В провинции Тренто на северо-востоке Италии созревает виноград. Научный сотрудник местного Аграрного института Сан-Микеле-аль-Адидже доктор Илария Пертот осматривает листья и ягоды и развешивает на веревках, протянутых вдоль всего виноградника, маленькие цилиндрические коробки — проигрыватели. Доктор Пертот руководит интересным научным проектом: команда ученых тестирует биологические способы борьбы с насекомыми-вредителями, в основе которых — звуки.
О чувствительности многих насекомых к разным звуковым сигналам — вибрационным или ультразвуку — науке известно уже больше 70 лет. У разных насекомых эта чувствительность проявляется по-разному: кто-то использует особые мелодии во время брачных игр, чтобы привлечь самца или самку, а кто-то по звукам определяет приближение опасности — например, насекомоядных летучих мышей. Идея использовать эту особенность для борьбы с вредителями появилась давно, но до начала 2000-х воплотить ее в жизнь пытались лишь немногие исследователи.
Первые опыты
Впервые англичане Белтон и Кемпстер подвергли воздействию ультразвука кукурузного мотылька в 1962 г. В 1968 г. в следующем британском эксперименте объектом исследования были самки капустной совки: под влиянием высокочастотных импульсов две трети самок прекращали откладку яиц. Но, к недоумению ученых, тот же эксперимент на совке хлопковой результатов не показал. Причиной неудачи тогда назвали полевые условия опыта: шум от качающихся растений, высокую влажность и ветер.
Первый по-настоящему масштабный и успешный эксперимент удалось провести только в 2002 г. в Лундском университете в Швеции. На этот раз объектом стала индийская моль (Plodia interpunctella) из группы так называемых ушастых молей. Чтобы спасаться от летучих мышей, этот серьезный амбарный вредитель научился распознавать сигналы мышиной эхолокации — ультразвук. Слуховые органы моли находятся в ее первом брюшном сегменте и по принципу работы похожи на барабанные перепонки. Чувствительность моли к ультразвуку специалисты решили использовать, чтобы прервать брачные игры насекомых и найти таким образом успешный способ остановить размножение вредителей.
Для эксперимента был создан бумажный туннель диаметром 10 сантиметров и длиной 3 метра, в котором и находились насекомые. Чтобы приблизить лабораторные условия к реальным, внутри туннеля ученые настроили постоянный поток воздуха, а на концах туннеля закрепили источники ультразвука частотой 25 кГц. Включая ультразвук всего на одну секунду, ученые всегда получали интересный результат: моли немедленно прекращали полет, садились на стенки туннеля и, главное, самки моли переставали источать феромоны для привлечения самцов. В итоге и число самцов, летящих на феромоны самок, и число самок, приступивших к откладке яиц, сократилось на 40 процентов. Вывод авторов был таким: контролировать вредителей пищевых продуктов в закрытых помещениях вполне возможно, но в поле невероятно трудно.
«Обычно для борьбы с индийской молью используют запахи, то есть те же самые феромоны, — пояснили «Защите растений» специалисты кафедры энтомологии Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, — Поэтому применение ультразвука — нестандартный эксперимент».
Из лаборатории — в поле
Однако команде доктора Иларии Пертот удалось доказать обратное. Уже несколько лет в рамках проекта PURE итальянцы успешно применяют «звуковые» технологии для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур на полях: виноградной листоверткой (Sparganothis pilleriana) и североамериканской цикадкой (Scaphoideus titanus) — переносчицей золотистого пожелтения винограда. Главная цель проекта — сократить применение инсектицидов на виноградниках, ведь именно на виноград приходится 39% ежегодного объема пестицидов на полях Европы. Известно, что избыточное количество пестицидов плохо сказывается на окружающей среде. «Я могу уверенно сказать, что биологические способы борьбы с насекомыми, например, нарушение их брачного ритуала, гораздо эффективнее химических», — рассказала доктор Илария Пертот.
Чтобы остановить размножение листовертки и цикадки, итальянцы, как уже было сказано, используют звуковые вибрации. Но в отличие от шведского эксперимента это не искусственно синтезированный ультразвук, а, как ни удивительно, запись звуков самих насекомых. Для успешного размножения самцу и самке цикадки необходимо исполнить дуэт из особых, специфичных только для этого вида звуковых сигналов. Первым брачный дуэт начинает самец, самка отвечает ему, и сигналы с одинаковой частотой повторяются снова и снова.
Иногда конкурентный самец своими криками может нарушить идеальный дуэт. Если это случается, размножения пары цикадок не происходит. Именно этим ученые и решили воспользоваться. Запись криков одинокого конкурентного самца в большинстве случаев нарушает исполнение дуэта и тем самым нарушает размножение цикадок. Интересно, что запись дуэта, проигранная для одинокого самца, провоцирует последнего издавать свои собственные крики.
Руководитель проекта PURE оценивает новый метод как перспективный, но все же не отрицает важность инсектицидов. «Скорее всего, мы не сможем избавиться от пестицидов в ближайшие десять лет, — сказала доктор Пертот. — Но мы точно можем и должны сократить дозы их применения до минимальных».
Напомним, что звуки могут защищать растения от вредителей с помощью и другого интересного механизма. В одном из предыдущих номеров мы рассказывали об эксперименте с резуховидкой Таля (Arabidopsis thaliana) – растением из семейства капустные. Как выяснили ученые Университета Миссури-Колумбия, резуховидка начинает активно выделять горчичное масло в ответ на звуки «жевания» гусениц. Гусеницы, в свою очередь, реагируют на такую защитную химическую реакцию и уползают.
В свою очередь инновацию прокомментировал «Защите растений» научный сотрудник Всероссийского центра карантина растений Максим Дудов: «с одной стороны, способ, предложенный итальянскими специалистами, хорош, так как вредитель уничтожается еще до стадии личинок. Но у такого метода есть и большой минус: если на плантации появится новая популяция цикадок, которые размножались где-то на соседней территории, вредителю ничто не помешает. Технологию нужно дополнить или инсектицидами, или другими биологическими методами защиты растений», — заключил специалист.
Анастасия Мазнева
