Dalam pengendalian hama, teknik nuklir dapat dimanfaatkan
dalam berbagai cara, namun yang paling menonjol sampai sekarang adalah
pemanfaatan iradiasi untuk mendesinfestasi hama dalam produk pertanian, dan
untuk memandulkan serangga untuk kemudian digunakan dalam pengendalian hama
dengan Teknik Serangga Mandul (TSM). Dalam tulisan ini hanya dibahas tentang
TSM.
1. Apa itu Teknik Serangga Mandul (TSM)
Ide bahwa populasi hama dapat ditekan dengan cara
melepaskan serangga mandul sudah disampaikannya pada tahun 1937, namun
kesempatan untuk menguji keampuhannya baru datang kurang lebih dari 20 tahun
kemudian. Dasar pemikirannya sederhana, yaitu bahwa dari perkawinan suatu
individu yang mandul, dalam hal ini serangga mandul, baik antara serangga
jantan mandul dengan betina normal, serangga jantan normal dengan betina
mandul, maupun serangga jantan mandul dengan betina mandul, tidak akan
dihasilkan keturunan. Oleh karena itu bila ditemukan cara untuk memandulkan
serangga maka hasilnya dapat digunakan dalam pengendalian hama, yaitu dengan
melepas sebanyak mungkin serangga mandul untuk mengawini serangga hama di
lapangan.
Teknik serangga mandul (TSM) pertama kali digunakan dalam
pengendalian hama lalat ternak Cochliomyia
hominivorax (Coquerel) yang banyak menyerang ternak sapi di ranch-ranch Amerika Serikat. Pengalamannya
KNIPLING selama bertahun-tahun bekerja di lapangan menunjukkan bahwa populasi
lalat ternak C. hominivorax sangat
rendah pada musim dingin. Namun karena kemampuannya untuk cepat berkembang-biak
, dalam waktu beberapa bulan saja hama ini populasinya sudah demikian tinggi
dan menimbulkan kerugian jutaan dolar di musim panas. Maka timbul ide dari
KNIPLING untuk menggagalkan proses perkembang biakkan lalat tersebut dengan
cara mengganggu perkawinannya, yaitu
dengan cara melepaskan lalat yang telah dimandulkan. Hal ini hanya
mungkin apabila lalat dalam jumlah yang besar dapat diproduksi dan dimandulkan.
C. hominivorax ketika itu sudah dapat
dibiakkan secara massal di laboratorium. Untuk memandulkannya beliau mengacu
pada penelitian MULLER yang dengan menggunakan sinar-X mampu memandulkan Drosophila. Setelah beberapa kali
percobaan, diketahui bahwa ternyata lalat ternak dapat dimandulkan dengan radiasi
gamma 70 Gy, tanpa merusak kemampuan hidupnya.
Pada tahun 1953 dilakukan
uji lapang di sebuah pulau kecil Sensible, Florida, yang hanya berukuran hanya 15
mil persegi. Ke dalam pulau itu rutin
setiap minggu selama tiga bulan, dilepas 1.500 ekor lalat mandul, dan
dikumpulkan sampel telur untuk diamati penetasannya. Terbukti, setelah dua
bulan 80% telur yang dikumpulkan dari lapangan tidak mampu menetas. Dan tiga
bulan setelah penglepasan ternyata hasilnya sangat mengesankan, tak ditemukan
lagi lalat di pulau tersebut yang berarti, di pulau itu, lalat sudah dapat
musnah samasekali.
Itu adalah uji pertama, dan
berhasil. Setahun kemudian atas permintaan para peternak setempat dilakukan uji
serupa di lokasi yang lebih luas, yaitu 70 mil persegi, di pulau Curacao,
Venezuela. Hasilnya juga menunjukkan bahwa TSM dapat memusnahkan lalat ternak
dari pulau tersebut. Jutaan dolar kerugian para peternak akibat serangan lalat
ternak dapat diselamatkan, dan karena di pulau itu lalat sudah musnah
samasekali, biaya yang perlu dikeluarkan terus menerus setiap tahun untuk pengendalian
tidak lagi diperlukan. Setelah itu, sukses TSM kemudian dilanjutkan dalam
program eradikasi lalat ternak di kawasan lebih luas yaitu di benua Amerika.
2. Dasar Pengendalian dengan TSM
Telah diuraikan bahwa dalam TSM
sejumlah besar serangga mandul dilepas ke lapangan agar bersaing kawin dengan
serangga normal. Pada waktu dilepas di lahan pertanian serangga mandul akan
berbaur dan bersaing untuk memperoleh pasangan kawin dengan serangga lapang. Hasilnya, hanya perkawinan antar sesama
serangga lapang saja yang akan menghasilkan keturunan, sedangkan antara jantan
mandul dengan betina lapang ataupun antara jantan lapang dengan betina mandul,
dan sesama serangga mandul tidak. Keberadaan serangga mandul dapat mengurangi
kesempatan serangga normal untuk kawin dengan serangga normal yang lain, oleh
karena itu dapat mengurangi jumlah keturunannya.
Orang awam mudah memahami cara
pengendalian teknik serangga mandul (TSM) ini sebagai KB-nya (keluarga
berencana) hama. TSM sering disebut juga sebagai pengendalian hama secara
autosida (autocide), karena
menggunakan spesies hamanya sendiri untuk mengendalikan. yang secara bebas
dapat diterjemahkan sebagai “cara bunuh diri.”
Penurunan populasi akibat penglepasan
serangga mandul dapat diterangkan secara hitungan matematis. Sebagai model
dapat dibuat suatu misal bahwa di suatu areal pertanian/peternakan di dalamnya
ada hama satu juta ekor, dengan kemampuan berbiak rate of increase-nya tiap generasi lima kali. Bila ke dalamnya
berulang-ulang dilepas sembilan juta ekor serangga mandul (atau sembilan kali lipat
populasi lapang), maka menurut perhitungan akan terjadi penurunan populasi
seperti tercantum dalam Tabel 1.
Tabel 1. Perhitungan hipotetis populasi hama satu juta ekor di areal
yang dikendalikan dengan cara melepaskan serangga mandul sembilan kali lipat
populasi awal.*
|
Generasi
|
Populasi
Hama Tanpa Pengendalian**
|
Populasi Hama Yang
Dikendalikan Dengan TSM
|
||||
|
Populasi
Hama di Kebun
|
Hama Mandul yang dilepas
|
Rasio Mandul/ Fertil
|
Sterilitas populasi (%)
|
Keturunan yang Diha-silkan
|
||
|
(1)
|
(2)
|
(3)
|
(4)
|
(5)
|
(6)
|
(7)
|
|
P
|
1.000.000
|
1000.000
|
9000.000
|
9 : 1
|
90
|
500.000
|
|
F1
|
5.000.000
|
500.000
|
9000.000
|
18 : 1
|
94,7
|
131.579
|
|
F2
|
25.000.000
|
131.579
|
9000.000
|
68 : 1
|
98,6
|
9.480
|
|
F3
|
125.000.000
|
9.480
|
9000.000
|
942 : 1
|
99,990
|
50
|
|
F4
|
125.000.000
|
50
|
9000.000
|
180.000 : 1
|
99,999
|
0
|
|
F5
|
125.000.000
|
0
|
9.000.000
|
|
|
0
|
Keterangan : *) Dengan asumsi setiap generasi hama berbiak
menjadi lima kali lipat
**) Daya dukung lingkungan
diasumsikan 125.000.000 ekor hama
3. Syarat Keberhasilan TSM
Dari uraian di
atas jelas bahwa untuk keberhasilan pelaksanaan TSM dituntut beberapa
persyaratan di antaranya :
a. Serangga
dewasa hama yang dilepas bukan stadium yang merusak
b. Spesies
hama harus dapat diproduksi/dibiakkan secara massal di laboratorium,
c. Spesies
hama harus dapat dimandulkan, tanpa mengurangi mutu biologisnya,
d. Lahan
pertanian harus terisolasi sehingga tidak terjadi reinfestasi,
Karena adanya persyaratan ini,
maka berbeda dengan pengendalian dengan insektisida kimia, TSM tidak dapat
diterapkan pada setiap spesies hama. Banyak spesies hama, terutama yang tergolong serangga Hemimetabola,
yang dewasanya merusak. Juga banyak spesies serangga tidak dapat dibiakkan
masal di laboratorium, dan banyak spesies yang kemampuan hidupnya menurun waktu
dimandulkan.
4. Produksi Serangga
Dalam TSM diperlukan sejumlah besar serangga mandul minimal sembilan
kali jumlah populasi hama di kebun. Oleh karena itu salah satu syarat agar
suatu spesies hama dapat dikendalikan dengan TSM adalah spesies tersebut harus
dapat diproduksi atau dibiakkan secara massal di laboratorium. Syarat ini telah
menjadi pembatas bagi penerapan TSM, karena banyak hama yang belum berhasil
dibiakkansecara massal di laboratorium, atau dapat dibiakkan akan tetapi dengan
biaya yang mahal.
Dalam disiplin entomologi (ilmu
tentang serangga) teknik pembiakan telah menjadi bidang kajian tersendiri yang
terus berkembang. Serangga hasil biakan
selain dalam TSM juga diperlukan dalam hampir setiap penelitian pengendalian
seperti penelitian, untuk pembiakan parasitoid, predator atau pathogen, untuk
identifikasi dan uji sex pheromone, uji toksisitas
insektisida dll. Dalam pembiakan massal umumnya digunakan makanan buatan
karena berbagai alasan di antaranya agar produksi serangga dapat dilakukan
sewaktu-waktu, tidak tergantung pada produksi makanan alaminya, biaya yang
diperlukan dapat lebih murah, dan tidak mudah tertular penyakit dari luar.
Untuk menekan
biaya komponen makanan buatan sebaiknya terdiri dari bahan-bahan yang murah dan
mudah didapat. Mutu biologis serangga yang diproduksi juga harus sama dengan
serangga lapang. Di P3TIR – BATAN telah ditemukan teknik
pembiakan massal lalat buah Bactrocera
carambolae (Drew & Hancock), yang mampu memproduksi jutaan kepompong
setiap minggu. Komponen utama makanan untuk larvanya terdiri dari bahan-bahan
yang murah seperti sekam gandum, gula, dan ragi. Lalat
buah adalah salah satu jenis hama yang telah berhasil dieradikasi dengan TSM di
beberapa negara seperti di Amerika, Meksiko dan Jepang. Di
negara sedang berkembang seperti di Filipina dan Thailand program pengendalian
lalat buah dengan TSM tengah berjalan.
5. Pemandulan Serangga
Serangga dapat
dimandulkan dengan berbagai cara: selain dengan radiasi, dapat juga dengan
khemosterilan, atau untuk beberapa spesies tertentu, dengan hibridisasi, yaitu
dengan mengawinkan antar spesies yang dekat hubungan kekerabatannya. Apapun
cara yang digunakan, pemandulan harus tidak berpengaruh negatif pada biologi
serangga tersebut, termasuk tidak menurunkan daya saing kawinnya.
Kebanyakan
serangga Holometabola dapat
dimandulkan dengan meradiasi kepompongnya. Dosis iradiasi yang dibutuhkan
untuk memandulkan bervariasi tergantung pada spesiesnya. Penelitian yang
dilakukan di P3TIR-BATAN menunjukkan bahwa untuk memandulkan lalat buah Bactrocera carambolae diperlukan dosis
90 Gy. Sementara itu, untuk ulat kubis Plutella
xylostella diperlukan dosis lebih tinggi yaitu 300 Gy dan Crocidolomia binotalis 400 Gy. Karena
tingginya, maka dosis pemandulan pada hama Lepidoptera umumnya mengakibatkan
turunnya daya saing kawin ngengat. Oleh karena itu pada hama Lepidoptera
dikembangkan konsep inherrited sterility atau kemandulan yang
diwariskan.[22] Walaupun perkawinan serangga radiasi dengan
serangga normal masih menghasilkan keturunan, namun tingkat kemandulan
keturunannya mendekati 100% sehingga diharapkan tetap akan dapat menekan
populasi hama di lapang.
Pada beberapa
jenis serangga lain, dosis pemandulan demikian tinggi sehingga menurunkan mutu
biologi. Pada bollweevil Anthonomus
grandis misalnya, dosis mandul menyebabkan kerusakan somatis pada sistem
pencernakan, sehingga serangga iradiasi dewasa berumur lebih pendek daripada
yang normal karena kelaparan. Dalam
program pengendalian hama ini pemandulan dengan radiasi telah dipadu dengan
khemosterilan.
Serangga iradiasi menjadi mandul
karena beberapa sebab. Serangga jantan mandul karena tidak mampu untuk kawin,
karena sperma menjadi inaktif, karena aspermia yang berarti tak mampu
memproduksi sperma, atau karena hasil perkawinannya mengalami gejala dominant
lethal mutation. Sedangkan yang betina menjadi mandul karena tidak mampu
kawin, karena infikunditas yaitu tak mampu memproduksi sel telur, atau karena dominant
lethal mutation.
6. Sifat TSM
6.1. Spesifik
pada spesies. Salah satu yang paling menonjol dari TSM adalah sifatnya yang
species specific. Karena serangga
mandul yang dilepas hanya akan kawin dengan spesiesnya sendiri maka penglepasan
serangga mandul hanya mengakibatkan penurunan populasi pada spesies yang
dikendalikan saja, sementara spesies lain tidak mendapat pengaruh. Ini berbeda
dengan pemberantasan kimiawi dengan insektisida yang spesifikasinya sangat
rendah, karena kebanyakan bahan aktif insektisida bersifat broad spectrum.
Sifat ini menyebabkan TSM tidak cocok untuk digunakan bila pertanaman yang
diserang oleh hama yang komplek. Sebaliknya TSM sangat cocok untuk memecahkan
masalah satu key pest yang kerusakannya sangat dominan.
6.2. Ramah lingkungan. Tidak ada bahan yang dilepas ke
kebun atau ke dalam lingkungan kecuali serangga mandul, oleh karena itu tidak
ada bahan berbahaya yang dapat mengganggu lingkungan. Juga karena sifatnya yang
spesifik pada spesies maka TSM tidak berbahaya baik bagi serangga bermanfaat di
kebun, seperti serangga penyerbuk, maupun bagi parasit dan predator.
6.3.
Makin rendah populasi hama makin efektif. Telah diterangkan sebelumnya
bahwa bila sejumlah serangga mandul dilepas, maka makin rendah populasi hama di daerah sasaran, makin besar nilai
kemandulan dalam populasi (nilai S dalam persamaan 1), sehingga makin
sedikit jumlah keturunan yang terbentuk (F1 dalam persamaan
1), yang berarti makin efektif TSM. Hal
ini berbeda dengan cara pengendalian lain yang kebanyakan bersifat sebaliknya,
makin rendah populasi makin rendah efektifitasnya. Oleh karena itu TSM cocok
untuk mengendalikan jenis hama yang ambang ekonominya rendah, yaitu suatu jenis
hama yang sangat berbahaya sehingga sekecil apapun tingkat populasinya tidak
dapat diterima. Contoh hama dengan ambang ekonomi rendah adalah vektor penyakit
berbahaya, baik penyakit tanaman maupun penyakit manusia. Dalam hal ini sekecil
apapun tingkat populasi hama dilapang, tetap dianggap merugikan.
Sifat
ini juga menyebabkan TSM dapat bersinergi dengan pengendalian cara lain. Bila
populasi hama diturunkan, dengan cara apapun, sebelum penglepasan serangga
mandul dilakukan, maka efektifitas TSM akan meningkat.
6.4. Dapat menekan populasi
sampai nol. Berarti TSM dapat digunakan untuk
memusnahkan atau mengeradikasi hama dari suatu areal (lihat Tabel 1). Ini adalah sifat yang paling menonjol
dari TSM. Seperti diuraikan sebelumnya TSM telah berhasil digunakan untuk
mengeradikasi beberapa jenis hama, misalnya hama lalat ternak dari daratan
Amerika Utara dan Tengah, dan lalat buah dari pulau Okinawa dll.
Namun ada satu syarat
penting bagi tercapainya eradikasi, yaitu lokasi pengendalian harus terisolasi
penuh, karena tanpa isolasi reinfestasi hama sangat mungkin terjadi. Masuknya
hama dari luar area pengendalian menghilangkan kemungkinan dicapainya populasi
nol atau eradikasi hama. Walaupun demikian pengertian isolasi ini sangat
fleksibel. Pembatas yang diperlukan tidak harus laut, melainkan dapat berupa
gunung atau pertanaman lain yang bukan merupakan inang hama.
Dalam keadaan tertentu
eradikasi sering dijadikan tujuan utama pengendalian. Misalnya pada vektor
penyakit, baik itu penyakit manusia ataupun penyakit tanaman. Bila penyakit
yang disebarkan sangat berbahaya, satu ekor vektor pun dianggap berbahaya
sehingga sangat penting untuk
dimusnahkan. Lalat tse-tse di Afrika yang menjadi vektor penyakit tidur
misalnya dipilih menjadi sasaran eradikasi karena alasan ini. Vektor penyakit
berbahaya lain seperti nyamuk Anopeles
penyebar penyakit malaria, atau nyamuk Aedes
aegypti penyebar demam berdarah dapat dijadikan sasaran karena alasan
serupa. Negara pengimpor buah biasanya hanya mau menerima produk bila dijamin
produknya bebas hama atau penyakit berbahaya. Dari negara yang dikenal sebagai
daerah sebar hama berbahaya, pengimpor hanya mau menerima buah yang dihasilkan
daerah yang bebas hama (pest free zone). Suatu daerah dapat dijadikan bebas hama
dengan cara eradikasi, dan untuk itu TSM merupakan cara yang tepat.
Eradikasi juga dijadikan
tujuan untuk mengendalikan hama yang baru masuk dari negara atau kawasan lain.
Hama yang baru masuk biasanya populasinya masih rendah dengan daerah sebaran
yang masih terbatas, namun bila dibiarkan akan menyebar makin meluas, sehingga
pelaksanaan eradikasi dengan TSM akan lebih mudah untuk dilakukan.. Perlu
ditekankan bahwa eradikasi tidak selalu menjadi tujuan pengendalian dengan TSM.
Bila diperlukan TSM juga dapat digunakan untuk menekan populasi hama sampai di
bawah ambang ekonomi saja.
6.5. Area Wide. Berbeda dengan insektisida yang
dapat diaplikasikan pada satuan-satuan kecil misalnya pada petak per petak
sawah oleh satu dua orang petani, karena serangga mandul yang dilepas akan
menyebar luas, TSM harus dilaksanakan dalam suatu areal luas atau suatu kawasan
dalam jangka panjang sekaligus. Uji pertama TSM dilakukan bukan di satu dua
unit kecil melainkan di sebuah pulau yang terisolasi, yaitu pulau Sensible
Amerika Serikat, kemudian pulau Curacao Venezuela. Tujuannya adalah untuk menekan populasi
sampai serendah mungkin bahkan sampai musnah. Kalau reinfestasi tidak lagi
terjadi, maka usaha pengendalian tidak lagi diperlukan untuk tahun-tahun
berikutnya. Oleh karena itu pengendalian hama dengan TSM dilihat dari cara
kejanya disebut Area Wide Control.
Ditinjau dari sudut ini, cara pengendalian lain yang mirip TSM adalah
pengendalian hayati dengan parasit atau predator.
6.6. Cocok untuk hama yang
mobilitasnya tinggi. Serangga hama memiliki sayap sehingga kebanyakan
sangat aktif terbang dan sanggup menyebar sampai jauh. Hanya sedikit hama yang
kemampuan penyebarannya rendah. Hal ini menyebabkan kebanyakan hama sangat
mudah untuk menular dari pertanaman satu ke yang lain di sekitarnya. Penggunaan
insektisida bukan jawaban yang baik, karena akibat penularan semacam ini
penyemprotan harus dilakukan berulang-ulang tanpa henti. Karena bersifat area wide TSM unggul dalam memecahkan
masalah hama yang mobilitasnya tinggi, seperti berbagai hama jenis lalat
(Diptera), dan ngengat (Lepidoptera).