Blog Pembelajaran Biologi Terlengkap

 


Pengendalian Hayati: Taktik Pengendalian Hama Berbasis Biologi

|
Pengendalian Hayati: Taktik Pengendalian Hama Berbasis Biologi

Pengendalian hayati (biological control) merupakan salah satu komponen dari strategi pengelolaan hama terpadu (integrated pest management).

Definisi mengenai pengendalian hayati pertama kali dikemukakan oleh Harry S. Smith pada tahun 1919. Menurutnya, pengendalian hayati adalah pengendalian populasi hama serangga dengan menggunakan musuh alami.

Konsep pengendalian hayati tersebut, kemudian diperluas menjadi studi dan pemanfaatan pemangsa, parasitoid, dan patogen untuk mengendalikan atau mengatur populasi hama.

Pandangan tradisional mengenai pengendalian hayati yang hanya terfokus pada penggunaan pemangsa, parasitoid, dan patogen dianggap dapat membatasi kemampuan kita dalam melakukan praktik perlindungan hama.

Oleh karena itu, Shelton (1996) telah mengusulkan untuk memperluas definisi pengendalian hayati dengan memasukkan semua taktik atau teknologi berbasis biologi (biologically based tactics/technologies) ke dalamnya. Semakin beragamnya taktik yang digunakan di dalam pengendalian hayati juga diperlihatkan ketika dilangsungkannya Cornell Community Conference on Biological Control yang dilaksanakan pada tangggal 11-13 April 1996 di Cornell University, USA.

Pengendalian hama dengan teknologi berbasis biologi menurut The Office of Technology Assessment (OTA), Amerika Serikat mencakup 5 tipe, yaitu:

  1. pengendalian hayati;
  2. pestisida mikroba;
  3. senyawa-senyawa kimia yang memodifikasi perilaku hama;
  4. manipulasi genetika populasi hama;
  5. imunisasi tanaman (Mahr, 1996).

Pengendalian hayati menurut OTA adalah penggunaan musuh alami (pemangsa, parasit, patogen, dan pesaing) untuk menekan populasi hama.

Pendekatan yang digunakan di dalam pengendalian hayati adalah:

  1. pengendalian hayati klasik (mengintroduksi musuh alami dari negara lain dan memantapkan keberadaannya di tempatnya yang baru);
  2. pengendalian hayati augmentasi (pelepasan musuh alami secara periodik sesuai dengan kebutuhan);
  3. konservasi musuh alami (praktik pertanian untuk meningkatkan peran musuh alami lokal dengan menyediakan sumber daya yang dibutuhkan dan melindunginya dari pestisida atau kondisi buruk lainnya).

Pestisida mikroba (microbial pesticides) adalah formulasi mikroba komersial yang mengendalikan hama dengan cara menjangkitkan penyakit pada serangga hama atau menjadi pesaing untuk mikroba patogen yang menyerang tanaman. Produksi dan penerapan pestisida mikroba biasanya dilakukan dalam skala besar. Pestisida mikroba yang paling umum digunakan adalah Bacillus thuringiensis (Bt).

Senyawa kimia yang memodifikasi perilaku serangga memanfaatkan senyawa-senyawa kimia yang biasa digunakan serangga untuk berkomunikasi dengan sesamanya atau untuk menanggapi perubahan lingkungannya. Suatu senyawa yang dikenal dengan nama feromon seks atau pemikat seks telah digunakan untuk mengganggu perkawinan beberapa jenis serangga. Senyawa feromon juga digunakan untuk memantau dan mengendalikan populasi, misalnya pada lalat buah.

Manipulasi genetika populasi hama membutuhkan pelepasan individuindividu yang telah diubah secara genetik untuk mengganggu reproduksi hama. Contohnya, dengan melepaskan individu-individu jantan yang telah disterilkan untuk kawin dengan populasi betina di alam sehingga dapat mencegah produksi keturunan.

Di dalam imunisasi tanaman digunakan mikroba atau senyawa kimia yang dapat meningkatkan atau menginduksi ketahanan tanaman terhadap hama. Metode ini berbeda dengan yang dilakukan melalui proses pemuliaan tanaman atau rekayasa genetika yang ketahanannya muncul tanpa perlu diinduksi dengan suatu perlakuan. Meskipun sangat menjanjikan, namun metode imunisasi tanaman masih dalam taraf penelitian.

Semua taktik pengendalian hama yang disebutkan di atas merupakan alternatif dari penggunaan insektisida kimiawi dan menunjukkan perhatian yang besar terhadap keamanan lingkungan hidup.

A. PENGENDALIAN ALAMI DAN PENGENDALIAN HAYATI

Di alam, tanpa campur tangan manusia, sebenarnya semua jenis makhluk hidup selalu mengalami tekanan oleh makhluk hidup lain dan faktor-faktor lingkungan. Hal itu biasanya disebut sebagai pengendalian alami (natural control) karena manusia tidak berperan secara aktif dalam pengendaliannya.

Faktor-faktor yang berperan di dalam pengendalian alami akan mencegah sebagian besar makhluk hidup menjadi hama. Pengendalian alami didukung oleh dua komponen utama, yaitu faktor lingkungan abiotik dan biotik. Jika faktor biotik, misalnya musuh alami, mati karena perlakuan manusia maka pengendalian alami akan gagal dalam mengendalikan populasi makhluk hidup dan akan terjadi ledakan hama. 

Untuk mengatasi masalah yang ditimbulkannya, manusia perlu secara aktif memasukkan kembali musuh alami untuk mengendalikan hama. Penggunaan musuh alami oleh manusia untuk mengendalikan hama tersebut dikenal dengan nama pengendalian hayati. Jadi, perbedaan antara pengendalian hayati dan pengendalian alami terletak pada adanya peran aktif manusia yang menggunakan musuh alami (pemangsa, parasitoid, patogen, dan pesaing) di dalam mengendalikan hama.

Di dalam pengendalian hayati serangga, istilah pemangsa diperuntukkan bagi serangga atau hewan pemakan serangga yang selama masa hidupnya banyak memakan mangsa. Ukuran pemangsa biasanya besar dan aktif sehingga lebih mudah dikenali daripada parasitoid dan patogen (Gambar 1.1a).

Parasitoid adalah serangga yang meletakkan telurnya pada permukaan atau di dalam tubuh serangga lain yang menjadi inang atau mangsanya (Gambar 1.1 b). Ketika telur parasitoid menetas, larva parasitoid akan memakan inang dan membunuhnya. Banyak parasitoid yang sangat spesifik dalam memilih serangga inang dan mereka tidak berbahaya terhadap manusia. 

Ukuran parasitoid yang kecil akan menyulitkan orang untuk mengenalinya. Salah satu parasitoid terkecil adalah dari marga Trichogramma. Berdasarkan target yang diserangnya, parasitoid dapat dibedakan menjadi parasitoid telur, parasitoid larva, dan parasitoid pupa.

Seperti makhluk hidup lainnya, serangga juga menjadi subyek dari serangan patogen (Gambar 1.1 c), seperti virus, bakteri, kapang, nematoda, dan mikroba lain. Di alam, jarang ditemui epidemi penyakit, kecuali jika populasi serangga sangat besar atau kondisi lingkungan sangat cocok untuk pertumbuhan patogen. Walaupun demikian, bersama-sama dengan faktor-faktor lainnya patogen serangga sangat penting dalam menekan populasi hama di alam. 

Patogen serangga, misalnya Bacillus thuringiensis dapat mengendalikan secara efektif hama-hama tertentu, seperti larva berbagai jenis Lepidoptera (kupu-kupu dan ngengat), Coleoptera (kumbang), dan nyamuk. Oleh karena sangat spesifik, yaitu hanya menyerang sejenis serangga atau kelompok serangga tertentu saja, patogen tersebut tidak akan membahayakan manusia atau hewan-hewan yang bukan menjadi target pengendalian.

Musuh-musuh Alami yang Bermanfaat dalam Pengendalian Hayati

Gambar 1.1.

Musuh-musuh Alami yang Bermanfaat dalam Pengendalian Hayati

B. SEJARAH PENGENDALIAN HAYATI

Catatan sejarah mengenai pengendalian hayati memperlihatkan bahwa penggunaan sejenis serangga untuk mengendalikan jenis-jenis serangga lain di dalam suatu ekosistem pertanian diawali di Cina. Sebuah buku yang diterbitkan di Cina pada tahun 900 menggambarkan bagaimana para petani Cina telah memanfaatkan semut pemangsa, yaitu Oecophylla smaradigna, untuk mengendalikan hama ulat dan kumbang yang menyerang tanaman jeruk mereka.

Pada saat itu petani Cina menempatkan sarang-sarang semut yang terbuat dari kertas di pohon-pohon jeruk. Sarang-sarang tersebut dapat dipindahkan dari satu pohon ke pohon lainnya. Sebagai alternatif mereka juga menggunakan batang-batang kayu untuk membantu pergerakan semutsemut pemangsa dari satu pohon ke pohon lain. Kegiatan tersebut juga menjadi sumber penghasilan bagi para penjual koloni-koloni semut. Sampai sekarang praktik penggunaan semut pemangsa untuk mengendalikan hama masih digunakan di Cina sebagai alternatif dari pengendalian kimiawi (insektisida).

Upaya meningkatkan jumlah semut pemangsa di perkebunan dan meningkatkan efektivitasnya sebagai pemangsa merupakan catatan pertama mengenai pengendalian hayati serangga. Terlihat sekali adanya kesengajaan untuk memanipulasi populasi makhluk hidup, yang dikenal sebagai musuh alami, untuk mengurangi jumlah hama atau mengurangi jumlah kerusakan yang ditimbulkan oleh hama.

Sekitar tahun 1775, orang-orang Yaman memindahkan semut-semut pemangsa dari daerah gunung ke oasis-oasis untuk mengendalikan hama pemakan kurma. Kejadian itu menjadi dokumentasi pertama mengenai kasus pemindahan musuh alami dari suatu tempat yang berjarak cukup jauh untuk tujuan pengendalian hayati.

Pada abad ke-18, belalang merah menjadi hama serius yang menyerang tanaman tebu di Mauritius. Untuk mengendalikan belalang merah tersebut maka pada tahun 1762 dan 1770 didatangkan burung mynah dari India sebagai pemangsanya dan berhasil mengendalikan belalang merah.

Keberhasilan itu merupakan catatan pertama mengenai kasus pemindahan internasional dari agen pengendali hayati.

Dari catatan di atas tampaklah bahwa agen pengendalian hayati yang pertama-tama dimanfaatkan oleh manusia adalah pemangsa. Alasan yang paling logis tentu saja karena pemangsa mudah diamati melalui pengamatan yang seksama terhadap perilaku hewan.

Orang pertama yang memberikan gambaran tentang adanya parasitisme pada serangga adalah Ulysses Aldrovandi yang mempublikasikan deskripsi dari larva Apanteles glomeratus (suku Braconidae) yang muncul dari kupukupu kubis Pieris rapae (L) pada tahun 1602. Sayangnya dia salah menginterpretasikannya dengan mengira kokon parasitoid sebagai telur kupu-kupu.

Pada tahun 1668 Francisco Redi menggambarkan terjadinya parasitisme oleh parasitoid dari suku Ichneumonidae, namun dia tidak mengerti mengenai proses yang sebenarnya terjadi. Secara bersamaan pula, pada tahun 1701- 1710, beberapa orang, termasuk di antaranya van Leeuwenhoek, menggambarkan adanya interaksi antarjenis serangga termasuk parasitoid Aphidius sp. yang muncul dari kutu daun. Pemahaman mengenai adanya interaksi antara parasitoid dan inang telah memacu berbagai publikasi mengenai biologi berbagai jenis parasitoid pada tahun 1750 an.

Orang yang pertama kali memberikan komentar mengenai kemungkinan penggunaan serangga parasitoid untuk mengendalikan hama adalah Dr. Erasmus Darwin pada tahun 1800. Dia mencatat adanya kematian besarbesaran pada ulat-ulat Pieris rapae (Gambar 1.2a) yang menyerang tanaman kubis setelah parasitoid Ichnemonidae (Gambar 1.2b) meletakkan telurtelurnya di punggung ulat-ulat tersebut. Dr. Erasmus Darwin juga merekomendasikan untuk menggunakan kumbang lembing dari suku Coccinellidae (Gambar 1.2c) untuk mengendalikan kutu daun di dalam rumah kaca.

Serangga Hama dan Musuh Alami yang menjadi Perhatian Dr. Erasmus Darwin

Gambar 1.2.

Serangga Hama dan Musuh Alami yang menjadi Perhatian Dr. Erasmus Darwin

Keberadaan penyakit pada serangga sudah sejak lama diketahui orang jauh sebelum orang paham mengenai penyakit infeksi itu sendiri. Pada mulanya deskripsi hanya difokuskan pada serangga-serangga yang memiliki kepentingan ekonomi, misalnya penyakit pada lebah madu dan serangga-serangga lain. Tulisan-tulisan tersebut tercantum di dalam buku Aristoteles yang berjudul Historia animalium sekitar 2300 tahun lalu dan Virgil, seorang penulis Romawi, yang berkomentar mengenai penyakit pada lebah madu sekitar 300 tahun kemudian.

Deskripsi mengenai penyakit yang menyerang ulat sutera dipublikasikan di Jepang sekitar 1000 tahun yang lalu. Ulat sutera sendiri telah dipelihara di Cina selama kurang lebih 3000 tahun yang lalu sehingga ada kemungkinan literatur yang berkaitan dengan hal tersebut sebelumnya telah ada. Ulat sutera memainkan peranan sentral dalam patologi serangga sebagai sebuah disiplin ilmu, dan dapat dipertimbangkan sebagai sentral dari perkembangan seluruh konsep mengenai penyakit infeksi pada serangga.

Dengan berjalannya waktu pemeliharaan ulat sutera menyebar dari Asia ke Eropa dan Amerika Utara. Sering kali terjadi ledakan wabah penyakit yang menghancurkan seluruh populasi serangga yang dipelihara sehingga dibutuhkan persediaan ulat sutera yang bebas penyakit dari tempat lain. Salah seorang yang tertantang untuk mempelajari wabah penyakit tersebut adalah

Agostino Maria Bassi yang meneliti penyakit ulat sutera yang dikenal dengan nama calcino di Italia dan muscardine di Perancis. Dia memperlihatkan bahwa penyakit tersebut disebabkan oleh semacam kapang (fungus) yang tumbuh pada ulat sutera. Pertumbuhan jamur pada ulat sutera mengakibatkan kematian ulat sutera dan dapat menular kepada individu yang sehat melalui kontak atau makanan yang terkontaminasi. Dia pun mampu menanggulangi penyakit tersebut dengan menggunakan senyawa-senyawa kimiawi tertentu. Penemuan itu terjadi pada tahun 1833, meskipun ia tidak mengemukakan penemuannya tersebut sampai tahun 1834.

Sekitar tahun 1865 Louis Pasteur berhasil mengisolasi beberapa mikroorganisme (bakteri dan protozoa) dari setiap macam penyakit yang menyerang ulat sutera. Dia juga mengemukakan adanya penyakit yang sekarang dikenal penyebabnya adalah virus RNA. Tentu saja pada waktu itu dia tidak mampu mengidentifikasinya.

Uji lapangan secara ilmiah terhadap pengendalian hama dengan menggunakan mikroba pertama kali dilakukan oleh seorang Rusia bernama Krassilstschik. Dia menggunakan kapang untuk mengendalikan kumbang Curculionidae yang menyerang tanaman bit. Dalam penelitiannya Krassilstschik mengamati kematian hama sebesar 50% - 80% pada plot-plot percobaannya.

C. KISAH SUKSES PENGENDALIAN HAYATI

Keberhasilan pertama dalam pemanfaatan agen pengendalian hayati terhadap hama serangga terjadi pada tahun 1888 ketika kumbang lembing Rodolia cardinalis didatangkan dari Australia untuk mengendalikan Icerya purchasi di California, Amerika Serikat (Gambar 1.3a). Serangga Icerya purchasi merupakan kerabat dari kutu daun (aphid) yang menjadi hama tanaman jeruk. Serangan Icerya purchasi dapat menimbulkan kerusakan sangat parah dan bahkan mengakibatkan kematian pada tanaman jeruk.

Icerya purchasi sebenarnya adalah serangga asli Australia yang terbawa ke California secara tidak sengaja ketika tanaman jeruk dimasukkan ke Amerika. Hama tersebut berkembang biak dengan leluasa di California tanpa mampu dikendalikan oleh musuh alaminya yang masih tertinggal di tempat asalnya. 

Pada tahun 1887 hama tersebut telah mengancam keberadaan industri jeruk di California. Departemen Pertanian Amerika Serikat kemudian mengutus Albert Koebele untuk mengunjungi Australia guna mencari musuh alami Icerya purchasi

Di Australia dia menemukan bahwa Icerya purchasi ternyata memiliki banyak musuh, yaitu berbagai jenis kumbang, lalat, dan tawon (Koebele 1890 dalam Varley et al., 1973). Dua di antaranya, yaitu lalat parasit Cryptochaetum iceryae dan Rodolia cardinalis kemudian dibawa dan kemudian dilepaskan di California. Kedua jenis serangga tersebut dapat berkembangbiak dengan baik. Namun, di banyak tempat kumbang Rodolia lebih berhasil daripada lalat parasit Cryptochaetum. Kumbang Rodolia lalu menyebar dengan sangat cepat dan berhasil mengendalikan Icerya purchasi sehingga julukan hama kepada Icerya purchasi hanya tinggal kenangan. 

Kini, serangga Icerya purchasi dan Rodolia cardinalis masih ada di California Selatan, tetapi jumlah mereka relatif sangat sedikit. Kadang-kadang ledakan hama Icerya purchasi muncul jika para petani menggunakan insektisida untuk mengendalikan hama lain pada pohon jeruk. Penggunaan insektisida dapat membunuh kumbang Rodolia sehingga Icerya purchasi bebas berkembang biak tanpa dikendalikan oleh musuh alaminya.

Atas dasar keberhasilan memanfaatkan Rodolia cardinalis dalam mengendalikan Icerya purchasi maka selama seabad terakhir ini berbagai negara telah melakukan program introduksi musuh alami dari luar, sebagian besar adalah pemangsa dan parasitoid, untuk melawan serangga hama (Waage, 1996).

Keberhasilan pengendalian hayati juga diperlihatkan dalam mengendalikan kaktus Opuntia inermis dan O. stricta yang menjadi gulma (tanaman pengganggu) di Australia. Pada awal abad ke-20 kaktus Opuntia dimasukkan ke Australia sebagai tanaman pagar. Kaktus Opuntia kemudian menyebar cepat dan menjadi gulma yang tak terkendali di Queensland dan New South Wales (Varley et al., 1973). Sampai tahun 1925 kaktus tersebut telah mengambil alih sekitar 12 juta hektar lahan di Australia (Solomon, 1976). 

Pemerintah Australia, kemudian mengirim sebuah ekspedisi ke Amerika Selatan untuk mencari musuh alami kaktus Opuntia. Di Argentina mereka menemukan beberapa jenis ngengat yang larvanya memakan tanaman Opuntia dan mengirimkannya segera ke Australia. Setelah dilepaskan ke lapangan, salah satu diantaranya, yaitu ngengat Cactoblastis cactorum (Gambar 1.3b), secara cepat berkembang biak lalu menyebar dan berhasil mengendalikan kaktus Opuntia. Kini sejumlah kecil tanaman kaktus masih ditemui di sejumlah tempat di Australia, tetapi tidak lagi dominan dan posisinya telah diambil alih kembali oleh tanaman asli Australia.

Rodolia cardinalis dan Cactoblastis cactorum

Gambar 1.3.

Keberhasilan Rodolia cardinalis dan Cactoblastis cactorum telah Menjadi Legenda dalam Pengendalian Hayati Klasik Hama Serangga dan Gulma

Di Indonesia, keberhasilan pengendalian hayati dengan mengintroduksi musuh alami diperlihatkan pertama kali pada tahun 1920-an ketika dilakukan introduksi parasitoid Pediobius parvulus dari Fiji untuk mengendalikan hama kumbang kelapa Promecotheca reichei. Kasus terbaru adalah introduksi serangga pemangsa Curinus coreolius dari Hawaii pada tahun 1988-1990 untuk mengendalikan hama kutu loncat Heteropsylla yang menyerang tanaman lamtoro (Untung, 1993).

Contoh-contoh di atas merupakan keberhasilan yang luar biasa dalam pengendalian hayati hama secara klasik. Masih banyak lagi kisah sukses yang dilaporkan dalam penggunaan pengendalian hayati. Sampai kini tercatat sekitar 6000 musuh alami yang sudah diintroduksi untuk mengendalikan hama serangga, gulma, dan hama lainnya. Dari seluruh program introduksi tersebut sekitar 25-30% dapat dikategorikan berhasil (Waage, 1996).

D. RANGKUMAN

1. Pengendalian hayati adalah penggunaan musuh alami (pemangsa, parasitoid, dan patogen) untuk mengendalikan populasi hama.

2. Pengendalian hama dengan taktik atau teknologi berbasis biologi mencakup lima tipe, yaitu:

  • pengendalian hayati;
  • pestisida mikroba;
  • senyawa-senyawa kimia yang memodifikasi perilaku hama,
  • manipulasi genetika populasi hama;
  • imunisasi tanaman.

3. Pendekatan yang digunakan di dalam pengendalian hayati adalah:

  • pengendalian hayati klasik;
  • pengendalian hayati augmentasi;
  • konservasi musuh alami.

4. Pengendalian alami adalah pengendalian populasi makhluk hidup di alam karena tekanan faktor lingkungan biotik dan abiotik. Di dalam pengendalian alami tidak ada peran aktif manusia.

5. Musuh alami di dalam pengendalian hayati terdiri atas pemangsa, parasitoid, dan patogen. Pemangsa adalah serangga atau hewan pemakan serangga yang selama masa hidupnya banyak memakan mangsa. Parasitoid adalah serangga yang meletakkan telurnya pada permukaan atau di dalam tubuh serangga lain yang menjadi inang atau mangsanya. Ketika telur parasitoid menetas, larva parasitoid akan memakan inang dan membunuhnya. Patogen adalah makhluk hidup yang menjangkitkan penyakit pada inang atau menjadi pesaing untuk mikroba patogen yang menyerang tanaman.

6. Catatan sejarah pengendalian hayati diawali di Cina sebelum tahun 900. Para petani Cina telah memanfaatkan semut Oecophylla smaradigna untuk mengendalikan hama ulat dan kumbang yang menyerang tanaman jeruk.

7. Dr. Erasmus Darwin adalah orang yang pertama kali mengusulkan kemungkinan penggunaan serangga parasitoid untuk mengendalikan hama.

8. Keberhasilan kumbang Rodolia cardinalis mengendalikan Icerya purchasi dan ngengat Cactoblastis cactorum mengendalikan kaktus Opuntia telah menjadi legenda di dalam pengendalian hayati klasik hama serangga dan gulma.

Sumber: Modul Pembelajaran UT

Related Posts