TINJAUAN ILMIAH BLACK SOLDIER FLY DAN PELUANG PEMANFAATANNYA

(1)

TINJAUAN ILMIAH BLACK

SOLDIER FLY

DAN PELUANG

PEMANFAATANNYA

Prof. Damayanti Buchori, M.Sc, PhD

Departemen Proteksi Tanaman, Faperta Center for Transdisciplinary and

Sustainability Sciences IPB University

(2)

• Bioekologi BSF

• Pengembangan Riset BSF

Di Bidang Pertanian

• Peluang Pemanfaatan BSF di

Masa Yang Akan Datang

TINJAUAN ILMIAH BLACK

SOLDIER FLY

DAN

PELUANG

PEMANFAATANNYA: THE

KNOWN AND UNKNOWN

(3)

(4)

Evolusi BSF

Primary terrestrial lineages of the suborder Brachyera, including the infraorder Stratiomyomorpha, diversified in the early Jurassic (160 mya, 54 ).

However, the common ancestor of the Stratiomyidae family originated more recently in a radiation event during the early Cretaceous period (around 129 mya, 52 ).

The major radiation of clades in Stratiomyidae, such as Hermetiinae, is estimated to be around 60-80 mya

using molecular data 52 .

The last common ancestor of H. illucens has been

estimated to appear during the early Cenozoic (around 40 mya, 52 ).

Kim W, Bae S, Kim A, Park K, Lee S, Choi Y, Han S, Park Y, Koh Y. 2011. Characterization of the molecular features and expression patterns of two serine proteases in Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae) larvae. BMB Reports. DOI 10.5483/BMBRep.2011.44.6.387.

(5)

Morfologi BSF

• Black Soldier Fly berwarna hitam, bagian segmen basal abdomen berwarna

transparan (wasp waist) sehingga

sekilas menyerupai abdomen lebah.

• Panjang berkisar antara 15-20 mm. • Saat lalat dewasa berkembang dari

pupa, kondisi sayap masih terlipat

kemudian mulai mengembang sempurna hingga menutupi bagian toraks.

• Lalat dewasa tidak memiliki bagian mulut yang fungsional, karena lalat dewasa hanya beraktivitas untuk kawin dan bereproduksi sepanjang hidupnya.

(6)

Black soldier fly (lalat tentara hitam)

Larva Imago/ dewasa

• Larva berperan penting sebagai pengurai.

• Memakan berbagai jenis bahan organik yang membusuk.

• Larva mampu mengubah sejumlah besar biomassa

limbah menjadi protein (≥40%) dan lemak(≥30%).

Sumber: https://wiki.nus.edu.sg/

• Imago tidak memiliki alat mulut yang fungsional dan tidak memakan limbah.

• Kebutuhan nutrien lalat dewasa tergantung pada kandungan lemak yang disimpan saat masa pupa.

• Ketika simpanan lemak habis, maka lalat akan mati.

(7)

Peta distribusi BSF diseluruh dunia

Sumber: https://wiki.nus.edu.sg

• BSF berasal dari Amerika, kemudian tersebar ke wilayah tropis dan subtropis.

• Larva BSF hidup di limbah bahan organik yang membusuk, seperti kotoran hewan dan bahan tanaman (decomposer).

• Imago/ lalat dewasa sering mengunjungi tanaman berbunga dari family Asteraceae (kenikir) dan Apiaceae (wortel). Menyukai habitat yang terang, dapat ditemukan di sekitar bangunan.

Sumber: https://aggie-horticulture.tamu.edu

(8)

Siklus hidup BSF

Females lay a single clutch of eggs for three days

Pupae spend 15 days developing into flies

Larvae spend 13 – 18 days feeding on organic waste (25 to 500 mg of waste per larva per day)

500 – 900 eggs lay in organic waste and hatch in about three days

Adults mate for about 3 days after emergence

Source: http://www.freshroomslifesciences.com

• Seekor betina memerlukan waktu 20-30 menit untuk bertelur dengan jumlah

produksi telur antara 546-1.505 butir dalam bentuk massa telur (Tomberlin & Sheppard 2002). • Berat massa telur berkisar

15,8-19,8 mg dengan berat individu telur antara 0,026-0,030 mg.

• Waktu puncak bertelur

dilaporkan terjadi sekitar pukul 14.00-15.00.

• Lalat betina dilaporkan hanya bertelur satu kali selama masa hidupnya, setelah itu mati

(Tomberlin et al. 2002).

Serangga ini seakan hanya hidup untuk meninggalkan keturunan yang bermanfaat bagi manusia, yaitu menjadi salah satu solusi untuk penyelesaian masalah sampah di hidup manusia…

(9)

Taksonomi BSF

• Kingdom: Animalia (animals) • Phylum: Arthropoda (Arthropods) • Subphylum: Hexapoda (Hexapods) • Class: Insecta (Insects)

• Order: Diptera (only have a single pair of wings)

• Suborder: Brachycera (Flies) • Infraorder: Tabanomorpha

• Family: Stratiomyidae (Soldier flies)

• Subfamily: Hermetiinae

• Genus: Hermetia

• Species: Hermetia illucens (Black Soldier Fly), lalat tentara hitam

Sumber: https://uploads-ssl.webflow.com/ Sumber: https://cff2.earth.com/

Black soldier fly larvae are scavengers and thrive on many

kinds of decomposing organic matter, including algae,

carrion, compost heaps, manure, mold, plant refuse, and

the waste products of beehives.

(10)

Kenapa dinamakan Black Soldier Fly (lalat tentara hitam)?

Pselaphomyia nigripennis Ampsalis terminalis Sargus sp. Cephalochrysa lucens Hermetia myieriades Gongrosargus sp.

Alopecuroceras atripluma _{Odontomyia limbifacies}

Drosimomyia sp

Family Stratiomydae = soldier flies (their stripes were

reminiscent of gaudy/military uniforms)

in 1912, Professor L.C. Maill in The Natural History of Aquatic Insects,

“From the back of the thorax two spines stand out towards the abdomen (this is a characteristic of adults in the genus Stratiomys), and hence the name (Stratiomys), which means the ‘Armed Fly’”.

Two common genera:

1. Stratiomys (the bulky, yellow and black adults) 2. Odontomyia (the trimmer, green and black flies)

Sumber: https://uwm.edu/field-station/soldier-fly/

Ptecticus sp.

Kirk-Spriggs, A.H. & Sinclair, B.J. (eds). 2017. Manual of Afrotropical Diptera. Volume 2. Nematocerous Diptera and lower Brachycera. Suricata 5. South African National Biodiversity Institute, Pretoria; pp. 919–979.

(11)

Mengenal lebih dekat berarti memahami

beberapa hal mendasar, termasuk

terminologi yang sudah baku dipakai dalam

peristilahan Entomologi

• Apakah Bahasa Indonesia yang baku

sudah ada? Belum. Lalat Tentara

Hitam belum masuk dalam Buku

Nama Umum Serangga (Perhimpunan

Entomolgi Indonesia).

• Kamus Istilah Entomologi:

• Maggot: belatung/tempayak-larva

berbentuk cacing; larva nirtungkai tanpa

kapsul kepala yang berkembang baik;

larva dipteran tingkat tinggi

• Scavengers, detritivores,decomposers

Ada yang mengatakan: maggot bukan belatung, karena

belatung makan bangkai

Jadi Bagaimana? Possible confusion karena istilah baku

tidak diikuti

(12)

Mari kita lihat: Peran serangga

Sumber: https://dpkp.jogjaprov.go.id/

Sumber: http://www.arc.agric.za/

1.Herbifor

:

pemakan tumbuhan. Dapat

berperan sebagai hama, ataupun pengendali gulma tertentu. Spodoptera frugiperda Cecidochares connexa Sumber: https://www.greeners.co/ https://s3-ap-southeast-1.amazonaws.com/ Tomcat/Paederus littoralis Parasitoid larva

2. Karnifor

: pemakan serangga lain.

Dapat berperan sebagai predator ataupun parasitoid. Sumber: https://media.greenmatters.com/ Sumber: https://media.greenmatters.com/

3. Polinator

:

penyerbuk Sumber: https://biologydictionary.net// Belatung (Diptera: Calliphoridae)

Black soldier fly (Diptera: Stratiomyidae)

https://www.idhsustainabletrade.com/

4. Scavenger and

Detritovores

:

pemakan bangkai

(13)

Lalu, bagaimana peran BSF sebagai

detritivores?

(14)

Tingkat trophic BSF sebagai detritivores

“Decomposers feed on dead things. They perform a valuable service as Earth’s cleanup crew.

Without decomposers, dead leaves, dead insects, and dead animals would pile up everywhere. Imagine what the world would look like!” –National

Geographic-Producers

Herbivores

Carnivores

Omnivores

Decomposers &

Detritivores

(15)

Schematic diagram of the BSF treatment system

Martenat A, Diener S, Zurbrügg C. 2018. Black soldier fly biowaste treatment – Assessment of global warming potential. Waste Management. 84: 173-181. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.11.040

Tahapan penting dalam proses dekomposisi

Decomposition

Physical

Chemical

Leaching

Fragmentation

Catabolism

Humification

Mineralisation

(16)

Lalu, apakah BSF berpotensi sebagai hama?...

Hama: Serangga yang

menyebabkan kerugian

ekonomi

Selama BSF tidak

menyebabkan kerugian

ekonomi, maka BSF

bukan hama (BSF bukan

(17)

Apa itu Hama?

Sumber: https://s3-ap-southeast-1.amazonaws.com/

Sumber: https://www.syngenta.co.id/

Sumber: https://.arcpublishing.com/

Sumber: https://res-2.cloudinary.com/

Hewan yang berpotensi menjadi

hama bisa dari jenis serangga, moluska, tungau, tikus, burung,

atau mamalia besar. Hama dalam arti luas:

semua bentuk gangguan baik

pada manusia, ternak

maupun tanaman.

Kehadiran dan aktivitas hama pada tanaman berinterferensi

dengan kepentingan manusia.

Hama dalam arti sempit: berkaitan dengan kegiatan budidaya

tanaman, yaitu semua hewan yang

mengganggu atau merusak tanaman dan menyebabkan kerugian secara ekonomi.

(18)

Bagaimana peran spesies lain dari genus Hermetia ?

H. illucens dan H. fenestrata dapat berkembang di

berbagai bahan organik, dari kotoran dan daging yang membusuk, hingga buah dan sayuran, mulai dari pisang, hingga sisa-sisa manusia, dan kotoran hewan.

• Salah satu penelitian melaporkan, terdapat larva H. illucens dan H.

fenestrata di sarang lebah Geniotrigona

thoracica (Hymenoptera: Apidae)/

stingless bee.

• Keberadaan kedua jenis larva ini diduga kuat karena kondisi koloni lebah yang sekarat.

• Sarang lebah membusuk dan menghasilkan bau "asam" melalui metabolisme ragi dan/atau bakteri.

• Oleh karena itu, spesies Hermetia tertarik pada substrat untuk mencari lokasi

oviposisi, sehingga keberadaan Hermetia bukan karena parasitisme pada larva lebah, tetapi hanya kolonisasi sumber

daya yang membusuk. _{fenestrata (bottom) in dorsal view}Hermetia illucens (top) and H.

Detail of the thorax [green arrow (median occipital sclerite); blue arrow (postalar callus)] and head [red arrow (compound eyes)] of the adult (a) H.

illucens and (b) H. fenestrata.

Ivorra T, Hauser M, Low VL, Tomberlin JK, Aliah NAN, Cammack JA, Heo CC. 2020. Hermetia illucens and Hermetia fenestrata (Diptera: Stratiomyidae) Colonization of “Spoiled” Stingless Bee Geniotrigona thoracica (Hymenoptera: Apidae) Hives in Malaysia. Insects. 11 (737). doi:10.3390/insects11110737

(19)

• Larva lalat tentara hitam memiliki tipe mulut

kuat yang memungkinkan mereka untuk

menghancurkan dan melahap limbah (

The

mouthparts resemble a “tunnel boring

machine”, where the hypopharynx

separates finer organic particles from

coarser and inorganic ones)

.

• Mereka mampu mencerna senyawa organik sebelum senyawa tersebut sempat

membusuk, sehingga langsung menghilangkan bau limbah.

• Sistem pencernaan larva lalat tentara hitam hanya menyisakan sebagian kecil dari berat dan volume limbah aslinya.

• Kemampuan larva memakan sampah organik disebabkan adanya bakteri selulotik dalam ususnya yang menghasilkan enzim selulase yang berperan dalam hidrolisis selulosa.

Mengapa larva BSF berperan penting sebagai dekomposer?...

(20)

PENGEMBANGAN RISET BSF DI

BIDANG PERTANIAN

• Kim W, Bae S, Kim A, Park K, Lee S, Choi Y, Han S, Park Y, Koh Y. 2011. Characterization of the molecular features and expression patterns of two serine proteases in Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae) larvae. BMB Reports. DOI 10.5483/BMBRep.2011.44.6.387.

• Ivorra T, Hauser M, Low VL, Tomberlin JK, Aliah NAN, Cammack JA, Heo CC. 2020. Hermetia illucens and Hermetia fenestrata (Diptera: Stratiomyidae) Colonization of “Spoiled” Stingless Bee Geniotrigona thoracica (Hymenoptera: Apidae) Hives in Malaysia. Insects. 11 (737). doi:10.3390/insects11110737

• Lecocq A, Joosten L, Schmitt E, Eilenberg J, Jensen AB. 2020. Hermetia illucens adults are susceptible to infection by the fungus Beauveria bassiana in laboratory experiments. Journal of Insects as Food and Feed. 7(1): 63-68.

• Erickson MC, Islam M, Sheppard C, Liao J, Doyle MP. 2003. Reduction of Escherichia coli O157:H7 and Salmonella enterica Serovar Enteritidis in Chicken Manure by Larvae of the Black Soldier Fly. Journal of Food Protection. 67 (4): 685–690

• Devic E, Maquart PO. 2015. Dirhinus giffardii (Hymenoptera: Chalcididae), parasitoid affecting Black Soldier Fly production systems in West Africa. Entomologia. 3:284.

• Maquart po, Willems J, Devic É. 2020. Dirhinus giffardii (Hymenoptera, Chalcididae), affecting Black Soldier Fly (Hermetia illucens) (Diptera, Stratiomyidae) production systems in Tanzania, review on its hosts and notes on its worldwide repartition. Bulletin de la Société entomologique de France. 125 (2) : 167-172. https://doi.org/10.32475/bsef_2114.

• Bradley SW. Booth DC, Sheppard DC. 1984. Parasitism of the Black Soldier Fly by Trichopria sp. (Hymenoptera: Diapriidae) in Poultry Houses. Environ. Entomol. 13: 451-454.

(21)

No Title Year 1 The puzzling mitochondrial phylogeography of the black soldier fly (Hermetia illucens),

the commercially most important insect protein species. 2020

2 Transgenic expression of antimicrobial peptides from black soldier fly enhance

resistance against entomopathogenic bacteria in the silkworm, Bombyx mori. 2020 3 Seaweed-fed black soldier fly (Hermetia illucens) larvae as feed for salmon aquaculture:

assessing the risks of pathogen transfer. 2019

4 _{Optimization of black soldier fly (Hermetia illucens) artificial reproduction.} ₂₀₁₉ 5 Description of Eniacomorpha hermetiae Delvare sp. n.(Hymenoptera, Chalcidoidea,

Chalcididae) a pupal parasitoid of Hermetia illucens (L.)(Diptera, Stratiomyidae), and a potential threat to mass production of the fly as a feed supplement for domestic

animals. 2019

6 Insects for income generation through animal feed: effect of dietary replacement of soybean and fish meal with black soldier fly meal on broiler growth and economic

performance. 2018

7 _{Oviposition Activity of Black Soldier fly (Hermetia illucens) under Artificial Illumination.} ₂₀₁₇ 8 Dirhinus giffardii (Hymenoptera: Chalcididae), parasitoid affecting black soldier fly

production systems in West Africa. 2015

9 Bioaccumulation of heavy metals in the black soldier fly, Hermetia illucens and effects

on its life cycle. 2015

10 To assess the impact of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae on faecal reduction in

pit latrines. 2014

11 Recombinant expression and enzyme activity of chymotrypsin-like protease from Black

Soldier Fly, Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae). 2012

12 Parasitism of the black soldier fly by Trichopria sp.(Hymenoptera: Diapriidae) in poultry

(22)

• Hermetia illucens, which is capable of efficiently converting a wide variety of organic

materials, from food waste to manure, into insect biomass. They can be grown and

harvested without dedicated facilities and are not pestiferous. Their larvae are 42%

crude protein and 29% fat, although they are higher in saturated fats than most

insects. They do not concentrate pesticides or mycotoxins. They are already

grown and recommended for use as animal feed, but with regional legal restrictions

on how this is done. For commercial use in human foods, larvae could potentially be

milled and converted into a textured protein with a strong flavor. Their biggest

advantage over other insects is their ability to convert waste into food,

generating value and closing nutrient loops as they reduce pollution and costs. This

general advantage is also their greatest disadvantage, for the social stigmas

and legal prohibitions against eating organisms that eat waste are added to

extant taboos facing insect consumption.

• Tomberlin, JK et al., 2005. Black Soldier Fly (Diptera: Stratiomyidae) Colonization

of Pig Carrion in South Georgia. J Forensic Sci, Jan. 2005, Vol. 50, No. 1: 1-2

(23)

Basil shape (A), endospore+ (B), catalase+ (C)

Bacillus sp. On CMC medium (1000x)

Bakteri selulotik yang ditemukan di dalam larva BSF

• Bakteri selulotik yang bersimbiosis dengan larva BSF dalam usus serangga, mampu

mendegradasi dan memetabolisme selulosa menjadi asetat, hidrogen dan karbondioksida. • Bakteri kemudian mengeksploitasi H₂ dan CO₂ untuk membentuk asam asetat tambahan. • Ada juga metanogen dapat menggunakan H₂ dan CO₂ untuk membentuk metana dan

transfer hidrogen antar spesies untuk menghilangkan kelebihan hidrogen, yang dapat menjadi racun bagi organisme pada konsentrasi yang lebih tinggi (Ohkuma, 2003).

Supriyatna, A., & Ukit, U. (2016). Screening and Isolation of Cellulolytic Bacteria from Gut of Black Soldier Flays Larvae (Hermetia illucens) Feeding with Rice Straw. Biosaintifika: Journal of Biology & Biology Education, 8(3), 314-320.

(24)

Jenis sampah yang bisa diuraikan

larva BSF…..

• Bahan organik dengan kandungan air sebanyak 60% sampai 90% dan dengan ukuran partikel yang spesifIk dapat dicerna dengan baik oleh larva BSF.

• Larva sangat bergantung pada mikroorganisme simbiotik yang menghancurkan struktur sel dan menyediakan nutrisi bagi larva.

• Jika kualitas pakan dibawah optimal, waktu perkembangan larva akan semakin lama, dan

berat tubuh akhir larva akan lebih rendah. Sumber: https://www.aquaculturealliance.org/

(25)

Sumber: https://www.aquaculturealliance.org/

Limbah hewan ternak (ayam dan babi) di Amerika Sekitar dapat diuraikan dengan cepat

oleh larva BSF hingga mencapai 75 %.

• Salah satu daerah di Indonesia, Desa Sokawera, Kecamatan Cilongok, Banyumas, Jawa Tengah, mendapat julukan sebagai “kampung laler” karena sebagian besar warga di dusun tersebut membudidayakan BSF untuk meningkatkan pendapatan dan menangani masalah sampah. • Sebanyak 1 kg larva BSF, mampu mengurai 1 kg sampah organik.

(26)

Penurunan populasi Salmonella

Enteritidis pada pengujian kotoran

ayam yang mengandung larva BSF. Penurunan populasi E. coli oleh larva BSF

pada kotoran sapi, ayam, dan babi.

Penggunaan larva BSF untuk mengurangi populasi patogen dalam kotoran yang

akan digunakan sebagai pupuk kandang

Erickson MC, Islam M, Sheppard C, Liao J, Doyle MP. 2003. Reduction of Escherichia coli O157:H7 and Salmonella enterica Serovar Enteritidis in Chicken Manure by Larvae of the Black Soldier Fly. Journal of Food Protection. 67 (4): 685–690.

(27)

Tantangan budidaya BSF:

Musuh Alami

(28)

Musuh alami: Parasitoid, Predator,

Patogen

(29)

Parasitoid

Dirhinus giffardii Silvestri resting on a leaf, in the Table Mountain

Devic E, Maquart PO. 2015. Dirhinus giffardii (Hymenoptera: Chalcididae), parasitoid affecting Black Soldier Fly production systems in West Africa. Entomologia. 3:284.

Maquart po, Willems J, Devic É. 2020. Dirhinus giffardii (Hymenoptera, Chalcididae), affecting Black Soldier Fly (Hermetia illucens) (Diptera, Stratiomyidae) production systems in Tanzania, review on its hosts and notes on its worldwide repartition. Bulletin de la Société entomologique de France. 125 (2) : 167-172. https://doi.org/10.32475/bsef_2114.

List of known hosts of Dirhinus giffardii Silvestri

(Sumber: Maquart et al. 2020)

Dirhinus giffardii specimens collected in Hermetia illucens pupae in Ghana, showing different stages of development (from left to

right, one adult, two pupae and two larvae).

Dirhinus giffardii Silvestri, 1913

(Hymenoptera: Chalcididae), berasal dari Nigeria, Afrika, merupakan

parasitoid

pupa

dan menjadi mampu mengurangi

kemunculan imago BSF hampir 72% (Devic & Maquart 2015).

(30)

Parasitoid

Eniacomorpha hermetiae Delvare

(Hymenoptera: Chalcididae)

Parasitoid ini dapat berdampak

negatif pada perbanyakan

massal BSF di lapangan.

(Delvare et al. 2019)

Merupakan

parasitoid pupa

.

Ditemukan dan dipelihara dari pupa BSF

di Afrika, dan sudah berhasil

(31)

Parasitoid

Trichopria sp. (Hymenoptera: Diapriidae)

Sumber: https://v3.boldsystems.org/

Monthly incidence of parasitism of H. illucens pupae by Trichopria sp. at two poultry houses in

Cook and Berrien Counties, Ga., August 1981 through September 1982.

Monthly percent adult emergence of H.

illucens pupae collected at two poultry

houses in Cook and Berrien Counties, Ga., August 1981 through September 1982.

Pada tahun 1984, dilaporkan sebanyak 12.8% pupa BSF

ditemukan terparasit oleh parasitoid Trichopria sp. di wilayah Cook dan Berrien.

(32)

Entomopathogen

Beavueria bassiana

Hasil penelitian Lecocq et al. (2020) melaporkan, lama hidup

imago BSF semakin rendah dengan semakin meningkatnya

konsentrasi B. bassiana.

Lecocq A, Joosten L, Schmitt E, Eilenberg J, Jensen AB. 2020. Hermetia illucens adults are susceptible to infection by the fungus Beauveria bassiana in laboratory experiments. Journal of Insects as Food and Feed. 7(1): 63-68.

Perlakuan B. bassiana secara signifikan menurunkan jumlah

(33)

Entomopathogen

Nematoda entomopatogen

Tourtois et al. (2017) melaporkan,

• Larva BSF cukup rentan terhadap beberapa nematoda entomopatogen seperti

Heterorhabditis bacteriophora, Steinernema carpocapsae, Steinernema feltiae dan Steinernema riobrave.

• Perlakuan “luka” pada larva BSF dapat meningkatkan angka kematian pada larva karena adanya infeksi oleh nematode entomopatogen.

Tourtois, J., Ali, J. G., & Grieshop, M. J. 2017. Susceptibility of wounded and intact black soldier fly Hermetia illucens (L.) (Diptera: Stratiomyidae) to entomopathogenic nematodes. Journal of

(34)

Predator

Sumber: https://cdn.pixabay.com/ _{Sumber: https://intisari.grid.id/}

Sumber: https://cdn-2.tstatic.net/

Beberapa jenis predator larva BSF, antara lain kadal, cicak, burung dan tikus (Caruso et al. 2013)

Sumber: https://asset.kompas.com/

Caruso D, Devic E, Subamia I W, Talamond P, Baras E. 2013. Technical Handbook of Domestication and Production of Diptera Black Soldier Fly (BSF) Hermetia Illucens, Stratiomydae. Bogor (ID): IPB Press.