21/02/2014
0Эти короеды попались на "наживку" – синтезированные феромоны
Феромоны – собирательное название веществ, выделяемых живыми организмами во внешнюю среду и обеспечивающих химическую коммуникацию между особями одного вида. Насекомые используют феромоны для подачи самых разных сигналов, в том числе для поиска полового партнера, однако этим влияние феромонов на регулирование жизни насекомых не ограничивается. Например, муравьи используют феромоны следа для обозначения пройденного пути. По специальным меткам, оставляемым по дороге, муравей может найти дорогу обратно в муравейник. Отдельные запахи (феромоны тревоги) используются муравьями для подачи сигнала об опасности, что провоцирует у особей либо бегство, либо агрессию.
Первыми феромоны обнаружила группа немецких исследователей под руководством нобелевского лауреата, биохимика Адольфа Бутенандта. В результате многолетней работы они выделили из желез самок шелкопряда вещество, привлекавшее самцов того же биологического вида. Важная для понимания масштаба и трудоемкости работы подробность: из нескольких десятков тысяч самок удалось выделить всего 4 мг вещества. Результаты исследования были опубликованы более пятидесяти лет назад, в 1962 году.
В 1960-х годах изучение феромонов было сопряжено с определенными трудностями, так как исследователи не располагали надежными и экономичными методами выделения и анализа сверхмалых количеств веществ. Однако после широкого внедрения в практику хроматографических методов исследования процесс выделения феромонов значительно упростился. На сегодня уже исследовано несколько тысяч феромонов.
Зря поленилась тащить фотокамеру, очень уж живописно смотрятся развешанные под потолком прозрачные ловушки для насекомых. Конусы заканчиваются полипропиленовыми стаканами, из таких хорошо пить в жару что-нибудь прохладительное. Важные приспособления – явно самодельные. «Мы все делаем сами», – объясняет начальник отдела синтеза и технологии феромонов Наталья Вендило.
Ловушка – в этом случае для сибирского шелкопряда – должна быть установлена грамотно
В большом стеклянном параллелепипеде мирно закусывают пихтой вредители. В обычном холодильнике – тоже вредители, но другие. И те, и эти служат науке.
Всюду химическая посуда и приборы. Оборудование старое, новое не светит. Ремонта не было давно. Или очень давно. Сотрудники стесняются. Как относится к этому их начальство, не знаю.
Открытие феромонов группой биохимиков из ФРГ стало в начале 60-х годов прошлого века прорывом в мировой науке. А когда феромонами заинтересовались в России, точнее, в СССР? Лет на 25 позже, и произошло это во ВНИИ химических средств защиты растений. Возглавила специализированную лабораторию Катерина Владимировна Лебедева. Доктор химических наук, она и сегодня, в свои 80, помогает более молодым: используя все возможности Интернета, подбирает и анализирует иностранную литературу по теме и готовит обзоры. В зарубежном научном сообществе Лебедева хорошо известна. Предмет профессионального интереса небольшого коллектива из ВНИИ химических средств защиты растений – феромоны вредных насекомых.
– Изучать и идентифицировать эти вещества в лаборатории начали с короеда-типографа и совок, в середине 70-х, – рассказывает Наталья Вендило. – Современных приборов и методов выделения не было, все делали вручную, экстрагировали буровую муку огромными количествами, и эти экстракты отправляли на испытания в лес, в Латвию, Эстонию и Литву. Оттуда присылали отчеты: какой из экстрактов привлекает, какой нет. Постепенно удалось идентифицировать эти вещества и сделать феромонный препарат для отлова короеда-типографа.
Мы занимаемся в основном половыми феромонами. Самцы улавливают молекулы феромона, выделяемого самкой, летят на увеличение концентрации, а мы, таким образом, привлекаем их в ловушку. Самцы гибнут, самки потомства не производят.
– Что нужно, чтобы сделать препарат?
– Для этого надо найти, какие компоненты выделяет бабочка или жук. Сначала изучаем биологию вредителя: когда ест, когда спит, когда феромон выделяет. Затем разводим насекомых в лаборатории и собираем вещества из феромонного облачка. Раньше безжалостно отрезали хвостик у самки и экстрагировали, но получали много лишних веществ, от которых надо было экстракт очищать. Далее проводим хромато-масс-спектрометрический анализ и идентификацию. Существуют приборы, где один из потоков веществ идет на ус вредителя, и если вещество в смеси ему знакомо, возникает электрический импульс, по которому понимаем, что попали в точку.
Когда вещества идентифицированы, их надо синтезировать, причем со стопроцентной чистотой, потому что примеси могут снижать или даже отпугивать насекомых. Затем – сделать удобную в применении ловушку. Для бабочек одни ловушки, клеевые или живоловки, для жуков – барьерные; для каждого насекомого – определенная конструкция. И самое главное – сделать носитель для феромона, специальное устройство, которое выделяло бы вещества в природу приблизительно так же, как сам вредитель. Устройство называется диспенсер.
– Я бы сказала, что по виду это всем известные пластинки от комаров.
– Внешне похоже, только испарение идет не прямо из пластины, а через специальную пленку. Толщина пленки подбирается экспериментально и регулирует скорость испарения. Пленка помогает также сохранить компоненты феромона, ведь они очень легко распадаются. В природе они не могут накапливаться, иначе насекомое потеряет ориентацию. Мы, кстати, этим тоже пользуемся, метод называется дезориентация – когда применяют очень много точечных источников феромона. Если в саду на каждой яблоне висит диспенсер (1000 штук на гектар), самец просто теряет ориентацию и не может найти самку.
– С ума сходит?
– Вроде этого. Сейчас за рубежом применяют новый метод автоконфузии, когда используются специальная ловушка и электростатический порошок, смешанный с феромоном. Самец летит на запах, приземляется в порошок, цепляет его на себя вместе с молекулами феромона и, улетая, сам становится источником феромона. В итоге в популяции наступает полный коллапс, потому что другие самцы тоже начинают на него реагировать как на самку. А самки остаются неоплодотворенными.
– Для разных врагов леса и диспенсеры разные?
– Конечно, и действующее вещество другое, потому что феромон у каждого насекомого свой, и конструкция отличается. Кроме того, добавки в феромонную смесь разные, чтобы вещества летели с нужной скоростью – аналогично тому, как происходит в естественных условиях. И все это требует испытаний в природе.
– Как все у вас сложно! А химией вредителя никак нельзя? Полили, распылили – и порядок.
– Конечно, бывают ситуации, когда без химии – никак. Вот лесники очень аккуратно подходят к вопросу и стараются применять биопрепараты, за что им честь и хвала. Любим с ними работать, потому что они понимают: лес – живой организм, где все взаимосвязано. К тому же для стволовых вредителей химия бесполезна – инсектициды под кору не проникают. Раньше, правда, по плану все равно обрабатывали. Михаил Егорович Кобельков, светлая ему память, рассказывал, как он бегал, уговаривал, чтобы этого не делали, потому что в плане (из-за вспышки в предыдущем году) стояла авиаобработка, но вредитель плохо перезимовал и необходимость в инсектицидах отпала. Уж не знаю как, но Кобельков смог эту химию остановить.
– За Михаилом Егоровичем и другие подвиги, например, успешная борьба со вспышкой короеда, которая последовала за ураганом 1998 года в Московской области.
– Да-да, он-то и привлек нас тогда к участию в этой кампании.
У него был четкий план по каждому лесхозу – очаги, их площади и направление распространения. Очень быстро осенью и зимой проводили санитарные рубки, весной на эти вырубки ставили феромонные ловушки. Кроме ловушек, выкладывали штабеля ловчих деревьев. В мае-июне обследовали, рубили свежезаселенные деревья и убирали их или ошкуривали.
Новые препараты для борьбы с вредителями проходят испытания в лесу
В 2001 году было повешено 150 тысяч ловушек, в 2002-м – около 100 тысяч, в 2003-м – 70 тысяч. Вот такой план действовал в Подмосковье с 2001-го по 2003 год. Мы занимались синтезом феромона и делали диспенсеры, а потом и ловушки. Требовалось сырье, российского уже не было, получали из Европы, а это 2-3 месяца ожидания. В общем, проблем было много, но грамотными действиями со вспышкой справились.
– Подождите. Каждый раз на совещаниях повисает вопрос: про короеда все известно, чем бороться будете? Оказывается, бороться, кроме феромонных ловушек, нечем, жук напирает.
– На самом деле, когда организм болен, нет одного лекарства, только комплексные меры достигнут цели: капать в нос, снижать температуру, пить чай с малиновым вареньем, лежать. Точно так же и здесь – одного феромона мало, нельзя повесить ловушки и избавиться от короеда раз и навсегда. Тем более, ловушки – дело очень трудоемкое. Их мало грамотно поставить – раз в неделю надо убирать пойманных жуков, а где у лесного хозяйства столько сил? Конечно, с помощью феромонов можно снизить численность вредителя. Особенно эффективно применять феромоны в начале нарастания популяции, но если ничего другого не делать, тоже толку не будет. А еще если кто-то повесит не так – только хуже сделает.
– Да-да, слухи о злокозненных лесниках, которые специально вешают феромоны, чтобы жуков привлечь, елку сгубить, а потом срубить и продать, в народе сильны.
– Неправильно обращаются с ловушками и химическими средствами дилетанты. Если повесить на живую елку то, что привлечет и самцов и самок короеда, то дереву конец. Метрах в двадцати от ели надо вешать.
– Что-нибудь новое появилось в последние годы для войны с типографом?
– За рубежом пытаются испытывать смеси, отпугивающие жука от дерева. Мы тоже с коллегами из других институтов проводим такие испытания. Дело в том, что в природе, когда елка заселяется полностью, жуки выделяют вещество, сигнализирующее другим короедам: сюда лететь не надо. Вот на основе этого соединения мы и делаем отпугивающие смеси. Испытания обнадеживают, но технология применения пока не отработана. А американские ученые разработали специальные устройства для инъекций инсектицидов в дерево. Эти технологии, хотя и очень дорогостоящие, хорошо работают для листогрызущих вредителей. Чтобы доставить отравляющий препарат под кору – туда, где живут и грызут личинки короедов, нужна особая техника и особые препараты, и с этим большие проблемы, которые пока не решены.
– Скажите, феромоны всех врагов леса выделены и синтезированы?
– Нет, конечно. Тем более, все время появляются новые враги. Это проблема не только российская. В свое время мы «поделились» с американцами непарным шелкопрядом. История известная: просто завезли с какой-то продукцией. Ну, аналогично тому, как относительно недавно мы получили от китайцев ясеневую изумрудную златку, которая уже успела съесть ясени в столице.
Так вот, сейчас у американцев бедствие с этой златкой, потому что у них много ясеневых лесов. Феромон найти не удалось. Самым действенным способом борьбы оказалось разведение и выпуск в природу насекомого – естественного врага златки из Китая. Кстати, американцы и с непарным шелкопрядом неплохо справились – применяли его феромон для дезориентации насекомого.
Несколько лет в Сибири безобразничает уссурийский (пихтовый) короед, тоже завезенный с Дальнего Востока. С ним сейчас тоже работаем.
На сегодня учеными в разных странах выделены и изучены феромоны многих вредных насекомых, и если появляется какой-то вредитель, изучаем, что сделали коллеги на Западе. Другое дело, что часто насекомые одного и того же вида, обитающие в разных регионах, имеют различия в составе феромона. Например, шестизубчатый короед, феромон которого мы изучали в последние два года, в Волгоградской области и Красноярском крае привлекается на разные феромонные смеси. Поэтому не всегда то, что успешно применяется на Западе, столь же успешно пойдет у нас.
– Почти бином Ньютона.
– Вы знаете, чем больше я изучаю насекомых, тем больше их люблю и тем сильнее удивляюсь тому, что там нет ничего случайного, все связано со всем, и даже вредители леса необходимы.
Коллектив охотников за веществами – 5 человек. Вместе с заведующей. Зарплата… ладно, скажу: 12 тысяч. Надбавка несущественна. Молодежь на такие деньги не идет, и это обстоятельство больше всего огорчает сотрудников – вдруг их любимые вредные насекомые останутся сиротами?
