Химия и жизнь насекомых

10 мая 2017 в 14:04

Химические вещества играют огромную роль в жизни насекомых, обеспечивая коммуникацию между ними, позволяя найти партнера для размножения или же защититься от врага. В двух недавних исследованиях, о которых мы расскажем сегодня, ученые также выявили роль определенных веществ в жизни насекомых, но в одном из этих случаев химии оказалось недостаточно.

 

 Первая работа была посвящена малому бататовому долгоносику (Euscepes postfasciatus). Как следует из его названия, пищей для этого долгоносика служит батат – ценная сельскохозяйственная культура, которую широко выращивают в тропиках. Вместе с бататом распространился и в Азии, и в Центральной и Южной Америке, и в странах Карибского бассейна, и в тихоокеанском регионе. Везде он наносит существенный ущерб урожаю батата, поэтому службы защиты растений разных стран ищут способы контролировать его численность.

Малый бататовый долгоносик

Один из способов предложили японские энтомологи с островов Рюкю, на крайнем юге Японского архипелага. Они заметили, что самки ряда видов долгоносиков, включая и малого бататового, спарившись с одним самцом, в течение определенного периода времени не спариваются с другими. Исследователи предположили, что существует некий механизм, препятствующий последующим спариваниям.

Чтобы определить, как этот механизм действует, Тихиро Химуро и другие ученые из службы защиты растений префектуры Окинава исследовали четыре вещества, выделяемых самцами-долгоносиками. Энтомологи выращивали долгоносиков в лаборатории и подвергали взрослых самок воздействию одного из четырех веществ, получаемых от самцов. Это были жидкость из семенников долгоносика, а также секреты трех различных желез, функции которых оставались неизвестными. Вещества впрыскивали в брюшную полость самок, а затем фиксировали, сколько каждая самка оставалась невосприимчивой к спариванию.

Ученые вскоре обнаружили, что продукт одной из желез (так называемой железы B) заставлял самок значительно дольше избегать спаривания, чем у самок из контрольной группы, получавших нейтральный физиологический раствор. В то же время жидкость из семенников и секреты двух других желез не оказывали влияния на период воздержания самки.


 
Спаривающиеся долгоносики

Согласно гипотезе ученых, самцы малого бататового долгоносика контролируют сексуальное поведение самок, добиваясь, чтобы те принесли потомство именно от них. Ученые уверены, что их открытие поможет продлевать рефрактерный период (сексуально неактивное поведение) у самок, которые еще не приступали к размножению.

Интересно, что инъекция секрета железы B вызывала у самок долгоносика период невосприимчивости к спариванию продолжительностью в среднем 9,5 дней. Это значительно больше, чем у других экспериментальных групп, но меньше, чем после спаривания с самцом в природе (в среднем 13,5 дней). Возможно, более длительному периоду способствуют определенные концентрации других веществ в семенной жидкости самца, в том числе и секреты желез A и C.
Исследователи намерены продолжить изучение этого механизма, чтобы определить, как его лучше использовать для контроля численности долгоносиков в природных условиях. Один из вариантов, который они рассматривают, состоит в сравнении эффекта, производимого разными самцами. Можно выделить самцов, спаривание с которыми вызывает более длительный период невосприимчивости. А затем использовать искусственный отбор для производства таких самцов.
Работа японских ученых опубликована в журнале Annals of the Entomological Society of America.

Авторы второй работы занимались проблемой борьбы с другим вредителем сельского хозяйства – коричневым мраморным щитником (Halyomorpha halys). Этот представитель отряда полужесткокрылых (то есть клопов) происходит из Восточной Азии. Его исконный ареал охватывает Китая, Корею, Тайвань и Японию. В 1998 году он был завезен в США, где за прошедшие годы сумел значительно распространиться. Также он теперь отмечен в Швейцарии, Новой Зеландии, а недавно проник и в Южную Америку. В 2015 году мраморных щитников обнаружили в России (в районе Сочи) и в Абхазии. Причем он появился в этих местах массово и сразу вызвал значительные потери урожая плодовых культур.

Взрослый клоп имеет длину до 1,7 сантиметра, основной цвет его коричневый, но характерные вкрапления на голове и спинке действительно создают подобие мраморного окраса. От сходных видов он отличается белыми полосками на усиках и черно-белым узором по краю щитка.

Своим хоботком клоп прокалывает плоды или листья растений и питается их соками. Поврежденные растения слабеют, развитие плодов часто прекращается, в местах прокола возникает гниль. Возникает также риск заражения растения болезнями. В  теплом климате он может произвести несколько поколений за лето. На зиму клопы забиваются в различные щели, часто в постройках человека, во многих домах в сельской местности их находят в большом количестве.


 
Взрослый коричневый мраморный щитник

В еде мраморный щитник не привередлив. Ему подходят и соя, и бобы, и яблоня, и груша, и малина, и виноград, и персик, и хурма, и инжир, и любые цитрусовые, и помидоры, и огурцы, и персик, и кукуруза. Он может есть даже орехи (фундук) в стадии молочной спелости, когда плоды еще достаточно мягкие, чтобы он мог проткнуть их своим хоботком. После прокола орехи уже не вызревают и преждевременно опадают. В 2016 году в Гульрипшском и Сухумском районах Абхазии, где мраморных щитников было больше всего, урожаи персиков, мандаринов и хурмы упали в два – три раза.
Многие инсектициды оказались малоэффективны против этого клопа, так как он кормится, погружая хоботок вглубь плода. Но исследовательская служба Департамента сельского хозяйства США разработала феромон, которым клопов заманивают в ловушки. В природе клопы используют это вещество, когда после зимовки приходит пора искать партнеров для размножения. Ученые смогли определить структуру этого вещества и синтезировать его искусственно. Феромон рекомендовали применять сельским жителям, обнаружившим, что их дома и другие постройки используются клопами в качестве зимних квартир. По весне ловушки выставляются, чтобы не дать оживившимся клопам возможности перебраться в сады и на поля.


 
Пирамидальная ловушка для мраморных щитников

Однако новое исследование показывает, что феромона оказывается недостаточно для привлечения клопов. Роб Моррисон (Rob Morrison) и его коллеги исследовали успешность ловушек в домах штатов Вирджиния, Западная Вирджиния и Северная Каролина, где в 2014 – 2016 годах отмечались скопления мраморного щитника. Оценивалось число насекомых, попавших в ловушку, а также тех, что были собраны вручную вне ловушек. Исследователи обнаружили, что в ловушки попадало только от 8 до 20 % имеющихся клопов.

Проанализировав собранные данные, энтомологи пришли к выводу, что феромон не всегда оказывает свое действие. Клопы повинуются призывному действию этого вещества, только когда продолжительность светового дня возрастает до 13,5 часов. Таким образом, он реагирует на два сигнала: химический и световой. В более ранний период ловушки оказываются бесполезны, клопам еще рано приступать к размножению и феромон их не привлечет. Отчет о работе Роба Моррисона и его коллег опубликован в журнале Journal of Economic Entomology.

Правда, помимо феромонов в арсенале энтомологов есть и другие методы борьбы с коричневым мраморным щитником. Против клопа оказались эффективны патогенные грибы Beauveria bassiana (совсем недавно мы рассказывали о применении их против самых разных насекомых).

Джон Мордок (John Moredock) и его коллеги предложили использовать против коричневого мраморного щитника его близкого родственника – клопа-подизуса (Podisus maculiventris). Этот североамериканский клоп – представитель того же семейства, но в отличие от коричневого мраморного щитника питается не растениями, а другими насекомыми.

Энтомологи обнаружили, что сезонные циклы развития двух этих видов синхронны. В экспериментах удалось установить, что подизусы могут прокалывать своим хоботком яйца коричневых щитников и их личинок вплоть до четвертой возрастной стадии из пяти. Правда, им редко удается справиться со взрослыми клопами, что осложняет контроль над вредителем в начале весны, когда на свет выходят зимующие насекомые. Поэтому, возможно, фермеры будут сочетать применения хищных клопов и химикатов.

Хищные клопы-подизусы давно обратили на себя внимание ученых, занимающихся разработкой биологических методов борьбы с вредителями. В Северной Америке этот клоп играет большую роль в естественной регуляции численности многих видов насекомых. В Европе его учатся использовать для борьбы с такими опасными вредителями как колорадский жук (Leptinotarsa decemlineata) и американская белая бабочка (Hyphantria cunea). Установлено, что один подизус за сутки может съесть в среднем 14 личинок колорадского жука первого и второго возрастов. Разрабатывают методы применения подизусов в сельском хозяйстве и российские энтомологи.

 
Опубликовано:

В ленту раздела Факты, мнения, комментарии | Обсудить тему на форуме

Популярное

«Невозможные продукты» собрали более 200 млн долларов для производства гамбургеров с растительным мясом

«Невозможные продукты» собрали более 200 млн долларов для производства гамбургеров с растительным мясом

23.05.2017 | 14:35

Генеральный директор пятилетнего старт-апа Impossible Foods получил поддержку от Билли Гейтса и других богатейших людей мира

Эксперты: Экологически чистых продуктов не бывает

Эксперты: Экологически чистых продуктов не бывает

26.05.2017 | 13:37

Что мы едим? Есть ли на самом деле экологически чистые продукты и кому они по карману? В Пскове обсудили тему столь модного сейчас экологического питания 



Комментарии (0)