Химический язык насекомых - Балаян Валерий Михайлович - Страница 24

Канадские ученые предложили следующее объяснение проблемы. Пахучие молекулы при соприкосновении с обонятельными рецепторами раздражают их, и те под действием атомных колебаний различной частоты передают нервный импульс в мозг. Причем воспринимаются сигналы только с длиной волны от 20 до 200 мкм. В дальнейшем эти волновые диапазоны были названы осмическими (от греческого «osme» — запах). Однако и эта гипотеза не в состоянии объяснить многие факты.

Изучая тайны обоняния насекомых, ученые получили много важных и интересных данных о механизме восприятия запахов этими животными. Так, они установили, что слой вязкой субстанции, которая выделяется из пор хеморецепторных сенсилл шестиногих, состоит из мукополисахаридов и представляет собой барьер между мембраной чувствительной клетки и окружающей средой. Он играет важную роль в восприятии химического стимула и преобразовании его в нервный сигнал. Мукополисахаридный слой — фактор, свойства которого зависят от физиологического состояния насекомого. Ученые считают, что эффективность этого селективного фильтра зависит от молекулярной структуры веществ, диффундирующих через него. Полученные данные проливают некоторый свет на секреты механизма восприятия запахов в мире шестиногих.

ОПЕРАЦИЯ «ИСКУССТВЕННАЯ САМКА»

«Троянский конь» энтомологов

Эта история произошла в конце 40-х годов нашего столетия в одной из латиноамериканских стран. В цветущей долине, которая, словно оазис, лежала посреди безводных и истощенных земель, большую часть посевных площадей отвели под хлопок.

Прежние сорта и снимаемые урожаи уже не удовлетворяли земледельцев, и они решили обновить посевы. Для защиты растений от вредителей применили ядохимикаты, в первую очередь ДДТ. И действительно, буквально за несколько лет урожай увеличился чуть ли не вполовину. Как тут было не порадоваться земледельцам! Сам собой напрашивался вывод: чем больше и чаще использовать инсектициды (химические препараты для борьбы с насекомыми-вредителями сельского хозяйства), тем лучше будет урожай хлопка. С каждым годом возрастало число сезонных обработок, с каждым сезоном к ним приступали все раньше.

Так, продолжалось года два-три, а потом разразилась катастрофа — урожайность хлопчатника упала.

Несмотря на замену хлорорганических ядохимикатов фосфорорганическими, на повышение дозировки инсектицидов и сокращение промежутков между их применением, насекомые-вредители наносили огромный ущерб посевам. «Процветали», выработавшие устойчивость к ядам, совки и хлопковый долгоносик.

Немало неожиданностей, как оказалось, таила и сама природа агробиоценозов. Земледельцам все же удалось отбить атаку главных сил неприятеля. Казалось, можно было торжествовать победу. И вдруг на поля обрушились новые, еще более прожорливые «нахлебники», «показали зубы» вторичные вредители — листовертка, моль, мучнистый червец, вред которых для хозяйства в прошлом был практически несущественным. Да и как им было не попасть на посевы, ведь люди сами открыли «шлюзы», по которым эта вражеская рать устремилась на урожай. С отравленных полей улетели птицы, был нанесен сокрушительный урон полезной энтомофауне долины. Ей пришлось хуже, чем насекомым-вредителям. Представители полезных шестиногих не только сами страдали от ядохимикатов, но и погибали от того, что ели отравленных вредителей. Итог был однозначен: вредных насекомых становилось все больше, полезных — меньше. Оказалось, что именно полезная энтомофауна и была той невидимой преградой, которая не позволяла разгуляться полчищам совок и хлопковых долгоносиков, сдерживала численность вторичных вредителей посевов.

Природе неизвестно, как люди для своего удобства разграничивают ее владения, поэтому сохранять полезное — общая забота. Об этом лауреат Нобелевской премии, выдающийся советский ученый, академик Н. Н. Семенов говорил:

«Явления природы, как правило, комплексны. Они ничего не знают о том, как мы поделили наши знания на науки. Если мы будем смотреть на явления только с точки зрения, например, химиков и попытаемся судить о них, то мы попадем в положение человека, который смотрит на предмет с одной стороны и на основании этого делает заключение обо всем предмете. Иначе говоря, окажемся в положении глупца. Только всестороннее рассмотрение явлений... позволит распознать их сущность и применить к практике».

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.