Валерий Балаян - Химический язык насекомых
Растения рода страстоцвет часто страдают от гусениц бабочки геликониус, которые объедают листья. Прежде чем выбрать растение, подходящее для откладывания в него яиц, бабочки порхают над ним, постукивая усиками-«антеннами» по листьям, словно врач, выслушивающий больного. Затем насекомые садятся на избранный лист и начинают барабанить по нему передними лапками, снабженными хеморецепторами. Если в результате такого выстукивания бабочка обнаружит, что в данный лист уже отложены яйца особи ее же вида, то она полетит на поиски другого листа. Энтомологи обнаружили, что по меньшей мере у одного из видов страстоцвета на многих листьях встречаются небольшие вздутия, которые и по размеру, цвету и форме очень напоминают яйца бабочки геликониус. Самки геликониус садились на эти растения, и, обманутые фальшивыми яйцами, улетали в поисках незанятых листьев.
Защитные яды растений
Миллионы лет складывались удивительные взаимоотношения в живой природе. В результате длительной эволюции растения постепенно совершенствовали оружие самозащиты, а насекомые «изобретали» новые средства нападения. Под натиском полчищ летающих и ползающих «обжор» облачились в крепкий панцирь листья и стебли, появились колючие волоски на различных органах растений. Арсенал химического оружия пополнялся ядовитыми и отпугивающими веществами, действующими на насекомых через рецепторы вкуса и обоняния.
Выдающийся русский ученый, лауреат Нобелевской премии И. И. Мечников рассматривал эти свойства растений как проявление приспособительных ответных реакций, которые возникли и развивались в процессе эволюции живой природы. Еще более 70 лет назад он высказал предположение: «Растения защищаются своими устойчивыми оболочками и выделениями». Однако прошло много лет, прежде чем ученые смогли выяснить механизм действия химической защиты растений и подтвердить правильность гипотезы великого биолога.
Характерная черта настоящего ученого — постоянный научный поиск. Рабочий день его не ограничивается временем, проведенным в лаборатории. Не только за микроскопом и приборами, но и в обыденной жизни пытливый ум научного работника постоянно подмечает явления природы, анализируя их и связывая с исследуемой проблемой. Ученый — не только подвижник науки, но прежде всего добрый, отзывчивый, простой в обращении человек, интересный собеседник, умеющий внимательно выслушать чужое мнение.
Всеми вышеперечисленными достоинствами обладал замечательный ученый-эмбриолог, лауреат Государственной премии СССР, Герой Социалистического Труда профессор Б. П. Токин — создатель фитонцидной теории.
После многолетнего планомерного изучения летучих соединений высших растений он доказал, что многие из них способны выделять летучие вещества, обладающие антибиотическими свойствами. Эти вещества ученый назвал фитонцидами (fito — по-гречески «растение», cido — по латыни «убиваю»).
Природа их действия разнообразна: они способны тормозить развитие и убивать бактерии, простейших и микроскопические грибы, отпугивать насекомых-вредителей.
Для примера приведем описание одного эксперимента, проведенного ученым. (Этот несложный опыт доступен для проверки и членам кружка юных биологов.) Измельченные листья или другие органы, например черемухи, помещают на дно стеклянной банки, в которую впускают несколько экземпляров комнатных мух, комаров, мошек. Летучие вещества убьют их в течение нескольких секунд. Однако не всегда. Порой насекомые гибнут в несколько десятков раз медленнее — не за 30 секунд, а в течение 3...5 минут. Можно убедиться, что фитонциды различных органов одного и того же растения обладают неодинаковой активностью. Так, летучие вещества из лепестков цветков черемухи оказались менее активными, чем из листьев. Близкородственные виды растений, различные сорта одного и того же вида также обладают различной активностью против шестиногих.
Время гибели этих мелких насекомых от фитонцидов разных растений при одних и тех же условиях опыта неодинакова. Но эффект всегда однозначен: насекомые гибнут от летучих выделений растений.
Известный советский ботаник Б. М. Козо-Полянский писал, что летучие вещества — это, образно говоря, первая линия обороны растений, соки — вторая. Фитонциды выделяются надземными частями растений в атмосферу, подземными — в почву. Однако фитонцидная активность растительных организмов неодинакова в разные периоды их жизни. Она самым тесным образом связана с развитием растения, сезонами и стадиями вегетации, а также с физиологическим состоянием растения.
Для примера присмотримся к деятельности жуков семейства короедов — наиболее опасных врагов хвойных деревьев. Эти насекомые никогда не нападают на здоровые деревья, даже механически поврежденные. Объект их атаки — больные, пораженные растения. Что же помогает жукам безошибочно отыскать в лесу ослабленные деревья, отличить их от здоровых?
Вот зашевелились булавовидные усики-«антенны» насекомого. Они уловили ничтожное количество «молекул бедствия», выделяемых ослабленным деревом. Теперь — вперед! Курс вредителю безошибочно указывает своеобразный запах хвойных. Усики короеда, эти уникальные «запаховые локаторы», точно определяют местонахождение цели.
Советскими, финскими и французскими учеными установлено, что в состав выделений хвойных деревьев, привлекающих вредителей, входит целый ряд соединений. Ими оказались фракции эфирных масел еловых и сосновых деревьев (альфа- и бета-пинены, камфен, лимонен).
Об интересном эксперименте сообщили участники совещания по фитонцидам, проходившего в Киеве в октябре 1979 г. Ученые поставили перед собой задачу — выяснить природу химических сигналов, которые определяют поведение и ориентацию насекомых при выборе растений для питания, продолжения рода и заселения. Изучались терпены, содержащиеся в хвое сосны обыкновенной, и их влияние на важнейших вредителей — звездчатого пилильщика-ткача, красноголового, рыжего и обыкновенного соснового пилильщиков. Было установлено, что эти соединения отпугивают жуков от здоровых деревьев и привлекают их к поврежденным.
В мудрой и поэтической сказке «Маленький принц» французского писателя Антуана де Сент-Экзюпери один из героев восклицает: «Нет в мире совершенства!» К сожалению, то же можно сказать, разбирая взаимоотношения между насекомыми-вредителями и хвойными деревьями. Фитонциды могут защищать последних от одних вредителей и одновременно служить пищевыми аттрактантами для других.
Любит... не любит...
Различные растения — эфирномасличные и хвойные, лекарственные и злаковые, экзотические и декоративные — служат для насекомых и их потомства источником разнообразных химических веществ, необходимых для их нормальной жизнедеятельности. Например, семейство крестоцветных снабжает бабочек-белянок изотиоцианатами. Пчелы-«работницы», обнаружив цветки клевера, получают вместе с пыльцой октадекатриеновую кислоту. Важным питательным веществом для насекомых служит холестерин — фактор роста и сахара растений. Например, гусениц капустной моли — опасного вредителя крестоцветных, привлекают листья, содержащие гликозид синигрин. Непременное условие для такой пищевой реакции этих насекомых — присутствие глюкозы.
Плодовых мушек манят запахи портящихся плодов, а также различных вин. Как выяснили ученые, этих мелких насекомых соблазняют не сами груши или виноград, а вещества, образующиеся при брожении.
Растения семейства зонтичных выделяют метилхавикол и карвон. Эти соединения служат приманкой для листогрызущих гусениц махаона, которые с таким же аппетитом съедят и кусок бумаги, если на нее нанести «вкусные» молекулы.
Однако чаще растительные организмы синтезируют пахучие вещества для защиты от непрошеных гостей. Насекомым приходится «считаться» с этим и «обходить стороной» опасные растения. Как говорится, «видит око, да зуб неймет». Самые разнообразные химические средства защиты можно встретить в растительном мире. Ячмень «держит на расстоянии» злаковую тлю, выделяя фенолы и флавоноиды. Хлопчатник имеет свое химическое оружие — госсипол и другие вещества аналогичной природы.
Самый надежный страж растительного мира — вещества, обладающие инсектицидным действием.
Растительные инсектициды издавна использовались в народной практике для отпугивания вредителей. В Новгородской и Тверской губерниях, например, крестьяне раскладывали вокруг полей ветки черемухи, запах которой отпугивал бабочек озимой совки; семена перед посевом смачивали крепким отваром веток или окуривали дымом сожженных сучьев черемухи, что защищало их от повреждений почвенными вредителями. Самарские крестьяне при посеве добавляли в горох коноплю, запах которой не переносит гороховая тля, а в Киевской и Подольской губерниях коноплю высевали по краям свекловичных полей для защиты их от свекловичных блошек. Впрочем, и в наши дни для этих целей рекомендуется использовать в садах и огородах свыше 15 видов широко распространенных в нашей стране растений. Так, садоводы советуют опрыскивать крыжовник, смородину и яблони настоем полыни, что отгоняет от них бабочек огневки и яблонной плодожорки.
