Вещества, влияющие на поведение фитофагов

Связи между организмами осуществляются с помощью сложных химических веществ, которые выделяют в окружающую среду специальные железистые клетки. Восприятие химических сигналов, или хеморецепции, обеспечивает осуществление важных для существования вида функций, таких как поиск пищи, встречи особей противоположного пола, реакция на приближение опасности и т.п..

 

Явление хеморецепции свойственно в той или иной форме всем биологическим видам, независимо от уровня их эволюционного развития. Однако природа химической коммуникации и практическое использование этого явления в биометод связаны прежде всего с насекомыми.

 

Природа химических стимулов и особенности их влияния на живые организмы разнообразны, что затрудняет их классификацию. Среди специалистов наибольшее признание получила классификация, предложенная Г. Уиттекейром. В основу ее положено влияние химического сигнала непосредственно на организм или на среду его обитания, с учетом внутривидовой или межвидовой действия.

 

Среди химических стимулов, обеспечивающих межвидовой коммуникации, выделяют аттрактанты и репелленты. Аттрактанты обусловливают направленное движение организма к источнику запаха, а репелленты - от источника.

 

Соединения, тормозящие любую реакцию организма, называют детеррентамы.

 

Вещества, регулирующие межвидовые взаимоотношения, - ал-лелохемикамы, а тех, которые регулируют внутривидовые взаимоотношения, - феромонами.

 

Апелохемикы в свою очередь делят на алломонив, кайромонив и синомонив.

 

Алломоны - вещества, продуцируемые организмом, которые при контакте с особями другого вида вызывают у них физиологическую или поведенческую реакцию, благоприятную для организма выделяет это вещество. К алломонив можно отнести репеллентов, антифидантив и другие вещества.

 

Кайромоны предопределяют специфические реакции, благоприятные для особей, которые их воспринимают. Кайромоны могут быть нейтральными, и вредных организмов, которые их выделяют. Например, через восприятие кайромонив некоторые виды паразитов находят своих хозяев.

 

Синомоны - вещества, продуцируемые организмом, которые у других видов обусловливают определенные поведенческие или физиологические обратные реакции, полезны как для организма-продуцента, так и для организма-реципиента (Буров, Сазонов, 1987).

 

Феромоны как химические вещества, участвующие в внутривидовых взаимосвязях, делят на половые, трофические, агрегационные, следовые, феромоны тревоги и т.д.. Подробно изучены и практически применяются феромоны, обеспечивающие встречу статей, или препятствуют этому.

 

Среди половых гормонов выделяют половые аттрактанты, обеспечивающие встречу статей, и афродизиаки, приводящие партнера в состояние готовности к спариванию.

 

Феромоны синтезируют и выделяют феромонные железы. Лучше всего изучено локализацию и гистологическое строение феромоны желез у насекомых. Обычно это клетки специализированных феромоны желез, размещенные на различных частях тела. У самок чешуекрылых феромонные железы, как правило, размещены на мягкой мембране между 8-м и 9-м сегментами брюшка. Феромоны железа образует сплошное кольцо вокруг этих сегментов или булавовидные образования на дорсальной стороне межсегментных мембраны. Секреты железистых клеток через систему выделения попадают в окружающую среду. У насекомых выделяют две группы хеморецепторного органов, воспринимают запах и определяют вкус. Первая из них воспринимает запахи в воздухе, вторая - в водной среде.

 

Хеморецепторного органы насекомых устроены по принципу Сен-сил. В зависимости от выполняемых функций они могут быть на разных частях тела. Ольфакторные сенсилы сконцентрированы в основном на антеннах, органы контактной хеморецепции - на конечностях, ротовых органах, яйцеклад т.д..

 

Выделение феромонов происходит, как правило, под контролем нервной и эндокринной систем. Феромоны самок - это сложные многокомпонентные смеси. Половые феромоны, которые выделяют самки насекомых, быстро распространяются в воздухе, в результате создается в определенном месте их соответствующая концентрация, что позволяет самцу целенаправленно двигаться к источнику выделения феромона. Зона распространения феромона вокруг самки под влиянием движения воздуха имеет форму напивелипсоида. Американские зоологи Э. Вильсон и В. Боссерт рассчитали форму и размеры пространства, в котором содержится концентрация феромона шелкопряда-недопаркы, достаточное для привлечения самцов. При скорости ветра 100 м / с пространство, насыщенный феромоном, имеет форму эллипсоида с продольной осью длиной около 4,5 км и поперечной - более 200 м (рис. 64). Феромоны могут привлекать самцов с дальних расстояний. Так, феромон шелкопряда-монашен-ки - Оспегиа monacha L. самец чувствует на расстоянии 200-300 м, айлантовои сатурнии - Phylosamia cynthia - 2,4 км, шелкопряда-недопаркы - Lymanthria dispar L. - 3,8 км, ночного павлиньего глаза большого - Sa turn иа pyri Schiff. - 8 км.

 

Известно описание интересного опыта, демонстрирующий возможности химической коммуникации животных. Меченых самцов бабочки очкивкы - Asctias selene Hb. выпускали через окно поезда, двигавшегося на различных расстояниях от места, где в марлевом головня удерживали самку этого же вида насекомых. В результате удалось установить, что с расстояния 4,1 км к самке прилетело 40% выпущенных самцов, а с 11 км - 26%. Количество самцов, привлекаемых одной самкой, может быть весьма значительной. Установлено, что самка пилильщика соснового - Diprion similis Hart, выделяет феромон, может привлечь 11000 самцов.

 

Самки насекомых с удаленными феромоны железами перестают привлекать самцов. Вместе любые субстраты, насыщенные феромоном, становятся привлекательными для особей противоположного пола.

 

Половые привлекающие вещества насекомых всегда рассматривали как потенциальное средство регулирования численности вредных фитофагов. Реальная возможность практической реализации возможности управления поведением для хозяйственных нужд появилась одновременно с синтезом химических аналогов половых феромонов. Химия феромонов успешно развивалась благодаря запросам практики. Если в 1965 году было известно о строении половых феромонов трех видов насекомых, то в 1972 году идентифицированы эти вещества уже в 37 видов, а сегодня это число достигло около 250 видов из разных рядов насекомых. Среди них такие известные вредители как плодожорка яблонная, совки озимая и хлопковая, щитовка калифорнийская, ряд видов пядениц, жуков-кова-ликов и других насекомых.

 

Сегодня синтезированы аналоги половых феромонов десятков видов вредителей растений, которые эффективно применяются для управления их поведением на посевах сельскохозяйственных культур.

 

Многие форм половых гормонов выделены и в других группах живых организмов, как беспозвоночных, так и позвоночных, хотя в практике применяются только феромоны насекомых.

 

Феромоны агрегационные, которые производят насекомые, привлекают особей обоих полов. Этот тип феромонов лучше всего изучен в короедов таких видов, как типограф - fps typographies L., двойник - lps duplicates Sahib, гравер чотиризубий - Pityogenes bitentatus Herbst, и другие. При заселении деревьев короедов привлекают пахучие вещества первичного и вторичного привлечения. Первичные выделяют ослаблены и сваленные деревья. У хвойных пород это летучие терпеновые компоненты смолы, в лиственных - вещества, входящие в состав продуктов окисления лигнина. Эти вещества привлекают насекомых только в малых концентрациях, для насекомых-ксилофагив сигналом об ослаблении защитных реакций дерева и возможность его заселения. Время высокая концентрация летучих терпеновых компонентов и продуктов окисления лигнина, свойственна здоровым деревьям, отпугивает короедов.

 

Решающая роль в заселении деревьев принадлежит веществам вторичного привлечения, являющихся по феромонами агрегации. их производят сами насекомые, в моногамных короедов - самки, в полигамных - самцы. В обоих случаях феромоны привлекают как самцов, так и самок. Феромоны агрегационные секретируют специальные железы, расположенные в задней кишке, других отделах кишечника и в мальпигийових сосудах. В окружающую среду феромон выделяется вместе с испражнениями и буровым мукой.

 

Следовые феромоны животные выделяют на различные субстраты как ориентиры и метки территории. Этот тип феромонов характерна для многих общественных насекомых, таких как муравьи, термиты, пчелы и другие.

 

Феромоны тревоги являются сигналами об опасности. Как и следовые, они свойственны преимущественно общественным насекомым и клещам. Феромоны тревоги обнаружены и химически идентифицированы у тлей. Феромон тревоги тлей - цис-В-фарнезен, полученный синтетическим путем, не имеет видовой специфичности и вызывает соответствующие реакции у видов, принадлежащих к семьям ?phidinae и Chaitophorinae. У чувствительных насекомых на пятом и шестом сегментах антенн обнаружены специальные обонятельные рецепторы, интенсивно реагируют на феромон. Реакция сводится к тому, что бескрылые особи тли прекращают питания, вынимают хоботок с растительной ткани и активно двигаются. Выявлено функциональный аналог феромона тревоги. Это - натриевая соль 1,2 дикартоксил - 4 - (4,8 - диметил, 3,7 - нонадиенил) циклогекс-4 иен. При испытании в производственных условиях искусственного феромона тревоги около 90% особей персиковой тли оставляли места питания.

 

Кайромоны обеспечивают межвидовые взаимоотношения животных. Эти соединения могут быть в составе секретов слюнных и мандибулярного желез, входить в состав экскрементов, вторичных метаболитов тканей растений и т.п.. Кайромоны играют важную роль в отношениях «хозяин-паразит». Немало видов паразитических членистоногих ищут свою жертву запахами, которые он выделяет в процессе жизнедеятельности. Так, из экскрементов гусениц совки хлопчатниковый - Heliothi zea Bod. выделено углеводород 13 - метил-гентриаконтан, стимулирующей поиск хозяина паразитом - Micpltis croceipes. На примере другой паразитической насекомые совки хлопчатниковый Campoletis sonorensis показана возможность управления активностью паразитов с помощью вторичных метаболитов растений. Сырые экстракты, приготовленные из отдельных частей и органов растения-хозяина, обусловливают концентрацию паразитов и их специфические поисковые реакции. Идентификация действующих веществ позволила выявить наличие среди них ряда сескви-терпенов: а-гумилену, /-бисаболен, ?-окси-кариофиллен, стапуле-Нолу, / 3-бизаболол и госсонаролу (Буров, Сазонов, 1987).

 

На примере яйцееда Telenomus heliothidis установлено, что для него кайромоном есть вещества, продуцируемые самкой совки - HeUiothis virescens Fabr., Входящих в состав секрета их дополнительных желез. Если яйца совки не содержат кайромону, теленомус их заражают.

 

Возможность управления поведением паразитических и хищных членистоногих открывает новые перспективы для повышения роли биотических факторов в регулировании численности вредных видов фитофагов.

 

Познание природы и механизмов химической коммуникации живых организмов, осуществляемое биологами и химиками, имеет сравнительно короткую историю. Однако полученные научные данные свидетельствуют неисчерпаемые возможности практического использования химических сигналов для регулирования численности вредных насекомых и активизации деятельности зоофагив.

 

Известные сегодня научные данные о веществах, влияющих на поведение фитофагов, в практике защиты растений можно использовать для:

 

? выявления карантинных вредителей;

 

? выяснения динамики наступления имагиальнои фазы развития вредителя;

 

? отлов фитофагов для выяснения их численности на определенной территории;

 

? отлов фитофагов для оценки эффективности защитных мероприятий;

 

? массовых отлавливаемую самцов для изменения полового индекса в пользу самок (метод самцевого вакуума);

 

? нарушение половой ориентации самцов, предотвращает спаривания;

 

? концентрации вредителей на ограниченной территории для их последующего уничтожения;

 

? отпугивания вредителей от пошкоджуваних растений.

 

Интенсивное изучение кайромонив течение десятилетий

 

позволило оценить возможность активного влияния не только на вредную, но и на полезную часть биоценозов для активизации ее деятельности. В результате этого наметилось не менее четырех путей использования синтетических веществ, обладающие свойствами кайромонив:

 

? концентрация полезных зоофагив на определенных участках территории для усиления их роли в снижении численности вредителей, или для сохранения их в резервациях за химических обработок посевов;

 

? предотвращения или уменьшения миграций паразитов из мест расселения;

 

? повышение поисковой способности паразитов с массового разведения энтомофагов;

 

? применения кайромонив в комплексе с другими способами использования биологически активных веществ - дезориентуванням, массовым отлове и т.д. (Буров, Сазонов, 1987).

 

Современные достижения в области практического применения многих продуктов жизнедеятельности живых организмов стали возможными благодаря совместным усилиям ученых - биологов и химиков. Определить, в какой области знаний относится при этом ведущая роль, трудно. Стоит, очевидно, согласиться с известным американским ученым Г. Шори, который считает, что идентификация феромона только открывает двери для биологических исследований, на основе которых возможно успешное его применения.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+