The Ant and the Mandarin

The Ant and the Mandarin

In 1476, the farmers of Berne in Switzerland decided there was only one way to rid their fields of the cutworms attacking their crops. They took the pests to court. The worms were tried, found guilty and excommunicated by the archbishop. In China, farmers had a more practical approach to pest control. Rather than relying on divine intervention, they put their faith in frogs, ducks and ants. Frogs and ducks were encouraged to snap up the pests in the paddies and the occasional plague of locusts. But the notion of biological control began with an ant. More specifically, it started with the predatory yellow citrus ant Oeco-phylla smaragdina, which has been polishing off pests in the orange groves of southern China for at least 1,700 years. The yellow citrus ant is a type of weaver ant, which binds leaves and twigs with silk to form a neat, tent-like nest. In the beginning, farmers made do with the odd ants’ nests here and there. But it wasn’t long before growing demand led to the development of a thriving trade in nests and a new type of agriculture – ant farming.

For an insect that bites, the yellow citrus ant is remarkably popular. Even by ant standards, Oecophylla smaragdina is a fearsome predator. It’s big, runs fast and has a powerful nip – painful to humans but lethal to many of the insects that plague the orange groves of Guangdong and Guangxi in southern China. And for at least 17 centuries, Chinese orange growers have harnessed these six-legged killing machines to keep their fruit groves healthy and productive.

Citrus fruits evolved in the Far East and the Chinese discovered the delights of their flesh early on. As the ancestral home of oranges, lemons and pomelos, China also has the greatest diversity of citrus pests. And the trees that produce the sweetest fruits, the mandarins – or kan – attract a host of plant-eating insects, from black ants and sap-sucking mealy bugs to leaf-devouring caterpillars. With so many enemies, fruit growers clearly had to have some way of protecting their orchards.

The West did not discover the Chinese orange growers’ secret weapon until 1 the early 20th century. At the time, Florida was suffering an epidemic of citrus canker and in 1915 Walter Swingle, a plant physiologist working for the US f Department of Agriculture, was sent to China in search of varieties of orange that were resistant to the disease. Swingle spent some time studying the citrus orchards around Guangzhou, and there he came across the story of the cultivated ant. These ants, he was told, were “grown” by the people of a small village nearby who sold them to the orange growers by the nestful.

The earliest report of citrus ants at work among the orange trees appeared in a book on tropical and subtropical botany written by Hsi Han in AD 304. “The people of Chiao-Chih sell in their markets ants in bags of rush matting. The nests are like silk. The bags are all attached to twigs and leaves which, with the ants inside the nests, are for sale. The ants are reddish-yellow in colour, bigger than ordinary ants. In the south, if the kan trees do not have this kind of ant, the fruits will all be damaged by many harmful insects, and not a single fruit will be perfect.”

Initially, farmers relied on nests which they collected from the wild or bought in the market where trade in nests was brisk. “It is said that in the south orange trees which are free of ants will have wormy fruits. Therefore, people race to buy nests for their orange trees,” wrote Liu Hsun in Strange Things Noted in the South in about 890.

The business quickly became more sophisticated. From the 10th century, country people began to trap ants in artificial nests baited with fat. “Fruit-growing families buy these ants from vendors who make a business of collecting and selling such creatures,” wrote Chuang Chi-Yu in 1130. “They trap them by filling hogs’ or sheep’s bladders with fat and placing them with the cavities open next to the ants’ nests. They wait until the ants have migrated into the bladders and take them away. This is known as ‘rearing orange ants’.” Farmers attached k the bladders to their trees, and in time the ants spread to other trees and built new nests.

By the 17th century, growers were building bamboo walkways between their trees to speed the colonisation of their orchards. The ants ran along these narrow bridges from one tree to another and established nests “by the hundreds of thousands”.

Did it work? The orange growers clearly thought so. One authority, Chhii Ta-Chun, writing in 1700, stressed how important it was to keep the fruit trees free of insect pests, especially caterpillars. “It is essential to eliminate them so that the trees are not injured. But hand labour is not nearly as efficient as ant power…”

Swingle was just as impressed. Yet despite his reports, many Western biologists t were sceptical. In the West, the idea of using one insect to destroy another was new and highly controversial. The first breakthrough had come in 1888, when the infant orange industry in California had been saved from extinction by the Australian vedalia beetle. This beetle was the only thing that had made any in- T roads into the explosion of cottony cushion scale that was threatening to destroy the state’s citrus crops. But, as Swingle now knew, California’s “first” was nothing of the sort. The Chinese had been expert in bio-control for many centuries.

The long tradition of ants in the Chinese orchards only began to waver in the 1950s and 1960s with the introduction of powerful organic insecticides. Although most fruit growers switched to chemicals, a few hung onto their ants. Those who abandoned ants in favour of chemicals quickly became disillusioned. As costs soared and pests began to develop resistance to the chemicals, growers began to revive the old ant patrols in the late 1960s. They had good reason to have faith in their insect workforce.

Research in the early 1960s showed that as long as there were enough ants in the trees, they did an excellent job of dispatching some pests – mainly the larger insects – and had modest success against others. Trees with yellow ants produced almost 20 per cent more healthy leaves than those without. More recent trials have shown that these trees yield just as big a crop as those protected by expensive chemical sprays.

One apparent drawback of using ants – and one of the main reasons for the early scepticism by Western scientists – was that citrus ants do nothing to control mealy bugs, waxy-coated scale insects which can do considerable damage to fruit trees. In fact, the ants protect mealy bugs in exchange for the sweet honey-dew they secrete. The orange growers always denied this was a problem but Western scientists thought they knew better.

Research in the 1980s suggests that the growers were right all along. Where X mealy bugs proliferate under the ants’ protection, they are usually heavily parasitised and this limits the harm they can do.

Orange growers who rely on carnivorous ants rather than poisonous chemicals maintain a better balance of species in their orchards. While the ants deal with the bigger insect pests, other predatory species keep down the numbers of smaller pests such as scale insects and aphids. In the long run, ants do a lot less damage than chemicals – and they’re certainly more effective than excommunication.

Con kiến và cây quýt

Vào năm 1476, những người nông dân ở Berne, Thụy Sĩ quyết định chỉ có một cách để khử những con sâu ngài đêm tấn công mùa màng ra khỏi những cánh đồng của họ khỏi. Họ đã đưa những kẻ gây hại ra tòa. Những con sâu đã bị tổng giám mục xét xử, bị kết tội và bị vạ tuyệt thông. Ở Trung Quốc, nông dân đã có cách tiếp cận thực tế hơn để kiểm soát dịch hại. Thay vì dựa vào sự can thiệp của thần thánh, họ đặt niềm tin vào ếch, vịt và kiến. Ếch và vịt được khuyến khích bắt sâu bọ trên đồng ruộng và nạn châu châu. Nhưng khái niệm kiểm soát sinh học bắt đầu từ kiến. Cụ thể hơn, nó bắt đầu từ loài kiến ​​vàng ăn thịt sống trên cây có múi Oeco-phylla smaragdina, đã diệt trừ các loài gây hại trên các vườn cam ở miền nam Trung Quốc trong ít nhất 1.700 năm. Kiến vàng này là một loại kiến ​​thợ dệt, chúng dùng tơ để kết lá cây và các cành nhỏ lại làm thành tổ gọn gàng giống như cái lều. Ban đầu, những người nông dân thường làm tổ kiến ​​nhỏ lẻ ​​ở một vài nơi. Nhưng chẳng bao lâu nhu cầu ngày càng tăng đã dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của việc buôn bán tổ kiến và một loại hình nông nghiệp mới – nuôi kiến.

Trong các côn trùng cắn, kiến ​​vàng rất phổ biến. Ngay cả theo tiêu chuẩn về kiến, Oecophylla smaragdina là một kẻ săn mồi đáng sợ. Nó to lớn, chạy nhanh và có vòi rất khỏe – gây đau đớn cho con người nhưng lại có thể giết chết nhiều loài côn trùng gây hại cho các vườn cam ở Quảng Đông và Quảng Tây miền nam Trung Quốc. Và trong ít nhất là 17 thế kỷ, người trồng cam Trung Quốc đã khai thác những cỗ máy tiêu diệt sâu bọ sáu chân này để giữ cho vườn trái cây của họ khỏe mạnh và năng suất

Trái cây họ cam quýt đã phát triển ở Viễn Đông và người Trung Quốc đã sớm khám phá ra sự tuyệt diệu từ cơm của chúng. Là quê hương tổ tiên của cam, chanh và bưởi, các loài gây hại trên cây có múi ở Trung Quốc cũng đa dạng nhất. Và những cây cho quả ngọt nhất, quýt – hay kan – thu hút hàng loạt các loài côn trùng ăn thực vật, từ kiến ​​đen, rệp sáp hút nhựa cây đến sâu bướm ăn lá. Với rất nhiều kẻ thù, người trồng cây rõ ràng phải có một số cách để bảo vệ vườn cây ăn trái của họ.

Phương Tây đã không phát hiện ra vũ khí bí mật của người trồng cam Trung Quốc cho đến tận đầu thế kỷ 20. Vào thời điểm đó, Florida đang bị dịch bệnh thối rữa trên cây có múi và vào năm 1915, Walter Swingle, một nhà sinh lý học thực vật làm việc cho Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, được cử đến Trung Quốc để tìm kiếm các giống cam có khả năng chống lại bệnh này. Swingle đã dành thời gian nghiên cứu các vườn cây ăn quả có múi ở Quảng Châu, và ở đó ông tình cờ nghe câu chuyện về loài kiến ​​trồng trọt. Theo ông, những con kiến ​​này được “nuôi” bởi người dân của một ngôi làng nhỏ gần đó, những người này đã bán chúng cho những người trồng cam.

Báo cáo sớm nhất về loài kiến vàng ​​hoạt động trên các cây cam xuất hiện trong một cuốn sách về thực vật học nhiệt đới và cận nhiệt đới do Hsi Han viết vào năm 304 sau công nguyên. “Người dân Chiao-Chih bán kiến ​​trong túi cói. Những cái tổ giống như tơ. Các túi đều gắn cành cây, lá cây, có kiến ​​bên trong. Kiến vàng đỏ, to hơn kiến ​​thường. Ở miền Nam nếu các cây kan không có loại kiến ​​này, quả nào cũng bị nhiều côn trùng gây hại phá hoại, không một quả nào là hoàn hảo cả”.

Ban đầu, những người nông dân dựa vào tổ kiến mà họ thu thập được từ tự nhiên hoặc mua ở thị trường nơi việc buôn bán kiến đang phát triển mạnh. “Người ta nói rằng những cây cam miền nam không có kiến ​​sẽ có trái bị sâu. Vì vậy, mọi người đua nhau mua tổ kiến cho cây cam của họ”, Liu Hsun viết trong tạp chí Strange Things Noted in the South vào khoảng năm 890.

Việc kinh doanh nhanh chóng trở nên tinh vi hơn. Từ thế kỷ thứ 10, những người ở nông thôn bắt đầu bẫy kiến ​​trong các tổ nhân tạo có mỡ. Chuang Chi-Yu viết vào năm 1130: “Các gia đình trồng cây ăn quả mua những con kiến ​​này từ những người bán hàng, những người làm công việc kinh doanh thu thập và bán những sinh vật đó. Họ bẫy kiến bằng cách đổ đầy mỡ vào bong bóng lợn hoặc cừu và đặt chúng vào các lỗ mở bên cạnh tổ kiến. Họ đợi cho đến khi kiến ​​di trú vào trong bong bóng rồi mang chúng đi. Đây được gọi là ‘nuôi kiến ​​cam’. ” Người nông dân gắn các bong bóng vào cây và kiến ​​sẽ bò lan sang các cây khác và xây tổ mới.

Vào thế kỷ 17, những người trồng trọt đã làm những cầu bằng tre nối giữa các cây để tăng tốc độ di cư của kiến khắp vườn cây ăn trái của họ. Những con kiến ​​chạy dọc theo những cây cầu hẹp này từ cây này sang cây khác và làm tổ “với hàng trăm nghìn con”.

Có hiệu quả không? Người trồng cam rõ ràng đã nghĩ nó hiệu quả. Một nhà chức trách, Chhii Ta-Chun, viết năm 1700, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc giữ cho cây ăn quả không bị sâu bệnh, đặc biệt là sâu bướm. “Điều cần thiết là phải loại bỏ chúng để cây cối không bị hư hại. Nhưng xử lý bằng tay gần như không hiệu quả bằng sức mạnh của kiến ​​…”

Swingle cũng ấn tượng như vậy. Tuy nhiên, bất chấp những báo cáo của ông, nhiều nhà sinh vật học phương Tây vẫn nghi ngờ. Ở phương Tây, ý tưởng sử dụng côn trùng này để tiêu diệt một loài côn trùng khác là điều mới mẻ và gây nhiều tranh cãi. Bước đột phá đầu tiên đến vào năm 1888, khi ngành công nghiệp cam non trẻ ở California đã được cứu khỏi sự tuyệt chủng nhờ loài bọ vedalia Úc. Loài bọ này là thứ duy nhất xâm nhập vào sự bùng nổ rệp sáp bông có nguy cơ tiêu diệt các loại cây có múi của bang. Nhưng, như Swingle bây giờ đã biết, “lần đầu tiên” của California không phải là lần đầu tiên. Người Trung Quốc đã là chuyên gia về kiểm soát sinh học trong nhiều thế kỷ.

Truyền thống lâu đời về kiến ​​trong các vườn cây ăn quả của Trung Quốc chỉ bắt đầu lung lay vào những năm 1950 và 1960 với sự ra đời của các loại thuốc trừ sâu hữu cơ mạnh. Mặc dù hầu hết những người trồng trái cây đã chuyển sang sử dụng hóa chất nhưng một số ít vẫn kiên trì với kiến. Những người từ bỏ kiến ​​để ủng hộ hóa chất nhanh chóng vỡ mộng. Khi chi phí tăng cao và sâu bệnh bắt đầu kháng hóa chất, những người trồng trọt bắt đầu phục hồi các đội tuần tra kiến ​​trước đây vào cuối những năm 1960. Họ có lý do chính đáng để tin tưởng vào lực lượng lao động côn trùng của họ.

Nghiên cứu vào đầu những năm 1960 cho thấy rằng miễn là có đủ kiến ​​trên cây, chúng đã thực hiện xuất sắc việc khử một số loài gây hại – chủ yếu là những loài côn trùng lớn hơn – và thành công ít hơn với những côn trùng khác. Những cây có kiến ​​vàng mọc ra nhiều lá khỏe mạnh hơn gần 20% so với những cây không có kiến. Nhiều thử nghiệm gần đây đã chỉ ra rằng những cây này cho năng suất lớn ngang với những cây được bảo vệ bằng hóa chất đắt tiền.

Một hạn chế rõ ràng của việc sử dụng kiến ​​- và một trong những lý do chính khiến các nhà khoa học phương Tây hoài nghi ban đầu – là kiến ​​vàng không làm gì để kiểm soát rệp sáp, loại côn trùng có vảy bọc sáp có thể gây hại đáng kể cho cây ăn quả. Trên thực tế, kiến ​​bảo vệ rệp sáp để đổi lấy giọt mật ngọt ngào mà rệp tiết ra. Những người trồng cam luôn phủ nhận đây là một vấn đề nhưng các nhà khoa học phương Tây cho rằng họ biết rõ hơn.

Nghiên cứu vào những năm 1980 cho thấy rằng những người trồng trọt đã đúng. Những nơi rệp sáp X sinh sôi nảy nở dưới sự bảo vệ của kiến, chúng thường bị ký sinh nhiều và điều này hạn chế tác hại mà chúng có thể gây ra.

Những người trồng cam dựa vào kiến ​​ăn thịt hơn là dùng hóa chất độc để duy trì sự cân bằng tốt hơn giữa các loài trong vườn cây ăn quả của họ. Trong khi kiến ​​đối phó với các loài côn trùng gây hại lớn hơn, các loài săn mồi khác kìm giữ số lượng các loài gây hại nhỏ hơn như rệp vảy và rệp vừng. Về lâu dài, kiến ​​ít gây thiệt hại hơn rất nhiều so với hóa chất – và chắc chắn chúng còn hiệu quả hơn cả vạ tuyệt thông.