Химический язык насекомых
Шрифт:
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
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
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.
Внесение в почву конопляной половы очищает ее от личинок хрущей, а посев конопли под плодовыми деревьями защищает сады от бабочек многих вредителей.
Растения, регулируя количество одного и того же выделяемого химического соединения, могут не только отпугивать, но и привлекать своих ползающих и летающих врагов. Так, концентрация терпенов, синтезируемых дугласовой пихтой, определяет «симпатии» или «антипатии» шестиногих к этому растению. Прав был Парацельс (врач и естествоиспытатель, 1493–1541 гг.), когда писал, что вещество может быть лекарством или ядом, все решает дозировка.
Кроме привлекающих и отпугивающих молекул растения вырабатывают целый ряд соединений, которые определяют разнообразные поведенческие реакции в мире насекомых. Листья дуба, например, выделяя гексаналь, способствуют образованию половых феромонов у бабочек. Если растение выделяет мало этих молекул, самочка привлекает самцов, а если вещества много — готовится к откладке яиц. Заботясь о благоприятных условиях для потомства, капустная моль ориентируется на листья, содержащие горчичное масло, которое ускоряет развитие яиц у взрослых самочек этого вида насекомых.