Химический язык насекомых - Валерий Балаян

Энтомологи обнаружили, что температура окружающей среды — один из факторов, влияющих на амплитуду электроантеннограмм при раздражении антенн насекомых. Так, для самцов тутового шелкопряда при воздействии 10 мкг феромона бомбикола максимальная реакция наблюдается при 20...25°C, а у бабочек зимней пяденицы наибольшая активность при действии экстракта желез самки отмечается при 12°C. В природных условиях размножение вышеперечисленных насекомых происходит именно при таких температурах.

После электрофизической оценки синтетических аналогов (энантомеров) феромонов бабочек учеными была высказана гипотеза об образовании в рецепторах насекомых специфических ионных каналов для молекул феромона.

Исследователи при изучении активности феромонной смеси, состоящей из цис- и трансвербенола, ипсдиенола и ипсенола в соотношении 1:0,24: 0,18:0,25, отметили максимальную электрофизиологическую реакцию у самцов и самок жуков короеда-типографа.

Увеличение концентрации транс- и цисвербенола не влияло на величину ЭАГ у обоих полов насекомых, а в случае с ипсдиенолом приводило к изменению ее амплитуды. Смесь феромонов воспринималась насекомыми как самостоятельный химический сигнал.

Подобные исследования также провел исследователь хеморецепции насекомых Ю. А. Елизаров, который отмечал, что электроантеннограмма в отдельных случаях может быть использована и при анализе пахучих молекул пищевых субстратов насекомых.

Высокая чувствительность феромонных рецепторов шестиногих хорошо известна. Так, для возбуждения рецептора самца тутового шелкопряда достаточно всего одной молекулы бомбикола. Поэтому одна из основных проблем в изучении феромонной связи насекомых — выяснение принципов работы их воспринимающей системы, что необходимо для разработки приборов, распознающих запахи.

Химики широко используют электрофизиологические методы для изучения реакций насекомых на воздействие различных веществ.

Благодаря работам ученых химический язык насекомых перестает быть тайной «за семью печатями».

ДИАЛОГ ДВУХ ЦАРСТВ

Крылатые опылители

Нам очень нравятся поэтические строчки русского поэта XIX века Аполлона Николаевича Майкова, тонко чувствовавшего родную природу:

Долина вся в цветах.Над этими цветамиРой пестрых бабочек —ЦветовЛетучихрой...

Где чаще всего можно встретить красивых бабочек или крылатых сборщиц меда, майских жуков или божьих коровок? Ответ будет однозначным: конечно, на зеленых кормильцах — растениях.

Насекомые и растения... Многочисленные шестиногие и их зеленые соседи по планете сосуществуют вместе миллионы лет. Растительный мир во всем своем многообразии прекрасно служит мириадам насекомых различных видов. Растения представляют им кров, пищу, выполняют функции «родильного дома» и «детского сада». Днем и ночью растительноядные насекомые — обитатели лесов и полей, садов и огородов — пользуются услугами растительного царства. Пчелы и осы собирают нектар на цветках, тли и клопы сосут сок из листьев и плодов, жуки-короеды пробуравливают стволы лесных великанов, а долгоносики и огневки «лакомятся» созревшими семенами растений.

Многие из этих «нахлебников» не остаются в долгу и приносят пользу растениям. Перелетая от цветка к цветку и унося с собой на ножках или брюшке пыльцу, насекомые способствуют продолжению рода растительных организмов. Только пчелы опыляют около 65% яблоневых цветков.

Пчелы — одни из самых многочисленных представителей перепончатокрылых. В мире насчитывается около 20 тыс. видов пчел. Они распространены повсюду, где есть цветковые растения. Предками современных пчел, по-видимому, были хищные насекомые, подобные одиночным роющим осам, жившие примерно в середине мелового периода (100 млн. лет назад), когда цветковые растения уже заняли доминирующее положение на нашей планете.

Все виды пчел выкармливают своих личинок тестом из пыльцы и нектара цветков. Эволюция этих насекомых неразрывно связана с эволюцией цветковых растений, и, наоборот, существование большинства цветковых (примерно 90%) невозможно без насекомых-опылителей, в основном пчел как медоносных, так и одиночных.

Большинство людей считает, что основные атрибуты жизни этих насекомых — улей и сложная социальная организация особей. В действительности же более 85% видов пчел — не общественные, а одиночные насекомые, у которых каждая самка спаривается с самцом, строит собственное гнездо, состоящее примерно из 10 ячеек, наполняет их пищей для будущих личинок, откладывает туда яйца и умирает, прежде чем ее потомство появится на свет.

Одиночные пчелы предпочитают для своих гнезд и ячеек открытые участки с сухой светлой почвой, освещаемые по утрам солнцем. Эти насекомые строят свои гнезда в земле и смазывают ячейки маслянистой жидкостью. Пчела выделяет ее из специальной железы. Эта ароматическая и маслянистая жидкость пахнет мускусом. Однако встречаются виды земляных пчел, которые для смазывания гнезд «обратились» за помощью к своим друзьям — растениям. Эти насекомые используют своеобразный взяток — смолу растений.

Порой одиночные пчелы образуют большие колонии, в которых насчитываются тысячи, а то и миллионы гнезд. Однако каждая самка строит свое гнездо строго самостоятельно. В августе 1960 г. на крутом невозделываемом склоне берега реки Барыш, притока Суры, недалеко от села Ховрино Ульяновской области, была обнаружена самая большая из известных колоний одиночных пчел, которая занимала площадь около 360 тыс. м² и протянулась на 7 км по берегу реки. Эта колония состояла примерно из 12 млн. гнезд.

Одиночные пчелы опыляют культурные и дикие растения и поэтому играют исключительно важную роль в природных экологических системах.

В 1802 г. натуралист Уильям Керби писал: «Я часто думаю о том, что если бы джентльмены, которые развлекаются химическими экспериментами, направили свое внимание на насекомых, это наверняка привело бы к открытию новых могучих лекарств. Многообразие сильных запахов, которые издают эти мелкие существа, удивительно...»

Действительно, разнообразные запахи служат для пчел и ос средствами связи и защиты. Эти насекомые выделяют в различных комбинациях терпены, альдегиды, кетоны, эфиры и другие едкие и ароматические соединения.

Характерной чертой взаимовыгодного сотрудничества двух царств природы стало опыление. Известный французский ученый, специалист по химической сигнализации насекомых Мишель Барбье считает, что привлечение насекомых душистыми веществами цветов способствует их опылению и служит классическим примером химических взаимодействий между двумя царствами. Однако не всегда источником пищи служат растительные организмы.

Растения-ловушки

Фантаст Герберт Уэллс так описал орхидею «вампир», которая во время цветения сначала одурманивает жертву запахом, а потом якобы высасывает из нее кровь: «Цветы были белые, с золотисто-оранжевыми полосками на лепестках; тяжелый околоцветник изогнулся, и его чудесный голубоватый пурпур смешался с золотом лепестков. Но какой нестерпимый запах! Как душно в оранжерее! Цветы поплыли у него перед глазами. И он упал без сознания». Подобная история, конечно, выдумка. Однако...

Еще в прошлом веке верили, что в тропических джунглях существуют жуткие растения, которые охотятся на животных. В современной научно-фантастической литературе, описывая приключения землян на далеких планетах, писатели-фантасты нередко используют сцены нападения на них плотоядных кустов и деревьев.

Ну хотя бы такую, какую изобразил Роберт Шекли в рассказе «Похмелье». Его герой Пирсен попадает на Венеру: «Зеленая ветка доползла ему до щиколотки. Изогнутый листик очень медленно и нежно ткнулся в мякоть ноги. На миг стало щекотно, но не больно. Почти тотчас же листик сделался красноватым. Растение-кровопийца, подумал Пирсен, ишь ты!»

Действительность, однако, более прозаична. Земные растения-хищники невелики по размерам и питаются мелкими насекомыми. Используя разнообразные приспособления, например липкие листья или плоды-ловушки, привлекательную окраску и тонкий аромат цветов, растения обеспечивают себя «животным белком» и многочисленным потомством. Среди богатой растительности острова Шри-Ланка встречаются зеленые «охотники» за насекомыми-опылителями. Мухи, привлекаемые запахом и расцветкой этих растений попадают в расставленную ловушку из изогнутых волосков, преграждающих выход из «коварного» цветка. Пытаясь выбраться на свободу, пленники опыляют цветоносы, а затем «засовы» отпираются, и насекомые «уносят ноги».