hermetia illucens не є переносником хвороб: не тільки яйця ніколи не відкладаються на гниючий органічний матеріал, але, оскільки доросла муха не може їсти через відсутність функціонуючого ротового апарату, вона не контактує з антисанітарними відходами матеріалів. Крім того, личинки модифікують мікрофлору гною, потенційно зменшуючи шкідливі бактерії, такі як Escherichia coli 0157: H7 та Salmonella enterica (van Huis et al., 2013). Існує припущення, що личинки містять природні антибіотики (Newton et al., 2008).

Личинки чорних солдатських мух є цінним джерелом корму, багатим білком і жиром. Вони містять близько 40-44% білка DM. Кількість жиру надзвичайно мінлива і залежить від типу раціону та від вмісту жиру: зафіксовані значення становлять 15-25% DM (личинки, що харчуються гною з птиці, Arango Gutierrez et al., 2004), 28% DM (свинячий гній), Newton et al., 2005), 35% DM (гній великої рогатої худоби, Newton et al., 1977) та 42-49% DM (багаті нафтою харчові відходи, Barry, 2004). Вони, як правило, містять менше білка і більше ліпідів, ніж опариші домашніх мух (Musca domestica). Вміст золи відносно високий, але мінливий, від 11 до 28% DM. Личинки багаті кальцієм (5-8% DM) і фосфором (0,6-1,5% DM) (Newton et al., 1977; St-Hilaire et al., 2007b; Arango Gutierrez et al., 2004; Yu et al ., 2009). Амінокислотний профіль особливо багатий на лізин (6-8% білка). Вміст сухої речовини у свіжих личинках досить високий, у діапазоні 35-45%, що робить їх легшим та дешевшим для зневоднення, ніж інші свіжі побічні продукти (Newton et al., 2008).

Жирнокислотний склад личинок залежить від жирнокислотного складу раціону. Ліпіди личинок, які годували коров’ячим гноєм, містили 21% лауринової кислоти, 16% пальмітинової кислоти, 32% олеїнової кислоти та 0,2% омега-3 жирних кислот, тоді як ці пропорції становили 43%, 11%, 12% та 3%, відповідно, для личинок годують 50% рибних субпродуктів та 50% коров’ячого гною. Загальний вміст ліпідів також збільшився з 21% до 30% DM. Вигодовування личинок чорних солдатських мух дієтою з відходів, що містять бажані жирні кислоти омега-3, є, отже, способом збагачення кінцевої біомаси (St-Hilaire et al., 2007b).

Встановлено, що шрот личинок чорного солдата є підходящим інгредієнтом у вирощуванні свиней, особливо цінний вмістом амінокислот, ліпідів та кальцію. Однак великий вміст золи та відносний дефіцит метіоніну, цистеїну та треоніну вимагають включення його в збалансоване харчування. Свиням вона була такою ж смачною, як дієта на основі соєвого шроту (Newton et al., 1977).

Висушену шрот чорної солдатської мухи годували рано відлученим свиням як заміну (0, 50 або 100%) висушеної плазми (5% під час першої фази, 2,5% під час другої фази та 0% під час третьої фази), з добавкою амінокислот або без неї. Без прийому амінокислот дієта на 50% дала трохи кращі показники під час фази 1 (додатковий приріст 4%, підвищення ефективності корму на 9%). Однак 100% дієти не виконували так добре, як контроль, а загальна ефективність знизилася на 3-13%. Можливо, знадобиться додаткове доопрацювання (видалення кутикули та рендеринг), щоб зробити чорношкіру муху передпліччя придатною для ранньо відлучених свиней (Newton et al., 2005).

Як компонент повноцінного раціону, було встановлено, що шрот личинок чорних солдатських мух підтримує хороший ріст курчат. Курчата годували раціоном, що містить висушені личинки чорних солдатських мух, оскільки білкова добавка набирала вагу на 96% від маси курчат, яких годували соєвим борошном плюс жир (незначний), але вони споживали лише 93% більше корму (значний) (Хейл, 1973).

Кілька експериментів показали, що препупа чорна солдатська муха може бути частковою або повною заміною рибного борошна в рибних дієтах. Однак додаткові випробування, а також економічний аналіз все ще необхідні, оскільки в деяких випадках спостерігається зниження ефективності. Тип вирощування субстрату та спосіб обробки впливають на використання личинок рибою.

Сомовий канал (Ictalurus punctatus)

Нарізані личинки солдатських мух, вирощені на курячому посліді, що годується для каналізації сомів окремо або в поєднанні з комерційними дієтами, призводили до подібних показників (маса тіла та загальна довжина), як контрольні дієти. Аромат і текстура личинок, що годуються сомами, були прийнятними для споживача (Bondari et al., 1981). Подальше дослідження було менш сприятливим: заміна 10% рибної муки на 10% висушених личинок солдатських мух призвела до повільнішого зростання протягом 15 тижнів для сомів підрослого каналу, вирощених у клітках. Однак заміна не суттєво зменшила ріст, коли сомові канали вирощувались у культуральних резервуарах із повільнішими темпами росту. Вигодовування 100% личинок не забезпечувало достатнього споживання сухої речовини або білка для канального сома, вирощеного в резервуарах, щоб забезпечити достатній ріст. Подрібнення личинок покращило збільшення ваги та ефективність використання (Bondari et al., 1987). Порівняння між рибним борошном, що перебуває в менхадені, та шротом з передпліччя чорної солдатської мухи показало, що остання може бути вигідною як заміна рибного борошна, але що рівень включення вище 7,5% був непотрібним (Newton et al., 2005).

Блакитна тилапія (Oreochromis aureus)

Нарізані личинки чорної солдатської мухи, вирощені на курячому посліді, поданому на синю тилапію окремо або в поєднанні з комерційними дієтами, призводили до подібних показників (маса тіла та загальна довжина), як контрольні дієти. Аромат і структура личинок, що харчуються тилапією, були прийнятними для споживача (Bondari et al., 1981). У наступному експерименті годування 100% сухими личинками не забезпечувало достатнього споживання сухої речовини або білка для вирощування тилапії, вирощеної в резервуарах, щоб забезпечити достатній ріст. Подрібнення личинок покращило збільшення ваги та ефективність використання (Bondari et al., 1987).

Веселкова форель (Oncorhynchus mykiss)

Висушені мелені чорношкірі мухи солдатів, вирощені на молочному гної великої рогатої худоби, збагаченому від 25 до 50% форелевих субпродуктів, замінювали до 50% рибного борошна в раціоні форелі протягом 8 тижнів, не впливаючи суттєво на ріст риби або сенсорну якість філе форелі, хоча незначне але спостерігалося незначне) зменшення зростання (Sealey et al., 2011). У дев’ятитижневому дослідженні заміна 25% компонентів рибного борошна раціонів райдужної форелі на шроти чорних солдатських мух, вирощуваних на свинячому посліді, не впливала на збільшення ваги та коефіцієнт конверсії корму (St-Hilaire et al., 2007a).

Калкан (максимум Psetta)

Неповнолітні калкани приймають дієти, що містять 33% знежиреного шроту личинок чорних солдатських мух без істотного впливу на споживання корму та перетворення корму. Однак питоме зростання було зменшено за будь-якої швидкості включення. Більш високі показники зменшують споживання та поживність поживних речовин, з подальшим зниженням швидкості росту, можливо через наявність хітину (Kroeckel et al., 2012).

Гігантська річкова креветка (Macrobrachium rosenbergii)

В Огайо шроти личинок чорних солдатських мух, вирощуваних на висушених зернах дистиляторів, згодовуваних комерційно вирощеним креветкам, привели до подібних показників, як звичайні корми для креветок, з кращою економічною віддачею. Креветки, яких годували личинками, були світлішого кольору (Tiu, 2012).

Алігатор (Alligator mississippiensis Daudin)

Висушені лялечки чорних солдатських мух, вирощені на харчових відходах і годувані неповнолітніми алігаторами під час тримісячного випробування, були менш прийнятими, ніж комерційні корми, і тому не рекомендуються, хоча вони підтримували ріст (Bodri et al., 2007).

Гірські курячі жаби (Leptodactylus fallax)

Личинки чорних солдатських мух можуть забезпечувати високий вміст дієтичних мінералів без необхідності в додатковому вмісті Са, за умови, що цільові види “пережовують” свою їжу або глисти обробляються таким чином, щоб зламати екзоскелет (Dierenfeld et al., 2008).

Мухи допоможуть NASA вирощувати їжу на Марсі

Сподівання NASA на висадку людей на Марсі та перетворення його на нову домівку для людства може здійснитися завдяки найчисленнішим істотам на Землі — комахам. Згідно з новими дослідженнями, деякі з них — зокрема, коловодниці (чорна солдатська муха) — можуть відігравати важливу роль у забезпеченні можливості вирощування їжі на інших планетах. Про це повідомляє The New York Times.

Коловодниці будуть пасажирами космічних кораблів під час мандрівки на Марс. Ілюстрація: The New York Times

Однією з головних проблем для колонізації Марсу є потреба у вирощування їжі на місці. Це необхідно задля економії коштів і гарантії життєзабезпечення астронавтів у разі непередбачених ситуацій із поставками з Землі. Однак, щоб вирощувати рослини на Червоній планеті, необхідно подолати проблему бідного марсіанського ґрунту.

Дослідники вважають, що використання личинок коловодниць у якості добрива може поліпшити марсіанський ґрунт, збагатившии його азотом, калієм, фосфором та бактеріями, що є необхідними для росту рослин. Це допоможе зробити продукти харчування на Марсі свіжими та поживними.

Планета Марс. Фото: Unsplash

Результати досліджень були представлені на конференції Ентомологічного товариства Америки. Таким чином, успіх космічних подорожей і життя астронавтів на інших планетах може залежати від комах.

Проте існують і ризики — зокрема, потенційна загроза інопланетним екосистемам. Треба гарантувати, що комахи, вивезені на інші планети, не завдадуть шкоди їхнім природним структурам. Якщо вчені зможуть втілити в життя цей задум, цілком ймовірно, що коловодниці, допоможуть нам зробити вирощування їжі на Марсі реальним.

Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!

Popular:

Цікавлюся космічною тематикою з дитинства. Із захопленням читав енциклопедії, матеріали науково-популярних видань. Особливо мене дивували такі маловивчені об’єкти, як чорні діри, квазари, темна матерія та темна енергія. Щоразу, відкриваючи чергову книгу про космос, я зникав там на кілька годин, дивуючись, скільки всього цікавого є у світі. Так захоплення поволі переросло у професію редактора на The […]