С ловушкой на "диверсантов"

Иногда при международных торговых перевозках вместе со здоровыми ввозят больные или зараженные вредителем растения, которые с пограничных пунктов распространяются в глубь страны. Гибнут сады и виноградники. Так, из Америки в Европу был завезен один из самых опасных вредителей винограда - филлоксера.

История с виноградом, пожалуй, одна из наиболее поучительных. На палубах и в трюмах быстроходных трансатлантических парусников выходцы из Европы, направлявшиеся в Северную Америку, везли с собой не только свой бесхитростный скарб, но и дорогие сердцу растения, которые в трудные минуты жизни на чужой земле должны были напоминать им о покинутой родине. Так попали в Америку и прекрасные, взлелеянные и выпестованные в течение столетий сорта европейского винограда. Однако вскоре обнаружилось, что эти сорта не были приспособлены к новой почве и уже через несколько лет стали отмирать. А местный дикий виноград по-прежнему процветал.

Лишь значительно позже виноградари узнали, что губил европейские сорта винограда гриб - возбудитель ложной мучнистой росы. Пришлось заняться отбором лучших линий дикого винограда и созданием столовых и винодельческих сортов. Виноградари Франции, прослышав о новых американских сортах, закупали их, завозя в Европу вместе с ними грозное насекомое - филлоксеру... В XIX веке этот вредитель проник в Россию и в короткий срок погубил виноградники на Украине, в Молдавии, на Кавказе.

С ловушкой на 'диверсантов'

Случалось, что пропадали урожаи на полях и огородах. Пришелец из Америки - гриб-фитофтора вызывает опасную болезнь картофеля. В 1846 году этот гриб попал в Ирландию и погубил весь урожай. В стране начался небывалый голод.

С ловушкой на 'диверсантов'

Бывало, что и здоровые растения, оказавшись в новых условиях, вели себя не так, как хотелось бы людям, и причиняли немало вреда. Так произошло с обыкновенной лесной ежевикой. Ее завезли из Европы в Новую Зеландию. Ежевика быстро распространилась по территории страны. Невысокий кустарник, усыпанный мелкими шипами, занял огромные участки пастбищ. Колючие заросли лишили корма местный скот и разорили немало новозеландских фермеров.

Для того чтобы не допустить экологического кризиса во всех странах, была организована карантинная служба сельскохозяйственных растений. Образно говоря, она "первая линия защиты" растительных богатств той или иной страны от завоза извне вредителей растений, возбудителей их болезней, сорняков. Ввозимые посевные и посадочные материалы, растительное промышленное сырье и пищевые продукты проходят досмотр, подвергаются экспертизе в специальных лабораториях. Карантинная служба проверяет суда, самолеты, автомашины и все растения, которые перевозятся через границу. Впрочем, случается и такое...

Казалось бы, какую опасность для сельского хозяйства могут представлять античные мраморные статуи, привезенные в Филадельфию из Сирии с археологических раскопок? А ведь если бы не бдительность карантинных инспекторов, дело могло кончиться плохо: хлопок-сырец, в который археологи бережно упаковали свои находки, скрывал хлопковую моль - опаснейшего вредителя, который уничтожает в отдельные годы до 80% урожая египетского хлопка.

Правда, порой насекомые проникают через границы действительно как "диверсанты". В этой книге уже упоминалось о контрольной полосе, проходящей вдоль границы. Пройти полосу, не оставив на ней следов, практически невозможно. Уж как ни ухитрялись диверсанты, чтобы миновать ее. Вспомним о случае, когда они пытались перелететь через контрольную полосу по воздуху с помощью небольшого воздушного шара. Подобным способом проникают иногда через границы и насекомые-вредители. Так, на территорию нашей страны попал вредитель плодовых и декоративных культур - американская белая бабочка. Ее принес ветер. А вот врага картофеля - колорадского жука - "доставили" волны. Он тоже проник через границу, как диверсант, нарушив морскую границу государства. В 60-х годах массу колорадского жука волнами прибило на пляжи Одессы, после чего часть жуков перебралась на поля. Подобная картина наблюдалась и на побережье Балтийского моря. Здесь также, несмотря на принятые меры, жукам удалось добраться до картофельных плантаций.

Конечно, описанные случаи не совсем обычны. Работа карантинной службы сельскохозяйственных растений, скажем так, более буднична. Уже с 1978 года карантинная служба нашей страны стала применять клеевые ловушки с феромонами восточной плодожорки, калифорнийской щитовки, опытными образцами феромонов капрового жука и другими. Данные ВНИИ карантина растений показали, что феромоны способны привлекать самцов восточной плодожорки, находящихся в радиусе свыше 500 м от ловушки. Это позволяет надежно определять наличие вредителей.

Применение ловушек дает высокий экономический эффект и позволяет в ряде случаев отказаться от применения пестицидов. Не только в поле или на виноградниках, но и в лесу феромоны позволяют осуществлять надзор за распространением и развитием вредителей, чтобы избежать лишних химических обработок огромных зеленых массивов. Таким образом контролируют поведение непарного шелкопряда и бабочки-монашенки, распространение короедов.

Интересно, что к истории с короедами в какой-то мере применимо известное высказывание о том, что новое - это хорошо забытое старое. И правда, с давних пор применялся, хотя и в весьма примитивном виде, метод лесозащиты, отдаленно напоминающий использование феромонов. Впрочем, особого удивления это не должно вызывать. Подмеченное природное явление было поставлено человеком на службу охраны леса от вредителей. Метод заключался в следующем: зимой или ранней весной лесники выкладывали "ловчие" деревья - прообраз современных феромонных ловушек. Срубленные деревья, источавшие сладостные для короедов терпеновые испарения, привлекали жуков. Они заселяли "ловчие деревья", которые приносились в жертву, чтобы сохранить лес. Затем кору, густо заселенную вредителями, сжигали.

С ловушкой на 'диверсантов'

Сегодня, для достижения нужного эффекта защиты, короедов привлекают к "ловчим деревьям" при помощи синтетических феромонов, которые применяют или сами по себе, или в смеси с пищевыми аттрактантами, например с одним из наиболее привлекательных компонентов эфирных масел хвойных (таким, как α-пинен, β-пинен, камфен, лимонен и др.).

Одна из характерных особенностей "феромонотерапии" сада и леса - малые дозы применяемого вещества. Так, для привлечения вредителей требуется количество феромонов, измеряемое микродозами, вплоть до 0,05 мг для бабочки-монашенки или 0,001 мг для непарного шелкопряда.

Феромоны используются также для создания своеобразных защитных полос или поясов из ловушек, устанавливаемых на некотором расстоянии от зараженных насекомыми-вредителями участков. Эта фортификация предназначена не для защиты какого-то участка насаждений, а, наоборот, для того, чтобы не допустить распространения вредителей за пределы уже "оккупированных" ими угодий, уменьшить плотность внутри пояса, нарушить связь насекомых с самками.

Конечно, в этом случае расход феромонов возрастает, а счет ловушкам идет уже не на десятки, а на сотни штук. Многое зависит от чувствительности вредителей к данному феромону, численности самой популяции, видовых особенностей насекомых. Так, надежнее всего подобная защита действует, когда насекомые спариваются однократно и самцы вылетают "для заключения брачного контракта" раньше, чем самки. В том случае самцы реагируют на феромоны и отлавливаются еще до вылета своих подруг.

С ловушкой на 'диверсантов'

Дезориентация противника еще со времен древнегреческих фаланг и древнеримских легионов (а вероятно, и во времена более отдаленных исторических эпох) была и остается могучим средством для нанесения ему поражения. Так, например, поступают защитники растений, насыщая атмосферу феромонами. Происходит дезориентация самцов, которые не могут отыскать источник пахучего вещества, а при его высокой концентрации, по-видимому, происходит "сбой" органов слежения - адаптация "антенн" насекомых.

В результате многочисленных наблюдений и экспериментов ученым удалось выделить 5 основных механизмов разрыва феромонной коммуникации в борьбе с вредителями.

Прямое нейрофизиологическое воздействие феромонов, вызывающее адаптацию рецепторов и привыкание центральной нервной системы при использовании относительно высокой концентрации вещества.

Воздействие большим числом ложных следов, вызывающих у реагирующих насекомых "неразбериху" и отвлекающих самцов от призывающих самок.

Неспособность самцов различать индивидуальный следовой запах призывающей самки от фонового запаха при высокой концентрации феромонов.

Нарушение восприятия феромонов, когда происходит разрыв взаимодействия между компонентами естественного феромона из-за относительно большого содержания одного из компонентов.

Изменения реакций насекомых, связанные с действием антиферомонов - химических веществ, отличающихся по химическому строению от компонентов феромонной смеси.

В США метод дезориентации самцов был успешно применен против хлопкового долгоносика и хлопковой моли. С 1979 года площадь сельскохозяйственных угодий, защищаемая этим способом, ежегодно удваивалась, и в 1982 году она составила 20% от общего количества земли, занятой под хлопчатником. При этом расходовалось 18,75 г феромона на гектар посевов.

В настоящее время многочисленными экспериментами доказана возможность использования метода дезориентации в борьбе с яблонной плодожоркой. Опыты, проведенные в СССР, различных странах Европы и Америки, показывают что для этой цели необходимо использовать около 20 г действующего вещества на 1 гектар при 2...3-кратной обработке в течение сезона. Разработана специальная технология использования феромонов при помощи фиброволокон с постоянной скоростью испарения действующего вещества, что позволяет избежать ненужных потерь феромона.

Действительно, половые аттрактанты можно применять и для дезориентации самцов, нарушая внутри-популяционные связи между особями разного пола. Проведены опыты по феромонной дезориентации непарного шелкопряда на больших площадях леса, сливовой и яблонной плодожорок, хлопковой моли, некоторых видов листоверток. Работа проводилась в садах Краснодарского края и в Крыму. На деревьях подвешивали большое число капсул с феромонами. Самцы были не в состоянии распознать призыв настоящей самки.

В нашей стране примерно 10 лет назад начали синтезировать феромоны некоторых видов вредных чешуекрылых. Особо важным оказалось использование синтетических феромонов для установления границ распространения таких карантинных вредителей, как восточная плодожорка и американская белая бабочка. Удалось значительно снизить численность вредителей и свести к минимуму повреждения побегов и плодов. Создание так называемого "самцового вакуума" дает зримые результаты. Хорошие сведения продолжают поступать с поля боя, где идет сражение с гроздевой и виноградной листовертками.

В Северо-Кавказском научно-исследовательском институте фитопатологии идентифицированы феромоны самок степного, посевного, кубанского и полосатого щелкунов, а также разработаны способы синтеза разных молекул этих насекомых. Полученные в лабораторных условиях вещества были испытаны на полях. Для вылова на "феромоны" свыше 90% самцов степного и кубанского щелкунов достаточно 300...400 мг феромонов на гектар.

С ловушкой на 'диверсантов'

Впрочем исследователи "не отдают предпочтение" только вредителям. Кроме половых аттрактантов вредных насекомых ученые проводят исследования феромонов пчел. Некоторые из них синтезированы во Всесоюзном научно-исследовательском институте химических средств защиты растений и испытаны рядом научных учреждений.

Напрашивается вопрос: зачем вмешиваться в жизнь полезных насекомых, которые и так приносят пользу, добывая мед, воск, пергу, прополис - бесценный набор не имеющих себе равных продуктов? Все это так.

Но в человеке бурлят "гены творчества". Не они ли сыграли главную роль в том, что встав когда-то с четверенек и взяв в передние конечности палку и камень, наш пращур раньше всего "исследовал" возможность совместного использования предметов, получив таким образом первый, никем еще не зарегистрированный патент на изобретение орудий труда... А там пошло и пошло! И вот уже не удовлетворенный "производительностью" растений или количеством одомашненных животных человек выводит новые сорта растений, выращивает более быстрых, выносливых и продуктивных животных. Так почему бы "не улучшить" и пчелу?

Ученые выделили и синтезировали вещество, задерживающее репродуктивную деятельность рабочих пчел и влияющее на закладку ими маточников. Муляж, по форме напоминающий тело матки, обработали однопроцентным раствором этого феромона, а затем подложили пчелиной семье. Насекомые не "раскрыли обмана". Подобное разумное вмешательство в жизнь пчел, как оказалось, имеет большое практическое значение в ликвидации "пчелиного тунеядства" - трутовочности пчел и предотвращает роение.

После любой боевой операции следует ее разбор и составление реляции. Попробуем подвести итог. Не представляя какой-либо опасности для окружающей среды и теплокровных животных в том числе, применение феромонов может идти по нескольким магистральным направлениям.

Это - надзор за насекомыми-вредителями, создание и поддержание низкого, не достигшего порога вредоносности уровня их популяции, а также борьба с шестиногими при низкой степени заражения угодий, предотвращение появления насекомых-вредителей в новых районах и их уничтожение в тех местах, где, прорвав другие линии обороны, они не были подавлены и уничтожены иными способами ведения "боевых действий".

Специалисты указывают, что одна из основных проблем практического применения синтетических феромонов заключается в создании препаратов с надежным регулированием диффузии - распространения действующего вещества.

Было предложено несколько способов решения этой задачи, однако наибольшее распространение получили так называемые полимерно-аттрактантные композиции и полимерные пленки с заключенным в них феромоном. В первом варианте материалом, в который заключен аттрактант, служат различные термореактивные полимеры, синтетические или натуральные каучуки. Во время испытаний в нашей стране аттрактантов восточной и яблонной плодожорок именно таким путем готовилась "искусственная самка". Полимерно-аттрактантные композиции показали высокую биологическую активность.

Во втором варианте дозированные феромоны заключены в небольшие полимерные капсулы. Они тоже прошли полевые испытания на самцах сливовой, восточной, яблонной плодожорок и непарном шелкопряде. Разработка более совершенных оболочек "искусственной самки" продолжается.

Для этой "охоты без выстрела" нужны не только феромоны, но и специализированные ловушки. Чтобы отлавливать самцов, надо по крайней мере иметь в ловушке отверстие, куда насекомые-вредители могли бы залезть. Может быть, это покажется и несколько странным, но конструкторам не сразу удалось подобрать соответствующие размеры отверстий и месторасположение их в ловушке. Как показали полевые испытания, успех или неудача этой своеобразной "охоты без выстрела" зависят от конструкции ловушек и применяемых клеев.

С ловушкой на 'диверсантов'

Оказалось, что в общем-то неприхотливые насекомые предъявляют чрезмерно повышенные требования к творениям человеческих рук - ловушкам: высоте их размещения, цвету, размерам отверстия и т. д. Так, средиземноморская плодовая муха в опытах предпочитала ловушки, установленные на высоте 4,5 м, а дынная муха, наоборот, - размещенные на поверхности почвы. Для отлова насекомых используют ловушки различной конструкции.

Наибольшей транспортабельностью, компактностью и простотой изготовления отличаются складные бумажные ловушки. Жестких нормативов, регламентирующих их постройку, не существует, и каждый конструктор может привнести в ловушку что-то свое, новое. Одни приспособления предохраняют ее от дождя, другие - фиксируют в собранном виде, третьи - продлевают срок службы (полиэтиленовое покрытие).

Широкое применение получили клеевые ловушки открытого и закрытого типов. Они могут быть изготовлены из различных материалов: картона, пластика, металла и иметь различную форму: цилиндрическую, треугольную (дельта), дискообразную, плоскую и другие. В закрытых ловушках клеевая поверхность защищена от дождя и различного сора, а улов - от расклевывания птицами. Важнейший компонент этих приспособлений - клей, который должен длительное время оставаться липким, не бояться влаги, быть удобным для нанесения и биологически неактивным (не отпугивать и не привлекать) по отношению к насекомым. Жидкостные ловушки отличаются тем, что в них приманку подвешивают на поверхности жидкости (вода с детергентом, масла), налитой в различные сосуды. Привлекаемые "искусственной самкой" шестиногие тонут в жидкости. Такие ловушки используют для отлова некоторых видов совок, гороховой плодожорки и хлопковой моли. Электрические ловушки оборудованы системой электродов, к которым подведено электрическое напряжение и снизу расположен сборник для насекомых. Насекомые касаются электродов и, пораженные током, падают в сборник. Приспособления такой конструкции применяются для отлова совок, бражников или стеклянниц. Особый интерес представляют ловушки с воронкой на входе. Привлекаемые запахом насекомые, как правило бабочки, залетают в такую ловушку, а выбраться из нее не могут. В такие приспособления помещают также инсектициды, например дихлофос в полимерной пластинке, которая обеспечивает его длительное выделение. Пары фумиганта убивают бабочек, и улов увеличивается. Для поимки короедов деревья или бревна обрабатывают контактными инсектицидами, а пораженных жуков собирают в подставленные снизу воронки или натянутые синтетические пленки. Предложен также ряд конструкций ловушек, которые могут вести автоматический учет пойманных насекомых за определенные промежутки времени.

Конструкция ловушек оказывает влияние на струю испаряющегося феромона и, следовательно, на количество привлекаемых насекомых. На аттрактивность этих приспособлений влияет также и окраска их поверхности. Так, например, японский жук Popilla japonica почти в 2 раза лучше отлавливается желтыми ловушками, чем синими, а некоторые виды листоверток и стеклянницы больше попадаются в темные ловушки, чем в белые.

Конструкция приспособления для истребления насекомых влияет также на концентрацию феромона внутри него, что снижает эффективность отлова насекомых. При изготовлении ловушек необходимо учитывать поведение того или иного вредителя, в частности особенности полета. Одни их них летают быстро, их полет сопровождается бросками из стороны в сторону, другие - медленно и плавно. Одни насекомые подлетают непосредственно к источнику запаха, другие же сначала садятся поблизости, а затем приближаются к нему по поверхности субстрата.

Самцы некоторых шестиногих, например совок, в поисках самки могут преодолевать различные препятствия - дверцы, отверстия и другие. Многие же насекомые делают это с трудом. Как бы хороша ни была ловушка, она никогда не отлавливает всех привлекаемых феромоном насекомых. В самые лучшие приспособления для самцов хлопкового долгоносика попадается только около 50% насекомых. В то же самое время для восточной плодожорки конструкция феромонной ловушки не имеет особого значения.

С ловушкой на 'диверсантов'

Важно и то, какое вещество применяется в ловушке для уничтожения насекомых. Обычно для этого используются инсектициды и клеи различного состава.

Большое влияние на эффективность ловушки оказывают также выбор места установки и высота ее относительно растений. Для шестиногих растения могут служить зрительным ориентиром или пищевым аттрактантом.

Немало и других препятствий, но уже чисто биологических, связанных с нераскрытыми еще тайнами насекомых, надо преодолеть, конструируя и устанавливая ловушки. Следовательно, наибольший эффект будет достигнут только при всестороннем учете биоритмологии насекомых, что позволит установить ловушки в определенное время лёта при определенной освещенности. При изучении феромонов яблонной и восточной плодожорок, а также других насекомых было установлено влияние суточного ритма на выделение полового аттрактанта и ответные реакции самцов.

Ученые провели лабораторные опыты с бабочками восточной плодожорки, помещенными в стеклянные сосуды. Результаты эксперимента показали, что половая активность этих насекомых наступает в конце дня и продолжается в основном с 17 до 20 часов. Остальное время бабочки находились в покое, устроившись на дне или на стенках своих стеклянных клеток. Лишь в вечерние часы присутствие самки активизировало самцов, и они проявляли бурную реакцию: трепетали крыльями, преследовали передвигающуюся самку, изгибали брюшко при приближении к ней. Это было ответом на половой феромон, само появление которого подчинялось суточному ритму.

С ловушкой на 'диверсантов'

Исследователи поставили контрольный опыт. Они заменили живых самок на экстракт феромона и предложили его самцам в час "пик" восточных плодожорок. Реакция самцов выражалась в поднятии "антенн", трепетании крыльев и кружении вблизи кусочка фильтровальной бумаги, пропитанной экстрактом. Как и в опытах с живыми бабочками, самцы реагировали на "искусственную самку" в вечерние часы и оставались безразличными к ней и неподвижными в дневные.

Ближе к ночи сдвинуты "феромонные ритмы" и у яблонной плодожорки. У нее свое суточное время. Ритмология активности самцов и самок также изучалась в лабораторных условиях. Оказалось, что максимальное число активных насекомых (46...56%) природной популяции приходится на 22...23 часа. Примерно в это же время наблюдалось и максимальное число самок (50...60%), выделяющих феромоны.

Случайность или закономерность? Возможно, и здесь мудро распорядилась природа, выделив каждому виду свое время.

Чтобы подтвердить или опровергнуть это предположение, нужны опыты и опыты.

И еще одно "белое пятно". В ловушках синтетические феромоны постоянно источают привлекающий запах, а в природе? Подобное расточительное отношение к запасам химикатов как будто неразумно. Не испускает ли самка запаховые импульсы, не объясняются ли и некоторые неудачи тем, что если не у всех, то у многих насекомых существует своеобразная "запаховая азбука Морзе"?

Как известно, плотность популяции насекомых влияет на различные стороны их биологии: скорость роста, соотношение полов, массу и размеры тела, цвет и другие особенности. Большой интерес для энтомологов представляет также влияние плотности популяции насекомых на выделение половых феромонов. С этой целью проводили опыты над тремя видами бабочек, относящихся к различным семействам: мельничной огневкой, непарным шелкопрядом и бересклетовой горностаевой молью.

Наблюдения показали, что самки всех изучаемых видов бабочек, появившиеся из гусениц, популяция которых имела высокую плотность, отличались пониженной призывной активностью. Так, среди самок мельничной огневки было отмечено снижение феромонной активности на 11%, непарного шелкопряда - на 13% и бересклетовой горностаевой моли - на 23,4% по сравнению с контролем.

Кроме того, насекомые, отличающиеся пониженной призывной активностью, обладали меньшими размерами, а продолжительность жизни у горностаевой моли была короче. Высокая плотность особей в стадии гусеницы отрицательно влияла на призывное поведение половозрелых самок изученных видов чешуекрылых.

Полученные учеными данные позволяют более эффективно организовать борьбу с насекомыми-вредителями.

В настоящее время широким фронтом идут работы по использованию феромонов в карантинной службе. При помощи "искусственной самки" охотятся за такими опасными вредителями, как восточная плодожорка, калифорнийская щитовка и червец Комстока.

Что касается использования феромонов для борьбы с насекомыми-вредителями, то здесь успех будет зависеть от многих факторов. Среди них - определение всех компонентов химического языка шестиногих, изучение механизмов хеморецепции, совершенствование технологии создания биополимерных испарителей и специальных клеевых составов.

Для достижения существенных успехов в регуляции численности вредных насекомых необходимо хорошо изучить поведение этих животных и взаимоотношение их с растениями. Исследования вторичных метаболитов, таких, как фитонциды и антифиданты, пищевые аттрактанты и феромоны откладки яиц, позволят проникнуть в тайны химических взаимоотношений насекомых не только с сородичами, но также с растительным миром.

Располагая комплексом биологически активных соединений, защитники растений смогут целенаправленно воздействовать на популяцию любого вида насекомых, что уже к 2000 году позволит получить ощутимые результаты.

Какие горизонты откроются перед учеными завтра, каков будет вклад "феромонотерапии" в защиту растений, покажет будущее. Прав был писатель Андре Моруа, говоря, что ни одно исследование никогда не бывает до конца завершено. Самое большое достоинство хорошо выполненной работы в том, что она открывает путь другой, еще лучшей работе.

И как знать, не принесет ли упорный труд ученых новые, совсем неожиданные плоды. Ведь именно открытия, совершенные в последнее время, позволили узнать уже много тайн шестиногих обитателей нашей планеты и разработать методики управления их поведением.

Однако человечество должно сознавать, что вмешательство в природу необходимо проводить очень осторожно. Об этом и пойдет речь в следующей главе.