TEKNIK NUKLIR SEBAGAI ALTERNATIP (Teknik Serangga Mandul)

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).