Химический язык насекомых

Короткий Роберт Манусович

Ну, дерево, берегись!

В хвойных лесах североамериканского континента широко распространено дерево псевдотсуга Дугласа, достигающее почти стометровой высоты. И вот этого гиганта растительного мира может свалить небольшой жучок длиной менее 1 см — враг номер один — псевдотсуговый лубоед. Вот уж, поистине, если пользоваться «библейской» терминологией, — Голиаф растительного мира, поверженный Давидом — животного царства. Вот как описывают нападение лубоеда на деревья энтомологи. В первые теплые дни апреля лубоеды покидают деревья, где они провели зиму, и разлетаются на поиски новых мест обитания. Обычно жуки выбирают деревья либо пораженные ветром, либо засухой или болезнью. Отыскав ослабленное дерево, насекомые устремляются в атаку, которая поражает быстротой и отличной организованностью. В один

день тысячи жуков внедряются в кору облюбованного ими дерева и полностью выводят из строя систему его химической защиты. Самка лубоеда проделывает во внутренней части коры тоннель — маточный ход. В нишах по обе стороны тоннеля после встречи с самцом самка откладывает яйца. Из них вылупляются личинки, которые после линьки превращаются в куколок, а последние — во взрослых жуков. Насекомые покидают древесную кору, вылезая на поверхность через искусно просверленные выходные отверстия, и уже самостоятельно отправляются на поиски «жертв». Выбор объекта для совместного нападения, взаимоотношения самца и самки, плотность популяции жуков на дереве регулируются химическими и акустическими сигналами, которые подаются в определенных комбинациях и последовательности. По-видимому, такое «общение» между жуками происходит в определенное время, синхронизированное с ходом их «биологических часов».

Во время исследований способов коммуникации псевдотсугового лубоеда выяснилась удивительная особенность: оказалось, что одно и то же вещество может вызывать у жука несколько различных реакций.

Речь идет о метилциклогесиноне (МЦГ), обладающем свойствами феромона. Реакция на этот феромон в смеси разных веществ может проявляться по-разному: жуки скапливаются на коре дерева или, наоборот, отказываются сближаться друг с другом. В ответ на действие МЦГ жук-самец может атаковать другого самца или же, напротив, начать ухаживать за самкой. Какая реакция возобладает, зависит от концентрации феромона и обстоятельств, при которых он выделяется. Расшифровка этих сигнальных механизмов могла бы принести большую пользу и помочь разработать способы снижения экономического ущерба от лубоеда. По сравнению с более чем 300 тыс. видов жуков, описанных в настоящее время энтомологами, лубоед изучен довольно хорошо, но его феромонная активность еще представляет Terra incognito, неизведанную землю для ученых. Интересно, что лубоед не только сам вредит дереву, на котором поселился, но и в прямом смысле «открывает ворота» другому врагу псевдотсуги — грибку синевы древесины. Самка жука переносит на своем теле грибницу, которая заражает древесину, прорастая в водопроводящих каналах дерева. Подобно коррозионному наросту в водопроводных трубах, грибок сужает отверстия каналов, а со врменем и полностью закупоривает их. Вот тут-то происходит ослабление, а то и полное разрушение химической защиты растения.

Смола — это одно из основных средств химической защиты у псевдотсуги Дугласа. Когда она заполняет проделанный самкой лубоеда ход, жуки погибают, захлебнувшись в клейкой массе.

Водопроводящие каналы дерева (трахеиды) расположены в древесине вертикально и при нормальных условиях с их помощью создается давление, необходимое для перекачки смолы по смоляным каналам, расходящимся горизонтально от центра ствола. Но если регуляция давления в трахеидах нарушается, смола не может попасть в маточные ходы лубоеда. Таким образом, псевдотсуга гибнет в результате совместной деятельности двух организмов: жук уничтожает флоэму, по которой осуществляется транспорт питательных веществ, а грибок — блокирует водопроводящую систему, обезвреживая защитные приспособления дерева.

Невольные соучастники

Пограничники разгадали немало хитроумных способов, с помощью которых шпионы и диверсанты пытаются преодолеть контрольную полосу границы и уйти подальше, рассчитывая либо затеряться в толпе на узловой железнодорожной станции, либо на время затаиться в большом городе. Какие только приемы ни применялись для того, чтобы преодолеть контрольную полосу: обувь, которая имитировала следы диких животных, ходули, прыгающие аппараты и даже небольшие воздушные шары. Один из опробованных способов заключался в следующем: диверсант перебирался через контрольную полосу верхом на своем партнере. Сообщник затем переходил обратно через границу и его следы оставались на контрольной полосе, а в глубь страны уходил настоящий шпион. Правда, в жизни и этот способ не выручал диверсантов. Пограничники были всегда начеку.

Нечто похожее наблюдается и в живой природе (пример с псевдотсугой и грибками, заразившими ее, которых приносили в растение лубоеды). Подобные случаи не единичны в мире растений.

Голландия славится своим цветоводством. Для голландцев — это крупная отрасль хозяйства. На большие цветочные аукционы съезжаются сотни любителей, скупщиков и торговцев цветами. Соревнуясь друг с другом, они приобретают кто одну-две, а кто целую партию луковиц тюльпанов, нарциссов или гладиолусов. Не меньшим спросом пользуются на аукционе и цветы, идущие на срезку, — розы, гвоздики, хризантемы, а также горшечные растения — цикламены, бегонии, азалии. Так повелось в Голландии издавна. Поэтому ботаник в этой стране фигура уважаемая. Болезни растений, если их вовремя не обнаружить, — прямой убыток для цветоводов, а то и полное разорение. К словам ученых-ботаников, к их советам здесь относятся со вниманием.

Однако не только цветоводы-практики, но и ученые мужи с сомнением качали головами, узнав, что такой уважаемый человек, как де Фриз — ботаник и генетик, изучая «эпидемию позеленения» растений в своем саду в Амстердаме, предположил, что причина ее — инфекционный материал, который переносят летающие насекомые. Это предположение было слишком необычно для конца XIX века, и, кроме того, де Фризу не удалось доказать свою правоту. Его наблюдения и заключения остались тогда непонятыми и не были приняты.

В действительности большое количество микробов и вирусов, вызывающих болезни растений, при всем разнообразии способов передачи инфекции переносится насекомыми.

Сейчас известно свыше 40 видов цикадок — переносчиков вирусных заболеваний пшеницы, риса и других растений. Эти насекомые — основные носители возбудителей микоплазменных заболеваний, желтухи астр, позеленения цветкового клевера, карликовости шелковицы и многих других. И все же наиболее широк спектр вирусов, передаваемых тлями. Сейчас известно свыше 200 видов тлей, способных переносить фитопатогенные вирусы. Своего рода рекордсмен среди этих насекомых — персиковая тля. Из 160 вирусов, распространяемых всеми видами тлей, она способна переносить более 60. Вирусы могут передавать также жуки (желтая крапчатость риса), клопы (курчавость и скручивание листьев сахарной свеклы), щитовки (вирус деформации побегов дерева какао), хлебные блохи. Были получены сведения о передаче возбудителя реверсии (махровости черной смородины) галловым клещом. Доказано, что клещами переносятся также некоторые вирусы, вызывающие болезни злаковых (полосатая и пятнистая мозаики пшеницы), плодовых (мозаики персика, инжира), декоративных (розеточность розы) и бобовых (стерильность кайянуса) растений.

Как защититься от этой невидимой рати вирусов и микроорганизмов? Конечно, с помощью испытанных «воинов» — фитонцидов.

Учеными были поставлены тысячи опытов, в которых изучались фитонцидные вещества из конопли, чистотела, кубышки желтой, копытня, очитка едкого, молочая, дрока, белладонны, чеснока и лука. Фитонциды этих растений оказывали на бактерии, болезнетворные для растений, то же действие, что и антибиотики в медицине. Например, вещества, содержащиеся в кубышке желтой, даже при разведении препарата из них в миллионы раз, подавляли рост вредных для растений бактерий.

Проводились опыты с предпосевной обработкой семян капусты и помидоров фитонцидными препаратами. Использовались аренарин — фитонцид из бессмертника песчаного, иманин и новоиманин, полученные из зверобоя пронзеннолистного, и еще три десятка других препаратов из растений, обладающих фитонцидной активностью. Например, аренарин успешно подавлял рост и развитие коринебактерий — возбудителей болезни, называемой раком помидоров. Даже в разведении 1:10⁶ препарат оказался активным против этих врагов растений.

В ходе опытов выяснилась еще одна подробность. Впоследствии этот эффект быт отмечен и при обработке семян рядом других фитонцидных препаратов. Семена, обработанные аренарином, прорастали уже на вторые сутки после посева, в 3...4 раза быстрее, чем в контроле. Аренарин вошел в число фитонцидных препаратов, которые стимулируют рост и развитие растений. В результате предпосевной обработки семян помидоров аренарином снижалось количество растений, пораженных бактериальным раком, черной пятнистостью, мокрой, вершинной гнилью, а также вирусными болезнями — мозаикой, столбуром и бронзовостью помидоров. Успешно применялся препарат в опытах с клевером, люцерной, фасолью, сахарной свеклой и другими растениями.