La cerca d'alternatives sostenibles als pesticides químics és un dels grans reptes de lagricultura moderna. Anys d'ús intensiu d'insecticides i herbicides han permès alimentar una població mundial creixent, però també han deixat una empremta preocupant a l'aigua, la biodiversitat i la salut humana. Per això, qualsevol tecnologia que permeti reduir la dependència d'aquestes substàncies, mantenint la productivitat dels cultius, es mira amb molt d'interès.
En aquest context, el control de plagues mitjançant vibracions i ultrasons ha passat de ser gairebé una curiositat científica a perfilar-se com una eina real dins del maneig integrat de plagues. Des de dispositius que imiten els senyals vibratoris que usen els insectes per reproduir-se fins a emissors d'ultrasons que simulen la presència de depredadors, les investigacions recents estan demostrant que es pot “parlar l'idioma” de les plagues per atraure-les, confondre-les o foragitar-les, i tot això sense ruixar el camp de productes químics.
Per què l'agricultura cerca alternatives als pesticides
La agricultura intensiva moderna és inevitablement agressiva amb l'entorn, perquè es basa a afavorir una única espècie cultivada davant de qualsevol competidor: males herbes, insectes, fongs o petits mamífers. Amb la mecanització i la necessitat de produir més per hectàrea, la solució ràpida van ser els pesticides, que durant dècades han estat aliats imprescindibles per assegurar les collites.
Tot i això, l'ús massiu d'aquestes substàncies ha generat problemes ambientals i sanitaris molt seriosos: contaminació d'aqüífers, dany a fauna no objectiu (incloent pol·linitzadors com abelles i borinots), aparició de resistències en moltes plagues i riscos per a la salut de les persones exposades. És el típic “arma de doble tall”: ajuden a produir aliments, però alhora ens poden estar passant factura.
Aquesta situació ha impulsat el desenvolupament de solucions biològiques com a biofertilitzants i biopesticides, basades en microorganismes o insectes benèfics que competeixen o ataquen les plagues. Encara que són un avenç important, encara no aconsegueixen substituir completament els agroquímics sense perdre eficàcia, sobretot en sistemes altament intensius.
Per això l'interès per estratègies innovadores com el control físic o comportamental de plagues mitjançant vibracions, que permet interferir en la comunicació dels insectes o simular la presència de depredadors, reduint danys sense deixar residus tòxics a l'ambient.
El paper de les vibracions i els ultrasons en la comunicació de les plagues
Moltes plagues agrícoles utilitzen vibracions i senyals acústics per orientar-se, trobar parella o detectar depredadors. Algunes espècies es comuniquen a través de vibracions transmeses per les plantes (per les tiges i fulles), mentre que altres recorren a ultrasons emesos a l'aire, inaudibles per a l'ésser humà però perfectament reconeixibles per altres animals.
En el cas dels xinxes xucladors de grans, importants plagues de soja, blat de moro, blat i fesol, s'ha demostrat que combinen dos sistemes: a llarga distància, fins al voltant de 100 metres, utilitzen feromones per atraure possibles parelles. Quan ja són més a prop, canvien de canal i comencen a emetre senyals vibratoris a través de la planta per indicar la seva posició exacta, un missatge que vindria a ser una cosa així com “estic aquí, vine cap a mi”.
Aquestes vibracions viatgen pel cos de la planta, que actua com un autèntic “cable” natural que transmet el senyal. El curiós és que a un mateix senyal poden respondre tant diverses femelles com altres mascles, de manera que el “diàleg vibratori” en un cultiu pot ser força complex.
En altres plagues, com arnes nocturnes del gènere Spodoptera, el protagonisme el tenen els ultrasons. Aquestes papallones són presa habitual de les ratapinyades, que les localitzen precisament gràcies a l'ecolocació ultrasònica. Elles, alhora, han desenvolupat amb l'evolució una sèrie de respostes acústiques que poden confondre l'ecolocació de les ratapinyades o ajudar-los a detectar la seva presència a temps per escapar-se. És a dir, hi ha una autèntica “guerra acústica” al cel nocturn.
Comprendre aquests sistemes de comunicació ha permès als investigadors plantejar una idea molt potent: si sabem què senten i com es comuniquen les plagues, podem crear dispositius que imitin, alterin o bloquegin aquests senyals per manejar-los a favor nostre.
El dispositiu brasiler que utilitza microvibracions per atraure xinxes
Un dels avenços més cridaners en el control de plagues per vibracions ve de Brasil, on un equip de la Empresa Brasilera de Recerca Agropecuària (Embrapa) i de la Universitat de l'Estat de Mato Grosso ha desenvolupat un dispositiu electrònic capaç de reproduir els senyals vibratoris que utilitzen els xinxes xucladors de grans en la seva fase reproductiva.
La tecnologia es basa en anys d'observació del comportament reproductiu d'aquests insectes. Els científics van analitzar les freqüències concretes de les vibracions que emeten quan busquen parella i van aconseguir registrar-les, emmagatzemar-les i reproduir-les de forma controlada amb un prototip electrònic que s'acobla a paranys al camp.
Aquests paranys combinen dos tipus d'esquer: feromones sintètiques, que actuen a llarga distància per atraure els xinxes per l'“olor”, i un petit dispositiu vibrador que imita les senyals vibratoris exactes que els insectes interpreten com una trucada d'aparellament. El resultat és una mena de “senyal fals” que concentra els insectes al parany en lloc de dispersar-se pel cultiu.
Segons el biòleg Raúl Alberto Laumann, del Laboratori de Semioquímics de Recursos Genètics i Biotecnologia d'Embrapa, l'ús conjunt de vibracions i feromones permet no només capturar xinxes, sinó també obtenir una informació molt precisa sobre la densitat i la distribució espacial de les poblacions de la plaga a la parcel·la.
Als assaigs de camp que s'estan realitzant, les trampes amb el dispositiu es col·loquen aproximadament cada cinc hectàrees. Posteriorment es recompten els insectes capturats a cada punt i, mitjançant models matemàtics, s'estima la densitat real de la plaga en el conjunt del cultiu. Aquest enfocament converteix els paranys vibratoris en una eina de monitoratge fi, clau per decidir quan i com intervenir.
Avantatges i potencial del control de xinxes amb vibracions
Els xinxes i les erugues són dues de les plagues més perjudicials en soja i altres cultius de gra. Mentre que per controlar erugues s'utilitzen, entre altres, plantes transgèniques i microorganismes entomopatògens, el control de xinxes segueix descansant en gran mesura en els insecticides químics. Per això trobar mètodes alternatius, menys agressius i més segurs per al medi ambient i la salut humana, sigui un desafiament estratègic.
El dispositiu vibratori brasiler apunta precisament en aquesta direcció. El seu gran atractiu és que podria convertir-se en una alternativa real als insecticides convencionals, o almenys reduir significativament el seu ús, en integrar-se en programes de maneig integrat de plagues. Els paranys servirien tant per monitoritzar com per disminuir les poblacions de xinxes fins a nivells per sota del llindar de dany econòmic.
A més, es tracta d'una tecnologia altament específica per a la plaga objectiu. A diferència d'un insecticida d'ampli espectre, que pot arrasar també amb insectes benèfics com depredadors naturals o pol·linitzadors, les vibracions i feromones estan dirigides únicament als xinxes xucladors de grans que reconeixen aquests senyals. Així, es minimitza l'impacte sobre la fauna auxiliar.
Segons els resultats preliminars difosos per l'equip d'Embrapa, l'ús combinat de feromones sintètiques i de vibracions ha permès reduir clarament la presència de xinxes als camps d'assaig, i tot això sense interferir en l'activitat d'insectes beneficiosos com abelles o borinots. En un escenari en què la FAO estima que les plagues poden provocar fins a un 40% de reducció de la producció agrícola mundial, qualsevol avenç en aquest sentit té un gran pes econòmic i ecològic.
La patent d'aquesta tecnologia es va presentar a finals del 2023 a l'Institut Nacional de Propietat Industrial del Brasil i, per ara, encara no està disponible comercialment. Els investigadors busquen socis industrials, especialment empreses dedicades al desenvolupament de trampes automatitzades, amb l'objectiu d'escalar la fabricació i portar aquests dispositius al mercat agrícola.
Els reptes d'aplicar les microvibracions a gran escala
Tot i l'entusiasme que genera aquesta innovació, també s'han plantejat dubtes raonables sobre la seva viabilitat a gran escala. L'entomòleg José Maurício Simões Bento, expert en ecologia química i comportament d'insectes de la Universitat de São Paulo, valora molt positivament el treball d'Embrapa, especialment la identificació precisa de les freqüències vibratòries utilitzades pels xinxes.
No obstant això, Simões apunta que la gran incògnita és com replicar aquest sistema en plantacions que abasten centenars de milers d'hectàrees, com passa amb la soja al Brasil, que supera els 45 milions d'hectàrees cultivades. La instal·lació de dispositius en un nombre suficient de punts podria ser costosa i logísticament complexa, i encara no és clar quin seria l'equilibri òptim entre cost de la tecnologia i reducció de danys.
Un altre aspecte tècnic important és que la comunicació vibratòria dels xinxes es produeix a través de la planta, no directament a l'aire. Perquè el senyal es transmeti eficaçment, el dispositiu ha d'estar connectat a la planta oa una estructura que permeti difondre la vibració pel teixit vegetal. Això planteja preguntes com: n'hi ha prou amb col·locar un dispositiu per trampa?, cal acoblar-lo a una planta concreta?, com canvia la propagació segons la densitat del cultiu?
Laumann i el seu equip proposen resoldre part d'aquests desafiaments mitjançant el ús de models matemàtics que relacionin les captures a les trampes amb la densitat real de la plaga, evitant així haver de cobrir cada planta amb un dispositiu. A més, plantegen integrar aquesta tecnologia amb altres mètodes de control biològic, com l'ús de parasitoides d'ous de xinxes, que s'alimenten i desenvolupen dins dels ous de la plaga, reduint encara més la seva població.
Si s'avança en l'automatització del recompte d'insectes capturats, cosa que també s'està treballant, els paranys vibratoris es podrien transformar en una eina clau dins del maneig integrat de plagues, notificant en temps gairebé real a l'agricultor sobre els nivells de xinxes a cada zona de la finca i facilitant així decisions de control molt més ajustades i puntuals.
Ultrasons per espantar arnes i altres plagues aèries
Més enllà de les vibracions transmeses per les plantes, un altre front molt actiu de recerca és el ús d'ultrasons per dissuadir insectes nocius. Un treball recent publicat a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) per un equip japonès ha mostrat resultats especialment prometedors davant de arnes del gènere Spodoptera, grans plagues en cultius com maduixes, cebes, tomàquet i moltes altres hortalisses.
Sota la direcció de l'investigador Ryo Nakano, de la Universitat de Nagoya, es van realitzar assajos a camps i hivernacles de maduixes i cebes on es van instal·lar emissors ultrasònics cilíndrics, capaços d'irradiar so en 360 graus. Aquests dispositius imitaven els ultrasons que emeten els ratpenats, depredadors naturals de les arnes nocturnes.
Els científics es van centrar a ajustar amb precisió la durada, la freqüència i la intensitat dels senyals ultrasònics per aconseguir la màxima eficàcia de repulsió. Els resultats van mostrar que, quan els dispositius s'activaven des del vespre fins al clarejar (període d'activitat d'aquestes arnes), es reduïa de forma notable el vol de les femelles i, sobretot, el seu posta d'ous sobre els cultius.
Això és crucial perquè moltes espècies com Spodoptera littoralis (rosquilla negra) o Spodoptera exigua (rosquilla verda o cuc soldat) causen la major part dels danys durant la fase larvària. Si s'evita que les femelles dipositin els seus ous al cultiu, es talla d'arrel el problema, reduint dràsticament les poblacions de larves que devoren fulles i fruits.
L'entomòleg Miguel Ángel Miranda Chueca, catedràtic de Zoologia a la Universitat de les Illes Balears, considera que aquest enfocament té bases científiques sòlides, ja que s'aprofita un llenguatge acústic (el dels ultrasons) que aquestes papallones utilitzen de forma natural per relacionar-se amb els seus depredadors. Per a ell, aquest tipus de tecnologia es pot consolidar com un nou mètode de control dins un esquema de maneig integrat de plagues.
Limitacions dels ultrasons davant d'altres plagues habituals
Encara que els resultats amb arnes del gènere Spodoptera són molt prometedors, els experts coincideixen que no es pot generalitzar l'eficàcia dels ultrasons a qualsevol plaga. Cada espècie té la seva pròpia biologia sensorial i no totes fan servir vibracions o ultrasons per comunicar-se o detectar amenaces.
Un exemple clar és la mosca de la fruita (Ceratitis capitata), una de les plagues més importants en fruiters de tot el món. Segons expliquen els especialistes, aquest insecte no utilitza ultrasons com a canal de comunicació rellevant, cosa que complica molt trobar una freqüència i un “missatge acústic” que li provoqui rebuig o fugida. Sense aquesta base biològica, és pràcticament impossible dissenyar un sistema sonor veritablement eficaç.
Una cosa semblant passa amb plagues d'interior com les paneroles, davant de les quals existeixen al mercat aparells que asseguren repel·lir-les mitjançant ultrasons. Per a investigadors com Miranda Chueca, aquests productes no tenen sentit des del punt de vista biològic, perquè les paneroles no usen aquest tipus de senyals de manera que es pugui aprofitar per espantar-los de manera sostinguda.
En el cas dels mosquits, la teoria té una mica més de base, ja que sí que utilitzen sons en el seu comportament reproductiu (per exemple, el brunzit característic de les ales per atraure les femelles). Tot i això, els estudis disponibles indiquen que reproduir aquests sons no té un efecte clar de repulsió, i per ara no s'ha identificat un patró ultrasònic que aconsegueixi allunyar-los de forma consistent en condicions reals.
Un altre camp en què s'han provat ultrasons és el control de rosegadors com rates, ratolins o talpons, especialment en moments de plagues agrícoles intenses. Sabem que aquests animals poden comunicar-se mitjançant sons d'alta freqüència, per exemple per seguici o defensa territorial, i això ha portat a dissenyar dispositius suposadament repel·lents. Tot i això, l'evidència científica apunta que l'efecte és com a molt temporal: un soroll nou pot espantar inicialment, però amb el temps els animals tendeixen a acostumar-se, igual que ens passa a les persones amb un so molest constant.
Impacte ecològic i “contaminació acústica” al camp
Una qüestió que no es pot passar per alt és el impacte ecològic que poden tenir les emissions d'ultrasons i vibracions artificials en un ecosistema agrícola. Encara que la intenció sigui només foragitar o atraure determinades plagues, la veritat és que molts altres organismes comparteixen aquest entorn i es poden veure afectats per aquests senyals.
Els mateixos autors de l'estudi japonès a PNAS reconeixen que un ús extensiu d'aquests dispositius en pot generar una certa “contaminació acústica” per a altres espècies. Encara que els ultrasons no siguin audibles per a l'ésser humà, sí que ho són per a molts animals, i podrien interferir en la seva comunicació o comportament si no s'utilitzen de manera controlada.
Per exemple, la simulació contínua d'ultrasons de ratpenats pensada per espantar arnes podria afectar també altres papallones nocturnes no perjudicials oa insectes que formen part de la dieta d'aus o altres depredadors. En modificar el comportament de les preses, es pot alterar indirectament tota una cadena alimentària que ja de per si està força tensionada en sistemes agrícoles intensius.
En un medi tan humanitzat com l'agrícola, qualsevol intervenció, per benintencionada que sigui, té conseqüències a l'entorn. Per això, abans d'implementar a gran escala solucions basades en vibracions o ultrasons, els entomòlegs insisteixen en la necessitat estudiar millor aquests possibles efectes col·laterals i valorar si són assumibles en comparació amb els danys que es pretén evitar.
La clau estarà a trobar un equilibri entre eficàcia i respecte ecològic: utilitzar els senyals mínims necessaris, en els moments i llocs precisos, i combinar aquestes eines amb altres estratègies (biocontrol, maneig de l'hàbitat, varietats resistents, etc.) per reduir al màxim l'ús de químics sense generar problemes invisibles nous.
Al final, el control de plagues amb vibracions i ultrasons s'està consolidant com un camp d'innovació molt potent dintre de l'agricultura sostenible. Les trampes vibratòries per a xinxes de gra, capaces d'atreure'ls mitjançant feromones i microvibracions reproduïdes electrònicament, obren la porta a un control específic i menys dependent d'insecticides, mentre que els emissors ultrasònics inspirats en els ratpenats mostren que és possible “enganyar” les arnes com Spodoptera. Tot i que encara queden reptes per resoldre quant a escalabilitat, cost, limitacions segons l'espècie i possibles efectes sobre altres formes de vida, tot apunta que aquestes tecnologies s'integraran progressivament als programes de maneig integrat de plagues, oferint als agricultors una eina més per protegir els seus cultius sense castigar tant el medi ambient ni comprometre la salut dels qui treballen.
