Химический язык насекомых - Валерий Балаян

Проведены исследования по практическому использованию экдизонов в качестве пестицидов. Они вызывают гибель личинок рисовой огневки, уничтожают гусениц капустной белянки и мучных хрущаков, высокоэффективны в борьбе с комнатными мухами.

«Ах, картошка — объеденье!»

Была такая популярная песня у пионеров 30...40-х годов: «Ах, картошка — объеденье, пионеров идеал. Тот не знает наслажденья, кто картошки не едал». Естественно, речь идет о культурном картофеле, но он, к сожалению, «неженка»: подвержен вирусным заболеваниям и другим болезням, чувствителен к многочисленным насекомым-вредителям. Иное дело — дикий картофель. Он устойчив ко многим из них. Исследователи, работающие на Ротемстедской опытной станции (Великобритания) задались вопросом: что обеспечивает его устойчивость? Стебель и листья у дикого картофеля покрыты крошечными железистыми волосками двух типов; ранее полагали, что с помощью этих волосков и их липких выделений растение просто механически обезвреживает вредителей, в частности тлей. Оказалось, однако, что способ, которым дикий картофель борется с тлями, более изощрен. Волоски одного типа выделяют углевод, который у тлей является основным компонентом феромона, выполняющего роль сигнала опасности. Получается, что растения как бы маскируются химически под тлю, предупреждающую сородичей о необходимости держаться подальше. В спиртовом экстракте листьев дикого картофеля был обнаружен «фальшивый» феромон.

Оказалось, что среди тех углеводов, которые содержатся в экстракте листьев дикого картофеля, но отсутствуют в экстракте из культурного картофеля, один представляет собой феромон тлей. Он содержится в липких капельках на кончиках волосков. Для того чтобы показать, что вещество достаточно летуче и может воздействовать на тлей, исследователи собрали воздух над неповрежденными листьями, пропустили его через растворитель пентан и измерили количество феромона, растворившегося в пентане. Из 20 мл воздуха было получено около 5 · 10–8 г феромона. В такой концентрации он уже вызывал у тлей соответствующую реакцию. Сотрудники лаборатории в Ротемстеде показали это в прямом эксперименте. Листья дикого картофеля положили в шприц и сделали так, чтобы воздух из него выходил на расстоянии 1 см от колонии бескрылых тлей. Тли разбежались, продемонстрировав такое же поведение, как и в присутствии настоящего феромона. Воздух из пустого шприца или шприца, наполненного листьями культурного картофеля, этого эффекта не имел.

Если бы удалось скрестить дикий картофель с культурным картофелем и передать последнему способность секретировать феромон, то это помогло бы уменьшить потери урожая картофеля из-за тлей, которые высасывают из растений сок, а также, что еще важнее, из-за вирусов, которых разносят эти насекомые.

Общество «взаимных услуг»

Удивительные примеры симбиоза являет нам природа. Как на суше, так и в водной среде.

Пока еще не получившее аргументированное объяснение сожительство наблюдается и у некоторых «ловчих растений» и насекомых. Выгода такого симбиоза для насекомых очевидна. Они используют пойманных растением других насекомых в пищу. Но вот какой прок от этого растению? Ведь симбиоз, или сожительство, предполагает обоюдную пользу. Ответа пока нет...

Вот как протекает «охота за насекомыми» в природе. В Австралии произрастают два вида полукустарников, на которых обитают насекомые-симбионты. Полукустарники имеют узкие листья и стебли, усеянные желёзками. Как и у пиренейских растений-липучек, на листьях австралийских насекомоядных имеются желёзки, сидящие на ножках, и желёзки, которые ножек не имеют. Желёзки выделяют густую и клейкую слизь. К ней прилипают многие мелкие насекомые, но перевариваются ли они растением, не известно. Известно другое: прилипших насекомых поедают многочисленные мелкие клопы, которые живут на листьях-липучках. Каково же предназначение клопов в этом симбиозе? Ученые предполагают, что эти насекомые с помощью сигналов химической природы пользуются растением как «ловчей сетью».

Австралийский полукустарник не оригинален, и подобный ему, — то ли «вегетарианец», то ли «мясоед» — обитает на другом континенте в Южной Африке.

Это кустарник, высотой до 1 м, листья которого усажены железистыми волосками, выделяющими вязкое вещество. Попавшие в слизь насекомые погибают и служат, по-видимому, пищей для одного из видов пауков.

Обманутый муравей

В настоящее время муравьи на планете при всем их многообразии представлены одним семейством. Часть видов является общественными насекомыми, часть — может быть отнесена к социальным паразитам других видов муравьев. Однако в меловой период — 70...135 млн. лет назад, когда появились первые цветковые растения и еще жили последние динозавры, существовали близкие к муравьям семейства, представители которых вели одиночный образ жизни.

Интересный диалог можно наблюдать в природе между растениями и муравьями. Симбиоз между южноамериканскими муравьями-ацтеками и некоторыми видами деревьев, например цекропиями, приносит пользу как тем, так и другим. Муравьи находят у цекропии и стол, и дом, питаясь, без вреда для дерева, миллиметровыми выростами, которые образуются у основания каждого листового черешка. В полых наподобие бамбука стволах цекропии муравьи-ацтеки устраивают свои гнезда и «пасут» тлей. В свою очередь, муравьи защищают дерево от других растений — эпифитов. Это слово греческого происхождения и означает растение, которое растет на растении. Расселяют эпифиты по тропическому лесу ветер и птицы, но в отличие от паразитирующих растений эпифиты «не тянут соки» у приютившего их дерева-хозяина. Они лишь используют возможность занять в прямом смысле место под солнцем, развиваться в верхнем хорошо освещенном ярусе тропического леса. Вроде бы ничем не могут грозить дереву эпифиты. Но дело в том, что у цекропии древесина хрупкая, ветви непрочные и могут легко обломиться под тяжестью пришельцев. Муравьи словно верная стража, как надежные телохранители набрасываются на посторонние растения и в буквальном смысле растаскивают их, отрывая мелкие кусочки до тех пор, пока от эпифитов ничего не останется. Эти насекомые собираются в большие отряды и выступают против других врагов дерева-хозяина. Они нападают на насекомых и даже на мелких млекопитающих, которые могут, будучи растительноядными, нанести дереву вред. Нападают полчища муравьев и на человека, «посягнувшего» на их владения.

Известно, что укусы муравьев очень болезненны из-за того, что насекомые применяют «химическое оружие». Им природа наделила весь муравьиный род. Вместе с осами и пчелами по этому признаку их часто объединяют под общим названием — жалящие перепончатокрылые. Половину брюшка муравья занимает железа, производящая «муравьиные отравляющие вещества». Эта ядовитая железа окружена мускульным мешком и при сокращении его яд, состоящий в основном из муравьиной кислоты, выбрасывается чуть ли не на полметра — на расстояние, почти в 500 раз превышающее длину тела муравья.

Муравьиная кислота почти в десять раз сильнее всех остальных карбоновых кислот. Из-за этого она оказывает раздражающее действие на живые ткани. Когда рыжий муравей кусает человека, он при этом выпускает в ранку капельку муравьиной кислоты. Поэтому его укусы так болезненны. Для насекомых муравьиная кислота — сильный яд, и когда полчища муравьев идут в наступление, защищая свою цекропию или другое растение, то другим шестиногим не до сравнения силы органических и неорганических кислот. Им самое время покинуть поле боя.

Однако, несмотря на то что симбиоз между муравьями и растениями скреплен веками сожительства, насекомые-вредители все же добираются до зеленых друзей маленьких тружеников и наносят им вред. Так, гусеницы некоторых бабочек-голубянок все-таки питаются листьями макаранги, которую «сберегают» муравьи. Обман удается благодаря крайне привлекательному для этих общественных насекомых секрету, который выделяют гусеницы. Поэтому обитатели муравейников не трогают их и позволяют им объедать листья макаранги. Сами же гусеницы извлекают из этого не очень выгодного для растения союза еще одну пользу для себя. Ведь муравьи прогоняют хищных и паразитических насекомых, которые могли бы уничтожить самих гусениц.

Зеленые обитатели нашей планеты защищаются не только химическими средствами и при помощи симбиоза с муравьями.

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.