Феромоны насекомых запрещают рабочим размножаться

Эффект бабочки. Феромоны насекомых убьют их самих и спасут зерно

Мельничная огневка (Anagasta kuehniella)
(«Википедия»)Ежегодно на хлебокомбинатах и кондитерских фабриках Ленинградской области возникает одна и та же проблема — порча зерна. Причина — мельничная огневка. Эта бабочка-вредитель падка буквально на все продукты.

Особые же условия на складах помогают сохраниться не только съестному, но и насекомым.

Недавние исследования петербургских ученых из ИЭФБ РАН под руководством Оксаны Селицкой доказали эффективность массового отлова крылатых нахлебников с помощью синтетических половых феромонов.

Знакомство с капканом

Феромонная ловушка (http://agrohimija.ru)Феромонная ловушка — не что иное, как небольшая треугольная палатка с клеевой поверхностью внутри. Однако в подобной засаде окажутся лишь невнимательные. Так провиант не уберечь. Завлекает же в нее бабочек феромон. Им и пропитывают ловушки.

Феромоны — это особые вещества, выделяемые самкой. Они сообщают самцам о ее готовности размножаться. Таким образом, в ловушку попадаются лишь особи мужского пола. А без «сильной половины» популяции продолжение рода становится невозможным.

В отличие от таких методов борьбы с насекомыми, как фумиганты, мелки или таблетки, половые феромоны практически безопасны. Человеку нужно только помыть руки с мылом после работы с ними. Действие веществ направлено лишь на определенные виды.

[attention type=yellow]

Теплокровным животным и полезным насекомым также ничего не грозит. Феромоны, точнее их химический аналог, не наносят никакого вреда окружающей среде.

[/attention]

Они разлагаются под воздействием солнечного света, температуры и влаги как на свежем воздухе, так и в помещениях.

С чего начинаются опыты

Мест для «тестирования» вредителей выбрано всего два: лабораторные условия (в сосудах объемом около 3 л, а также в ольфактометре с движущимся воздухом) и непосредственно на самих предприятиях. Чтобы понять, как избавиться от крылатых едоков, для начала их пришлось разводить.

В выращенном поколении мельничной огневки — потомки реальных обитателей хлебокомбинатов Петербурга. Подопытные бабочки проходят жесткий «кастинг». Все они одного возраста и способны спариваться. Исследуется не только их брачное поведение, но и реакция самцов на синтетический аналог феромона.

Для отлова мельничной огневки используются в основном треугольные ловушки, описанные вначале. Их клеевая поверхность немного больше площади листа А4. Чтобы узнать, ловушка какой конструкции наиболее действенна, тестируют еще две: ловушку-ленту (как для обычных мух) и ловушку-живоловку.

Помимо этого, исследователям необходимо ответить еще на один важный вопрос: какое расстояние между ловушками оптимально для уничтожения вредителей? Определить его можно лишь в производственных условиях. Решено выпускать, а затем обратно отлавливать оставшихся маркированных самцов.

Всё это будет происходить при постепенном отдалении химических капканов друг от друга.

Насколько эффективны ловушки на складах, проверят по двум критериям: числу пойманных самцов и числу оплодотворенных самок. Подсчитают абсолютно всех бабочек как на стенах помещения, так и на оборудовании.

Среда объедания

Огневка сухофруктовая (Cadra cautella) (www.pesticidy.ru)Эффективно бороться с крылатым врагом можно, лишь зная его в лицо. Исследователи вычислили самых популярных вредителей, место и время их налета. На хлебокомбинатах самой многочисленной оказалась мельничная огневка.

Другие — сухофруктовая и южная амбарная — активно помогают ей подъедать запасы. Кондитерские фабрики атакуют уже знакомая нам мельничная огневка и какаовая. Однако бабочки не являются единственными налетчиками. В их компании и малый мучной хрущак.

Хоть этот жук и не порхает с места на место (его крылья недоразвиты), вреда он наносит не меньше. Его обедом становится мука, крупа, отруби. Реже — пораженные зерновые злаки, орехи или сухофрукты. Не признает он только бобовые, рис, ячмень и овес. Именно с этими видами насекомых приходится усиленно бороться.

[attention type=red]

Остальные вредители немногочисленны. Например, рогатый хрущак, суринамский мукоед (тоже небольшой жук) или инжирная огневка прибывают на фабрики только с партиями зараженного сырья.Огневка южная амбарная (Plodia interpunctella)
(http://lepidoptera.crimea.

[/attention]

ua)По наблюдениям ученых, передвижение армии бабочек связано с движением муки на предприятиях. Огневка оккупирует все хранилища, бункеры для накопления муки (в производственном корпусе) и тестомесильный цех.

Численность мельничной огневки непосредственно зависит от температуры, влажности и качества продуктов. Брачный сезон у бабочек длится весь год, но весной и летом насекомые плодятся особенно активно. Именно в это время температура в помещениях достигает 26 °C, что идеально для вредителей. В таких условиях рождается 6−7 поколений налетчиков. Они сменяют друг друга через полтора-два месяца.

Биологи выяснили, что на разных предприятиях количество насекомых увеличивается примерно в одно и то же время. Связано это со схожими условиями на кондитерских фабриках и хлебокомбинатах. Приходится демографический взрыв на конец февраля — начало марта, хотя в Петербурге за окнами еще ниже нуля.Малый мучной хрущак (http://proznania.

ru)Влияние других организмов, с которыми вредители взаимодействуют, невелико. Рассмотрим это на примере осы-наездника Venturia. Данное насекомое паразитирует на гусеницах мельничной огневки и на паразите малого мучного хрущака — Bethylidae (одном из семейств примитивных ос).

Однако ни массовой гибели, ни всплеска рождаемости у бабочек или жуков наездник не вызывал.

Убойныйэликсир

Наиболее эффективные ловушки для отлова вредителей содержат особый компонент. Это половой феромон, на который самцы и летят в поисках самки. Данное вещество не только приманивает особей мужского пола, но и в точности определяет их поведение. Каждый представитель мельничной огневки совершает брачный ритуал.

В нем пять основных этапов: движение усиков, бег и взлет, полет к «источнице» феромона, приземление на нее и попытка спаривания. Действенный синтетический аналог должен пробуждать в насекомых такую же реакцию.Оса-наездник (Venturia canescens)
(www.landcareresearch.co.

nz)Из «оригинального» гормона ученые выделили два вещества. Одно из них основное и входит в состав половых феромонов каждой мельничной огневки. Полученный элемент привлекает абсолютно всех самцов. Насекомые повторяют свои свадебные церемонии, не подозревая о коварном обмане.

[attention type=green]

Именно это вещество и используется для ловушек. Другое же не изучено. Его функции неизвестны.

[/attention]

Тестирование синтетического феромона в ольфактометре дополняют другие наблюдения. Реакция бабочек изучается непосредственно на созданных треугольных ловушках. Те самцы, что оказываются в полуметре от капкана, начинают свой брачный ритуал.

Когда же расстояние сокращается до 30−40 см, только 6% мужских особей избегает западни. В большинстве случаев бабочки приземляются рядом с ловушкой и более не двигаются. Возможно, из-за их привыкания к синтетическому феромону. Живыми из «сетей» выбирается не более 4% вредителей.

Хоть насекомые и не погибают, поиск самки для них становится затруднительным.

Массовый отлов самцов при помощи феромонов резко нарушает соотношение между полами. Мужским особям становится сложно ориентироваться в пространстве и искать себе пару. Однако задержка спаривания увеличивает срок жизни самок и время их готовности размножаться. Это негативное последствие компенсируется снижением плодовитости бабочек и жизнеспособности яиц.

Производственная практика

Вид примитивных ос (Bethylidae) (http://doska7.ru)После лабораторных опытов феромонные ловушки начинают проверять «в полях». Испытания показали, что на один капкан хватает 1−1,5 мг искусственного гормона. Но точные цифры необходимы не только в дозировке вещества.

Расстояние между ловушками и уровень их размещения — важные факторы эффективного отлова. Например, в помещениях с высокими потолками и невысокой численностью вредителей западню можно устраивать в полутора метрах от пола.

Если же насекомые густо заселили предприятие, то высота снижается до половины метра.

Нередко на фабриках приходится ставить ловушки по соседству с оборудованием или впритык к стене. Биологи доказали, что и при таких условиях клеевые капканы исправно ловят крылатых нахлебников.

Оптимальное расстояние между феромонными ловушками — 2,5−5 м. Ученые пытались более четко определить диапазон.

Но разница в количестве пойманных появляется лишь тогда, когда западня от бабочки находится в 7,5−10 м.

Бытует мнение, что угодившие в капкан насекомые снижают его эффективность. Результаты опыта петербургских исследователей опровергли это. По статистике, отловленные вредители никак не влияют на действенность ловушки, не «засоряют» ее и не отпугивают своих сородичей.

Из всевозможных феромонных капканов ловушки-ленты и треугольные ловушки лучше всех нейтрализуют мельничную огневку. Живоловка же с бабочками справляется куда хуже, что, скорее всего, связано с недостатками ее конструкции.

Использование феромонных ловушек на предприятиях снижает численность вредителя и не позволяет ей резко увеличиться. Это экологически безопасно. Токсическая нагрузка на фабриках снижается, не нарушается рабочий процесс. Минус данного метода один — всё это не действует моментально. Эффекта приходится дожидаться не менее трех месяцев.

[attention type=yellow]

Самая высокая эффективность достигается при использовании капканов с одновременной обработкой помещений. В таком случае гибнет около 93−95% мельничной огневки, что позволяет сохранять провиант практически нетронутым.

[/attention]

Екатерина Седошенко

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Термиты-царицы химически снижают сексуальное влечение у рабочих и солдат

Биохимикам удалось выделить феромон, при помощи которого цари термитов управляют своим народом и не дают ему бесконтрольно размножаться. Ученые смогли синтезировать аналог вещества и проверили его действие.

Термиты (Isoptera) — общественные насекомые. В термитниках каждая особь (взависимости от своего сословия) выполняет конкретные функции. Причем лишь дватермита в многомиллионной семье имеют право размножаться — царь и царица. Всяостальная «родня» обеспечивает нормальное существование «монархов».

Сословия в термитнике

В термитниках все насекомые принадлежат к тому или иному сословию. Сословиерабочих термитов, в отличие, например, от рабочих муравьев, состоит из особейкак мужского, так и женского пола.

Рабочие особи усваивают целлюлозу, строятстенки термитника, кормят царицу и солдат, оберегают отложенные яйца изаготавливают пищу. Солдаты оберегают колонию и молодых личинок от нападокмуравьев.

Словом, вся «родня» дает возможность репродуктивным насекомым забытьобо всех хлопотах и заняться наиболее важным для популяции делом —размножением.

Женщина на троне

Царицей термитов может стать не любая особь женского пола, а специально«подготовленная» самка — «вторичная царица». Унаследовав «трон», царицатермитов внешне сильно изменяется, увеличивается в размерах, теряет бывалую«грацию» и подвижность. Она превращается в своеобразную «машину длявоспроизводства потомства» и поэтому даже передвигается и питается с помощьюрабочих особей.

Самка способна отложить до нескольких тысяч яиц в день. Ради этогорепродуктивный самец готов спариваться не останавливаясь.

На случай гибелиразмножающейся самки в колонии термитов есть «запасная королева», которая можетвзять на себя обязанности и функции умершего насекомого.

Учитывая, что всепотомство в термитнике появляется на свет от одной царской пары, получается,что «запасная жена» приходится монарху его же дочерью. Известно, чтоблизкородственное скрещивание всегда чревато появлением неполноценногопотомства.

Ученые из США и Японии под руководством Эдварда Варго (Edvard L. Vargo) иКеньджи Матсуура (Kenji Matsuura) не могли поверить в то, что природа можетпоступить столь опрометчиво. Они провели «генетическую опись» колоний термитовReticulitermes speratus.

В 2009 году в статьеQueen Succession Through Asexual Reproduction in Termitesони опубликовали данные, по которым «заместительницы царицы» появляются в семьене из оплодотворенных яиц, а партеногенетически, то есть без участия самца.

Именно «маменькины доченьки» образуют в термитнике касту «процариц», которые«всходят на трон» после смерти королевы. Таким способом царица обеспечиваетсохранность своих генов в популяции. Ведь ее партеногенетическая дочь наследуеттолько материнский генетический материал.

Значит внукам после ее смертидостанется половина, а не четверть ее генов. Этот механизм еще и предотвращаетпоявление на свет слабых и нежизнеспособных особей.

Борьба за гены

Дальнейшие исследования Reticulitermes speratus под руководством ЭдвардаВарго и Кеньджи Матсуура еще яснее показывают прагматичность ипредусмотрительность цариц.

Из того, что в термитной колонии самки наравне с самцами присутствуют вовсех сословных слоях, следует, что размножаться могут не только царицы.

Иногданимфы (крылатые личинки) отделяются от колонии и образуют новые семьи. Но этогоникогда не происходит внутри «большого дома» — термитника.

[attention type=red]

Каждое насекомоезнает свое социальное положение и даже не пытается «флиртовать» или«заигрывать» с особью противоположного пола.

[/attention]

Энтомологи уверены, что не последнюю роль в сословном разделении иподавлении сексуальных инстинктов у насекомых играют феромоны, которые, скореевсего, выделяет царица колонии. Такие предположения существуют более полувека,но ученым до сих пор не удавалось идентифицировать химическое вещество,которое, по сути, и обеспечивает существование столь массивных семей.

Американские и японские естествоиспытатели впервые определили этот феромон,обнаружив его химическую формулу — н-бутил-н-бутират.

Более того,исследователи пришли к выводу, что вещество оказывает множественноевоздействие, — оно привлекает внимание, но подавляет половое влечение и непозволяет «генетически неправильным» самкам «чувствовать себя настоящимиженщинами». Причем феромон выделяют не только царицы, но и их заместительницы идаже отложенные яйца.

То есть генетически «правильные» особи подавляют любоевозможное желание других термитов вступить в половые отношения с царем. К томуже выделенный яйцами феромон привлекает работяг и солдат — они начинаютактивно заботиться о будущем потомстве и защищать его.

По словам авторов работы, это великолепное оружие для борьбы с соперницами:и на суженого никто не засматривается, и будущие детишки окружены опекой.

Благоухающий химикат

Ученые также выяснили, сколько нужно феромона, чтобы воздействовать на всюэкспериментальную колонию (100 особей). Оказалось, что довольно много.Вещества, выделенного 20 яйцами, не хватило на то, чтобы изменить поведениерабочих. Зато аромат сотни яиц заметно подавлял дифференцировку особей и менялповедение нерепродуктивных сословий.

Естествоиспытатели испробовали синтетический аналог обнаруженного феромона ипришли к выводу, что его воздействие на колонию термитов не отличается отбиогенного.

Биологи предполагают, что химическое соединение воздействует сразу на всюколонию и определяет путь развития личинок. Пока непонятно, какие рецепторыпередают внешние сигналы и как изменяется под их воздействием эндокриннаясистема, которая регулирует половую дифференцировку особей. Так что теперьавторы работы хотят заняться молекулярным механизмом процесса.

[attention type=green]

Результаты последнего эксперимента появились в статьеIdentification of a pheromone regulating caste differentiationin termites, опубликованной в журнале PNAS.

[/attention]

Феромоны насекомых. полезные для человека свойства и применение — агробезопасность

Феромоны — высоколетучие вещества, выделяемые насекомыми в микроколичествах для общения друг с другом. Они были открыты в 1959 году Питером Карлсоном и Мартином Люшером, а само слово «феромон» происходит от греческих «фереин» — «переносить» и «хормон» — «сигнал, импульс».

Говоря простым языком, феромоны — это запахи, которыми насекомые «разговоривают» друг с другом. Для человека очень важным в этом открытии стало то, что феромон — не просто запах, но запах-приказ, запах-команда, почувствовав который насекомое совершает определенное действие.

Практическое применение феромонов

Научившись синтезировать феромоны искусственно, человек получил возможность приказывать насекомым, контролировать их поведение.

Самым простым и очевидным способом использовать эту уникальную возможность стал приказ вредителям отправляться в ловушки.

Таким образом можно либо полностью избавиться от них, либо хотя бы точно определить момент их появления и количество, чтобы далее выработать эффективный план борьбы.

Применять феромоны насекомых в сельском хозяйстве стало возможным лишь тогда, когда ученые научились относительно быстро выделять феромоны насекомых и синтезировать их аналоги в промышленных масштабах по допустимым для потребителя ценам.

Если, например, для идентификации первого феромона в 1959 году потребовались десятилетия работы и сотни тысяч насекомых, то сейчас, при наличии соответствующего оборудования, можно обойтись несколькими десятками насекомых.

Ученые разных стран к настоящему моменту установили структуру феромонов нескольких тысяч насекомых.

После идентификации состава феромона, синтеза, очистки и тестирования полученного аналога подбирается специальный носитель (диспенсер) и необходимое количество феромона для эффективной конкуренции с феромоном, который выделяется самими насекомыми. Разрабатываются эффективные ловушки и методы применения. По мере накопления экспериментальных данных потребителям предлагают понятные готовые решения.

Полезные свойства феромонов

Открытие феромонов стало фундаментом для совершенно нового уникального направления в комплексной борьбе с вредителями в сельском и лесном хозяйстве, городской среде, в защите запасов.

Роль этого направления все больше возрастает. Феромоны незаменимы для тех, кто занимается органическим земледелием и не использует никаких химических препаратов.

В чем уникальность и преимущества этого метода?

• Феромоны насекомых абсолютно безопасны для человека и окружающей среды!
• Они весьма специфичны и узконаправлены, безопасны для насекомых-опылителей.
• Они активны при очень низких концентрациях — до миллионных долей грамма.
• В отличие от химических инсектицидов, их постоянное применение не вызывает у вредителей появления опасного свойства устойчивости, или резистентности, то есть способности игнорировать действие данного вещества.
• Они могут охватить большую площадь.

Виды феромонов, применяемых в сельском хозяйстве

В настоящее время известно много различных видов феромонов. Их группируют в зависимости от того эффекта, который они оказывают на организм насекомого.

В мировой практике IPM (аббревиатура Integrated Pest Management) — интегрированной системы защиты растений — выделяют четыре сложившихся сегмента:

• половые феромоны (Sex Pheromones) — как правило, выделяются самками, которые таким образом сигнализируют самцам о своем меcтоположении и приказывают им двигаться к себе для спаривания и размножения;
• феромоны агрегации (Aggregation Pheromones) — являются приказом для насекомых одного вида собраться в определенном месте, например, для последующей зимовки или перехода к следующей стадии развития или питания именно здесь, и т.п.;
• феромоны тревоги (Alarm Pheromones) — являются сигналом бедствия, обозначая конкретное место этого бедствия. Для разных видов насекомых такие сигналы могут отдавать разные приказы к действию. Например, для муравьев это может быть приказ к общей атаке в данном месте в ответ на агрессию врага, для тли — приказ немедленно покинуть данное место и отправиться как можно дальше.
• феромоны яйцекладки (Oviposition-Leterning Pheromones) — являются сигналом, обозначающим место для откладки яиц (описаны для кровососущих насекомых).

Мировое использование феромонов как метода борьбы с вредителями стремительно растет. По данным Grand View Research, в 2014 году мировой рынок IPM-феромонов оценивался в $ 1,7 млрд без учета данных по России и СНГ.

При этом более 70% приходится на половые феромоны, используемые для феромониторинга и регулирования численности насекомых методом создания самцового вакуума или методом половой дезориентации.

Подробно об этих методах читайте в разделе «Статьи».

В России половые феромоны составляют более 85% рынка предложений феромонов.