6 years ago
No comment

Sorry, this entry is only available in
Russian
На жаль, цей запис доступний тільки на
Russian.
К сожалению, эта запись доступна только на
Russian.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Насекомые против насекомых. Управление полетом насекомых

В предыдущих главах мы познакомились с основными механизмами, обеспечивающими полет саранчи и некоторых других насекомых. Мы по достоинству оценили удачные находки природы при решении проблемы полета, отметили то немаловажное обстоятельство, что у насекомых есть чему поучиться и инженерам, и биологам, и специалистам других областей знания.

Теперь мы совершим краткий экскурс к проблемам «антиполета» — к вопросу о том, как сделать так, чтобы насекомые потеряли способность к полету, или хотя бы не прилетали туда, где они нежелательны, или, наоборот, прилетали туда, где их ожидают. Иными словами, речь в данном разделе книги пойдет в основном о борьбе с насекомыми — вредителями сельского и лесного хозяйства, переносчиками различных болезней и т. п. А в более широком смысле слова — об управлении полетом насекомых и вообще об управлении их поведением. Среди методов борьбы с вредными для человека насекомыми важное место отводится в настоящее время химическому методу, а среди химических веществ, губительно действующих на насекомых, веществам, нарушающим работу их нервной системы и двигательного аппарата.

Нужно отметить, однако, что создание химических веществ, которые вызывали бы те или иные «поломки» в работе локомоторных систем насекомых, невозможно без соответствующих знаний. Вот тут-то химикам-синтетикам могут помочь и помогают сведения, которые они получают от физиологов, сведения о тонких механизмах функционирования нервной системы насекомых и, в частности, сведения о путях и способах передачи сигналов между отдельными нейронами в головном и туловищном мозгу, а также передачи сигналов с нерва на мышцу.

Химический метод в наше время является, пожалуй, единственным сколько-нибудь надежным методом борьбы с саранчой, которая способна расселяться (если не ограничивать ее размножение) на огромных площадях.

В главе 1 указывалось, что передача нервного импульса от одного нейрона к другому у насекомых, как, впрочем, и у других животных, осуществляется главным образом с помощью особых химических веществ — медиаторов, и в частности ацетилхолина. Гидролиз ацетилхолина обес­печивается специальным ферментом — ацетилхолинэстеразой. У исследователей давно возникла идея — вмешаться в процесс передачи нервного импульса, как-то «сломать», нарушить его.

Перспективными оказались так называемые антихолинэстеразные вещества, т. е. такие вещества, которые выключают действие холинэстеразы. Если ацетилхолин не гидролизуется, то он будет накапливаться в синаптической щели, что неизбежно приведет к перевозбуждению нервной системы животного. У него возникнут судороги, и дело может кончиться смертью.

В настоящее время существуют две большие группы химических веществ антихолинэстеразного действия — фосфорорганические соединения и карбоматы. И те и другие проявляют свою инсектицидную (направленную против насекомых) активность, угнетая холинэстеразу. Однако, к сожалению, как многие фосфорорганические соединения, так и карбоматы, применяемые для борьбы с насекомыми-вредителями, токсичны не только для насекомых, против которых они направлены, но и для других животных, и даже для человека. Ведь ацетилхолин играет существенную роль в передаче нервного импульса и у этих организмов!

Поэтому задача состоит в том, чтобы найти не просто вещества, эффективно нарушающие работу холинэргических синапсов: нужно найти также вещества, которые нарушали бы работу этих синапсов лишь у насекомых и существенно не влияли бы на работу синапсов других животных.

Существуют различные способы решения этой непростой задачи. Один из них основан на том обстоятельстве, что холинэстераза насекомых по некоторым признакам отличается от холинэстеразы позвоночных животных. А раз так, то, изучив особенности холинэстеразы насекомых, можно попытаться синтезировать вещества, избирательно действующие именно на нее и не оказывающие существенного влияния на холинэстеразу позвоночных животных.

В нашей стране исследования в этом направлении ведутся под руководством академика М. И. Кабачника. В них принимают участие как физиологи и биохимики, так и химики-синтетики.

Есть и еще один путь синтеза химических веществ направленного действия. Я имею в виду не прекращающиеся во всем мире попытки создания препаратов, нарушающих синаптическую передачу у насекомых не в центральных, а в нервно-мышечных синапсах, т. е. в синапсах, в которых осуществляется передача сигналов с нерва на мышцу.

Предпосылкой для такого рода поисков является то обстоятельство, что передача сигналов с нерва на мышцу у насекомых (в отличие от позвоночных животных) происходит не с помощью ацетилхолина, а с помощью глутаминовой кислоты (см. главу 3). Успехи в этом направлении пока скромные, но перспективы открываются широкие.

Однако даже создание химических веществ, избирательно нарушающих работу нервной системы и нервно-мышечного аппарата насекомых и не влияющих на таковую других животных, еще не решает полностью всей проблемы. Дело в том, что при обработке насекомых ин­сектицидами нередко гибнут не только вредители, но и насекомые-хищники — естественные враги растительноядных видов. Подсчитано, например, что уничтожение 95% вредителей с помощью инсектицидов приносит больше вреда, чем пользы, поскольку оставшиеся 5% вскоре начинают настолько бурно размножаться, что с избытком восполняют свои ряды, так как их развитие уже не сдерживают хищники.

Для борьбы с вредителями с помощью химических средств очень важно иметь такие вещества, которые бы действовали не вообще на насекомых, а лишь на определенные (вредные для сельского хозяйства) виды, минимально нарушая (или совсем не нарушая) жизнедеятельность других, полезных видов. Создание таких веществ — задача очень сложная.

Однако для создания хороших инсектицидов и этого мало. Даже сверхизбирательные химические вещества должны обладать еще одним важным качеством: они не должны накапливаться в почве и растениях, не должны загрязнять окружающую среду.

К сожалению, таких идеальных химических веществ, сочетающих в себе указанные (а также некоторые другие, не рассмотренные нами) требования, для борьбы с насекомыми до сих пор нет, и пройдет какое-то время, прежде чем такие вещества будут созданы. Кроме того, химические вещества в ряде случаев трудно применять именно против летающих, быстро меняющих свою «дислокацию», насекомых.

Поэтому для борьбы с насекомыми-вредителями в последние годы все шире применяются (где это оказывается возможным) так называемые биологические методы. Существует ряд методов такой борьбы, например заражение насекомых микробами, вирусами, спорами грибов. При этом стараются подбирать возбудителей узконаправленного действия и вызывать настоящие эпидемии среди вредителей. Часто такой метод выгодно сочетать с химическим, так как для ослабленных болезнью насекомых губительными оказываются меньшие концентрации химических веществ.

Насекомых также уничтожают (и нередко весьма эффективно!) с помощью других животных, прежде всего, конечно, птиц. Однако нас будет интересовать использование против насекомых своих же крылатых собратьев. С этим способом биологической борьбы с насекомыми-вре­дителями мы и познакомимся несколько подробнее.

Различают насекомых-хищников — тех, которые нападают на свою жертву и тут же обычно ее поедают, и насекомых-паразитов. Последние тоже питаются тканями своей жертвы, но съедают (или высасывают) ее не сразу и не сами. Это дело они предоставляют своему потомству — прожорливым личинкам, а сами лишь заражают насекомое или его яйца своими яйцами.

Насекомыми-хищниками являются многие муравьи, а среди летающих насекомых — стрекозы, богомолы, верблюдки, некоторые кузнечики и клопы, а также сетчатокрылые (златоглазка и др.), двукрылые (ктыри, зеленушки и др.). Очень много хищников среди жуков. Не случайно, согласно существующей классификации, некоторых из этих насекомых относят к семейству плотоядных! Крылатая гвардия жуков многих видов успешно уничтожает тлей, червецов, белокрылок, щитовок, гусениц бабочек и некоторых других вредителей. А крупная плотоядная жужелица-антия настолько «кровожадна», что нападает даже на мелких ящериц!

К сожалению, использовать летающих насекомых-хищников в сколько-нибудь крупных масштабах для борьбы с вредителями на практике по разным причинам оказывается не так-то просто. Тем не менее большие успехи здесь уже налицо.

Всем хорошо известны божьи коровки — небольшие насекомые, перелетающие в теплые солнечные дни с места на место. Но не все знают, что многие виды божьих коровок — прожорливые хищники, очень плодовитые и способные уничтожать большое число вредных для сельского хозяйства насекомых. Так, живущая в наших краях семиточечная божья коровка (названная так потому, что у нее на красных надкрыльях имеется семь черных точек) в громадном количестве поедает тлей (за день — около 100 тлей или 300 их личинок!).

Однако еще более знаменита другая божья коровка — родолия. У нас это заморский гость, родиной которого является Австралия. Но родолия хорошо акклиматизировалась в Европе, Америке, Африке и в буквальном смысле слова спасла в 20—30-е годы цитрусовые плантации многих стран от опаснейшего врага — желобчатого червеца, или ицерии, случайно завезенной тоже из Австралии. Любопытно, что никакие химические средства защиты того времени надлежащего эффекта при борьбе с ицерией не дали.

Божьи коровки успешно применяются и для борьбы с другими вредителями цитрусовых и некоторых других плодовых деревьев — так называемыми щитовками, относящимися к отряду равнокрылых хоботных насекомых. Здесь можно выделить коровку-линдера, тоже попавшую к нам из Австралии. С помощью этого жучка была решена на Черноморском побережье Кавказа проблема борьбы с некоторыми видами щитовок.

Интересно отметить, что в некоторых странах (особенно в неблагополучные годы) удавалось и удается налаживать достаточное производство божьих коровок путем выращивания их в лаборатории.

Не менее важное значение в биологической борьбе с насекомыми-вредителями принадлежит насекомым-паразитам. Собственно говоря, истинные паразиты обычно не взрослые насекомые, а их личинки. Взрослые же питаются нектаром цветов, сладкими соками растений. Однако черты паразитизма свойственны и взрослым особям некоторых видов. Такие насекомые питаются медвяной росой (сладкими выделениями) тлей и даже гемолимфой хозяев, которая выступает при введении жала для откладки яиц в тело хозяина. Есть даже примеры, когда насекомое-паразит специально прокалывает тело хозяина своим яйцекладом, чтобы слизывать его гемолимфу: яйца при этом оно не откладывает.

Насекомые-паразиты встречаются среди представителей нескольких отрядов насекомых. Однако особенно много паразитических форм среди двукрылых и перепончатокрылых. Из паразитических двукрылых следует отметить мух-тахин (их около 5000 видов) — очень полезных для человека насекомых. Личинки тахин паразитируют в гусеницах и куколках бабочек (в том числе бабочек непарного шелкопряда и капустной совки), а некоторые виды тахин паразитируют на саранчовых, клопах (клопе-черепашке), жуках (майском хруще) и других вредителях сельского хозяйства.

Тахины очень плодовиты. Существенно, что у основных вредителей сельского и лесного хозяйства имеются «свои» виды тахин, что позволяет направленно воздействовать с помощью этих мух на те или иные вредные виды насекомых. Подобные попытки делались — и не безуспешно — при борьбе с такими серьезными вредителями, как колорадский жук и непарный шелкопряд.

Другой важный отряд насекомых, поставляющий паразитические формы,— перепончатокрылые. Из многочисленного отряда перепончатокрылых наибольший интерес представляют паразиты семейства наездников, Свое название эти насекомые получили потому, что, подлетая к жертве, они садятся на нее как бы верхом. Затем они подгибают брюшко, чтобы удобнее было использовать свой яйцеклад — оружие, которым они пользуются с большим мастерством.

Существует много тысяч видов различных наездников. Однако для практической борьбы с насекомыми-вредителями удалось привлечь лишь сравнительно немногих из них. В качестве примера можно привести исключительно успешное применение наездника-афелинуса для борьбы с кровяной тлей — страшным когда-то вредителем наших садов. Спастись от хорошо летающего афелинуса медленно передвигающаяся тля, конечно, не может, и наезднику остается лишь выбирать себе жертву, в которую он и вводит свой яйцеклад. В результате использования афелинуса кровяная тля практически исчезла из садов, а при появлении борьба с ней с помощью афелинуса уже не представляет проблему.

Вот другой пример удачного применения наездников против вредителей сельскохозяйственных культур. Известен крошечный наездник-яйцеед, получивший название трихограммы. Это насекомое заражает яйца озимой совки, яблонной плодожорки и некоторых других вредных бабочек и тем самым сдерживает развитие этих насекомых.

Важно отметить, что искусственное выведение трихограмм в нашей стране поставлено на промышленный уровень. Так, сравнительно недавно в городе Намангаме, расположенном в Ферганской долине, построена настоящая биофабрика по выращиванию трихограмм. Ее мощность превышает 800 кг живой и исключительно ценной для сельского хозяйства продукции в год, что составляет несколько десятков миллиардов насекомых. Уже в первый год с помощью крылатых наездников было обработано более 80 тыс. га хлопчатника, в дальнейшем обрабатываемые площади будут увеличиваться.

Помимо биологического метода борьбы с насекомыми-вредителями сельского и лесного хозяйства, используются способы, связанные с особенностями поведенческих реакций насекомых, в частности с явлением так называемого фототаксиса (от греческих слов «фото» — свет и «таксис» — расположение в порядке).

Многие не раз наблюдали, как бабочки и некоторые другие насекомые охотно летят на огонь и даже сгорают в пламени, если огонь открытый. Так родилась идея привлечения насекомых с последующим их уничтожением при помощи света.

Теоретически можно создать световые ловушки, обладающие достаточной избирательностью, поскольку у каждого вида насекомых имеется свой излюбленный диапазон длин световых волн. Такие ловушки могут быть снабжены специальными устройствами для засасывания на­секомых и другими приспособлениями.

К сожалению, практика показала, что попадается в световые ловушки даже самой совершенной конструкции обычно лишь ничтожная часть популяции — около 1 % обитающих в данной местности насекомых. Причины — различная высота полета насекомых даже одного и того же вида, различная степень «готовности» лететь на свет у разных особей и т. д.

Можно попытаться воздействовать и на другую систему органов чувств насекомых — слуховую. В настоящее время известно, что очень многие виды насекомых (среди них и насекомые-вредители) издают звуки, привлекающие особей противоположного пола,— так называемые призывные сигналы. Эти сигналы специфичны для того или иного вида насекомых, и, конечно, их сравнительно легко имитировать с помощью современных технических средств. Такого рода звуковые ловушки, как и световые, целесообразно снабжать специальными приспособлениями для захватывания и последующего уничтожения вредителей. Практически этот способ нуждается в большей «доводке», чем световой, и пока, насколько известно, нигде не применяется.

Наконец, нельзя не коснуться еще одного способа воздействия на органы чувств насекомых с целью их привлечения и уничтожения. Это — использование пахучих веществ, аттрактантов, привлекающих насекомых. Эти вещества вырабатываются как самими насекомыми (половые аттрактанты), так и растениями, которыми кормятся насекомые (пищевые аттрактанты). Аттрактанты обоих типов могут быть синтезированы искусственно, что, кстати говоря, уже и проделано с рядом этих соединений.

Избирательность к действию тех или иных аттрактантов у насекомых очень высока, а чувствительность к отдельным половым аттрактантам у этих животных просто поразительна: известно, например, что самцы некоторых бабочек способны обнаруживать свою партнершу и при­летать к ней с расстояния в несколько километров!

Следует отметить, однако, что, хотя способы использования естественных и синтетических аттрактантов для борьбы с вредителями представляются достаточно очевидными, на практике осуществить это оказывается не так-то просто. Пока подобные способы борьбы имеют скорее теоретический, чем практический интерес. Впрочем, за последнее время здесь наметились некоторые обнадеживающие сдвиги.

Понятно, что применение химических, световых, и звуковых сигналов может быть использовано не только для привлечения тех или иных насекомых с целью их уничтожения. С помощью воздействий подобного рода человек может научиться управлять поведением насекомых, и в частности их двигательным поведением, полетом. Ведь, помимо воздействий, привлекающих насекомых, существует целый ряд воздействий их отпугивающих. Это и химические вещества, выделяемые самими насекомыми (так называемые репелленты), это и световые сигналы с «чужой» для данного вида насекомых длиной волны, это, наконец, звуковые сигналы тревоги, угрозы и т. п.

Используя и разумно сочетая такого рода воздействия, мы могли бы привлекать в нужное место нужных насекомых и отпугивать насекомых нежелательных (в последнем случае примерно так же, как это делается на некоторых аэродромах в отношении птиц, куда залет этим животным по вполне понятным причинам «заказан»). Слово «разумное» здесь хотелось бы подчеркнуть особо. Дело в том, что все в природе взаимосвязано, и к любым воздействиям на насекомых (и на других животных) нужно подходить осторожно, со знанием дела. Ведь иначе можно нарушить экологические отношения, на первый взгляд далеко не очевидные, которые потом восстановить трудно. За это природа мстит и часто совершенно неожиданным образом.

Следует иметь в виду и то, что понятия «полезные», «вредные» или «нейтральные» (даже для человека) насекомые нередко оказываются понятиями весьма относительными.