Валерий Балаян - Химический язык насекомых
Все это, конечно, не означает, что на химические препараты надо наложить запрет, их будут выпускать, и химики плодотворно работают над созданием новых инсектицидов. Без них пока не обойтись. Нередко в посевах и насаждениях вредители при благоприятных для них погодных условиях размножаются в огромном количестве, и только пестициды (ядохимикаты для борьбы с сорняками и вредителями сельского хозяйства) способны «остановить» их. Конечно, не только погода способствует «демографическому взрыву». Его провоцирует и нарушение природного биоценоза в результате хозяйственной деятельности человека.
Природа воздвигает на пути экспериментатора, образно говоря, настоящее укрепление со рвами и окопами, мощными бастионами, толстыми стенами. Взять приступом такую крепость нелегко. Поэтому штурмующие применяют сотни приемов и уловок, начиная с попытки выманить неприятеля из-за укреплений, чтобы дать ему честный бой в открытом поле, и кончая засылкой в его стан какого-либо «сюрприза» вроде «троянского коня».
Именно таким действием представляется применение для защиты растений половых аттрактантов. Эти синтетические аналоги феромонов — своеобразный «троянский конь».
Примеров очень высокой видовой специфичности аттрактантов немало. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте защиты растений проводились работы с различными вредителями, в том числе с восточной плодожоркой. В ловушки помещали самок только одного вида. В экспериментальной зоне в значительном количестве развивались и другие разновидности плодожорок, в том числе довольно близкие родственники тех, с которыми работали ученые. Однако, как показали трехгодичные наблюдения, в ловушки, в которых в качестве приманки содержались самки восточной плодожорки, не залетал ни один самец другого вида.
Подобным образом не вызывал никакой ответной реакции аттрактант восточной плодожорки на самцов яблонной.
Зато уж чутье к привлекающим половым веществам своего вида не могут изменить ни время, ни расстояние. Это хорошо иллюстрирует наблюдение над непарным шелкопрядом. В 50-х годах нашего столетия в Марокко из самок этого вида был экстрагирован половой аттрактант и доставлен из Африки на другой континент — в Америку. Самцы непарного шелкопряда, чьи предки были завезены в США в XIX веке (сколько поколений шелкопряда сменилось за, столетие!), дружно откликнулись на зов самок из Марокко. Следовательно, у этого вида за длительный период развития в совершенно ином географическом районе не произошло каких-либо существенных изменений в природе аттрактанта.
Существует новый раздел биологии — фенетика. Она исследует наследственно обусловленные признаки особи-фены, характерные для разных популяций животных и растений. С их помощью можно изучить состав и динамику самих популяций.
В качестве примера феногеографической картины приведем интересные данные об одном из переселенцев в Северную Америку — кукурузном мотыльке. При попытке борьбы с этим вредителем с помощью феромонов оказалось, что в популяции существуют два «феромонных фенотипа». Часть насекомых была подвержена действию одного изомера сильнейшего феромона 11-тетрадецинилацетата, остальные совершенно на него не реагировали, но откликались на другой изомер препарата. По этому признаку было изучено 28 европейских и 14 американских популяций. У сообществ из американских штатов Нью-Йорк и Пенсильвания оказались точно такие же феромонные характеристики (по существу физиологические фены), как у популяций из Болоньи (Италия) и Вагенингена (Нидерланды). Оказывается, в 1909...1914 гг. как раз из этих европейских городов доставляли в Северную Америку большие партии зерна, с которыми и мог попасть туда кукурузный мотылек, стойко сохранивший за прошедшие 70 лет свой фенофонд.
В настоящее время изучен состав феромонов более 200 видов насекомых-вредителей. Ученым удалось выделить пахучие молекулы некоторых шестиногих в чистом виде, установить их строение и разработать методы синтеза.
Работа, проведенная исследователями, была сложна и трудоемка. Перефразируя известные строки В. В. Маяковского, можно сказать, что за годы труда — миллиграммы добычи. Но зато это поистине «золотые миллиграммы», позволяющие защитить от вредителей растения, а следовательно, приумножить урожай.
По данным Всесоюзного института защиты растений (ВИЗР), в нашей стране уже синтезированы феромоны. яблонной, сливовой, восточной, гороховой плодожорки, непарного шелкопряда, гроздевой листовертки, капустной совки и Щелкунов. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте биологических методов защиты растений прошли полевые испытания приманки, изготовленные на основе половых аттрактантов смородиновой листовертки, капустной совки, кукурузного мотылька и других вредителей садовых культур.
Использование аттрактантов позволяет контролировать и даже регулировать численность популяции насекомых-вредителей, не затрагивая и не разрушая при этом других биосферных связей.
Сотрудники ВИЗР, исследуя восточную плодожорку, рекомендовали применять ловушки с девственными самками для регистрации сроков развития поколений вредителей. Этот метод оправдывает себя по нескольким причинам. Во-первых, самцы, вылетая несколько раньше самок, демаскируют их готовность к лёту, что позволяет химической службе своевременно подготовиться к проведению истребительных мероприятий и осуществить их в оптимальные сроки. Во-вторых, зная о видовой специфичности аттрактанта, наблюдатели не тратят времени и сил на точное определение видовой принадлежности вылавливаемой бабочки, на «зов» самки прилетает только восточная плодожорка. Этот метод позволяет принять меры к уничтожению первичных очагов распространения вредителей и сократить площадь обработок инсектицидами.
Биологическая активность и видовая специфичность того или иного синтетического феромона зависят от чистоты химического вещества, в частности от наличия геометрических изомеров и минорных компонентов, которые или повышают их, или, наоборот, оказывают ингибирующее (тормозящее, подавляющее активность) действие. Кроме того, в полевых условиях причиной потери активности может быть фотоизомеризация «искусственной самки» (изменения структуры молекул под действием света). Так, под влиянием света и кислорода воздуха половой феромон египетской совки окисляется и изомеризуется. Период полураспада синтетического полового феромона другого вредителя — яблонной плодожорки под действием ультрафиолетовых лучей составляет около 4 ч. Однако исследования показали, что изомеризация — не главная причина снижения биологической активности «искусственной самки», хотя она и может быть причиной потери видовой специфичности и аттрактивности феромона в полевых условиях. На стабильность пахучих молекул также оказывает влияние препаративная форма используемого аттрактанта.
Интересные наблюдения сделали ученые при отлове летом грозного вредителя виноградников — гроздевой листовертки. Самцы насекомых вылетали на 2...3 дня раньше самок и уже на второй день реагировали на половой аттрактант. Любопытно, что над виноградом сорта Ркацители в ловушку попало 97 особей, а над лозами Алого терского — 141. По-видимому, сортовые различия оказывают влияние и на привлекательность «искусственной самки».
При проведении полевых опытов ученые заметили, что пшеница, которая росла в непосредственной близости от ловушек с половым феромоном, становилась привлекательной для самцов бабочек листовертки. Растения, находившиеся в непосредственной близости от источника феромонов в течение 30...180 мин, привлекали затем бабочек в течение 100 мин, а в одном случае около 180 мин.
Во многих странах создана специальная сеть наблюдения за популяциями совок при помощи феромонных ловушек. Так, в Восточной Африке проводится надзор за миграцией совки Spodoptera exempa, а в странах Северной и Западной Африки, Индии, Греции, на Кипре за египетской хлопковой совкой.
Японские ученые для прогноза потерь урожая богатого крахмалом растения таро разработали модель, которая включает такие параметры, как число пойманных самцов, число яйцекладок и их размеры, эмбриональный период, доля жизнеспособных яиц, время развития насекомых от яйца до гусеницы четвертого возраста и их выживаемость. На основании этих расчетов экономическим порогом вредоносности вредителя считается 190 пойманных самцов в одну феромонную ловушку в июле и 160 — в августе.
У нас в стране ученые при помощи синтетических половых аттрактантов разработали методику определения сроков химических обработок против хлопковой совки. Исследователи установили, что первые обработки против гусениц следует проводить через 4...6 дней после отлова 4...5 самцов на одну ловушку в первой генерации насекомых и через 3 дня после попадания в ловушку 5...6 самцов второй генерации.
