Общая характеристика феромонов

 

Для поддержания жизнеспособности популяций, для обеспечения стабильных показателей ее воспроизводства очень существенное значение имеет внутривидовая химическая коммуникация, которая осуществляется и регулируется с помощью феромонов. Название феромон происходит от греческих слов jέρω - приносить, причинять, производить, управлять и ορμάω (ορμαίω) - приводить в движение, побуждать, стремиться, желать.

По определению Петера Карлсона и Мартина Люшера, предложивших этот термин, «феромоны - это вещества, вырабатываемые и выделяемые в окружающую среду живыми организмами (часто с помощью специализированных желез) и вызывающие специфическую ответную реакцию (характерное поведение или характерный процесс развития) у воспринимающих их особей того же биологического вида» (Барбье, 1978).

С учетом новых данных можно дать такой вариант определения термина «феромон».

Феромоны - это комплексы (наборы, комбинации) веществ или индивидуальные вещества, выделяемые во внешнюю среду организмами, несущие функцию передачи информации и часто вызывающие определенную реакцию (характерное поведение, физиологические процессы, процессы развития) либо, напротив, ингибирующие те или иные формы поведения или физиологические процессы у воспринимающих их особей обычно того же биологического вида.

Высказывалось предположение (Киршенблат, 1958) использовать для обозначения всех биологически активных веществ, которые выделяются во внешнюю среду и оказывают воздействие на другие организмы (т. е. и тех веществ, которые стали называть феромонами), термин «телергоны». Однако укоренился именно термин «феромоны».

Среди феромонов выделяют две группы: феромоны-релизеры и феромоны-праймеры (или праймер-феромоны - primer pheromones). Впервые такое деление провел Е.О. Уилсон (Харборн, 1985).

Феромоны-релизеры вызывают немедленные поведенческие эффекты (изменение поведения) у реципиентов. Примеры феромонов-релизеров - половые феромоны, феромоны тревоги, следа и феромоны мечения территории.

Праймер-феромоны вызывают длительные физиологические эффекты (изменения) в воспринимающем организме. Примеры праймер-феромонов - вещества, регулирующие принадлежность особей общественных насекомых к определенной «касте», а также вещества, которые, по-видимому, могут воздействовать на срок наступления половой зрелости у самок млекопитающих или синхронизировать менструальные циклы у женщин (Введение в проблемы биохимической экологии, 1990).

Внутривидовые эколого-биохимические взаимодействия организмов имеют еще некоторые аспекты, выходящие за рамки классических представлений о феромонах.

Так, у некоторых организмов (и позвоночных и беспозвоночных) установлены факты ингибирования роста под влиянием экзометаболитов других особей того же вида (Шварц и др., 1976).

Однако наиболее обширный фактический материал в области химических внутривидовых взаимодействий касается именно феромонов.

Хотя феромоны найдены у самых различных представителей животного мира, большая часть наших сведений об этих соединениях получена на основании опытов с насекомыми. Отчасти это объясняется тем, что с помощью феромонов сравнительно легко управлять активностью насекомых, тогда как млекопитающие значительно труднее поддаются такому контролю. Отчасти же это связано с тем, что изучение феромонов насекомых имеет практическое значение. Идентификация феромонов у насекомых сразу же дает в руки исследователей средство управления размером популяции, а в случае насекомых-вредителей - и средство борьбы с ними.

Выделение разнообразных веществ из организма насекомого складывается из 3 различных процессов - экскреции, секреции и инкреции, или внутренней секреции.

Экскреция - процесс выделения ненужных и вредных для организма веществ - экскретов, образующихся вне пищеварительной системы в процессе обмена веществ. К числу экскретов относятся растворимые продукты азотного обмена, связанные в виде мочевой кислоты и ее солей, а также катионы калия, натрия, кальция, магния, щавелевая и фосфорная кислоты и др. К органам выделения экскретов относятся мальпигиевы сосуды, нижнегубные железы у первичнобескрылых и клетки жирового тела.

Инкреция - процесс выделения секретов специальными (эндокринными) железами, лишенными выводных протоков, непосредственно в кровь. Такие секреты называют гормонами. Попадая в кровь, гормоны транспортируются ею во все части тела и регулируют обмен веществ и развитие насекомых. Наиболее развиты 3 пары желез: нейросекреторные клетки головного мозга, преднегрудные, или проторакальные железы, и прилежащие тела.

Секреция - процесс выделения веществ - секретов, нужных организму. Секреты выделяются различными железами, называемыми экзокринными. К ним относятся слюнные железы и железы средней кишки, выделяющие пищеварительные ферменты, а также восковые, лаковые, шелкоотделительные железы, выделяющие вещества механической защиты тела (Бей-Биенко, 1971.).

Большой практический интерес представляют железы, которые выделяют биологически активные вещества, служащие для химического воздействия на других животных. Эти вещества Я.Д. Киршенблат (Киршенблат, 1958) назвал телергонами. Они подразделяются на гетеротелергоны, воздействующие на другие виды животных, и гомотелергоны, или феромоны, воздействующие на особей своего вида.

К гетеротелергонам относятся вещества химической защиты насекомого от врагов (яд жалящих перепончатокрылых - пчел, ос), сильнопахнущие, и другие отпугивающие вещества - репелленты (например, секрет из азотнокислых солей и окиси азота, выделяемый при опасности жуком бомбардиром, взрывается на воздухе с шумом и образованием облачка).

К феромонам относятся вещества, определяющие концентрацию насекомых при использовании источников пищи или поиска мест для спаривания (феромоны скучивания), выявленные у клопов, прямокрылых, жуков короедов; феромоны тревоги, или обороны - у жалящих перепончатокрылых, термитов, тлей; феромоны, контролирующие развитие половых желез - у рабочих пчел; выведение маток - у пчел и других живущих большими сообществами насекомых (Харборн, 1985).

Выделяют в зависимости от функций несколько групп феромонов, в том числе: 1) половые феромоны; 2) феромоны тревоги; 3) феромоны аггрегации; 4) следовые феромоны; 5) феромоны метки (marking pheromones); 6) полифункциональные феромоны (Харборн, 1985; Скиркявичюс, 1986, 1988). Указанные группы феромонов установлены для наземных беспозвоночных, прежде всего насекомых (рис. 1).

Для изучения феромонов и разработки методов их практического использования большое значение имел прогресс методов их идентификации, который привел к тому, что для характеристики структуры компонентов феромона в некоторых случаях достаточно вещества, получаемого всего от нескольких особей насекомых (Лебедева и др., 1984). Дополнительная информация о методах изучения феромонов дана в работах В.В. Воронковой (Воронкова, 1987).

Рис. 1. Некоторые феромоны насекомых (Введение в проблемы биохимической экологии, 1990)

 

Наиболее тщательно разработаны методы работы с феромонами чешуекрылых.

Все способы выделения феромонов чешуекрылых подразделяются на три группы: 1) смыв компонентов феромонов с поверхности феромонной железы и вообще кончика брюшек при коротком контакте растворителя с биологическим материалом, 2) экстракция при длительном контакте растворителя с биологическим материалом, 3) сбор из паровой фазы над железой (Воронкова, 1987). В зависимости от метода выделения феромонов получают разное процентное соотношение компонентов (что может быть связано с их разной летучестью, т. е. парциальным давлением паров). Минорные в экстракте компоненты могут увеличивать свои относительные количества в паровой фазе за счет большей летучести паров. В.В. Воронкова отмечает, что необходимо исследовать и экстракты желез, и паровую фазу (Воронкова, 1987).

Феромоны тревоги найдены у перепончатокрылых (муравьев, пчел), термитов, тлей, клопов. Особенно разнообразны феромоны тревоги у общественных насекомых (Харборн, 1985).

Сигналы тревоги могут вырабатываться разными железами. Например, у муравьев Acanthomyops claviger пять феромонов тревоги вырабатывают железы Дюфура, находящиеся в брюшке, а пять других феромонов тревоги - мандибулярные железы.

Одно и то же вещество может служить феромоном тревоги для разных видов. Например, гексен-2-аль является активным началом секрета, образуемого при тревоге красноклопом Dysdercus intermedius (сем. Pyrrhocoridae) и муравьем Crematogaster africana. Обычно же феромоны тревоги у разных организмов все-таки отличаются, хотя специфичность этих феромонов ниже, чем специфичность половых феромонов.

Есть примеры веществ, служащих одновременно и защитными веществами, и феромонами тревоги. Так, двойную функцию несет ряд метилциклогептанов, найденных в анальных железах муравьев Acteca, а также муравьиная кислота муравьев Formica (Харборн, 1985).

Феромоны тревоги, как и другие феромоны насекомых, могут быть представлены целым букетом веществ. Так, муравьи-портные (Oecophilla longinoda) реагируют на нападение хищника эмиссией смеси четырех углеводородов, куда входят: 1-гексаналь, 1-гексанол, 2-бутил-2-октеналь (biting marker), 3-ундеканон (Харборн, 1985).

Термин «феромон тревоги», по-видимому, малоудачен. В ряде случаев более удачным могло бы быть выражение «феромон возбуждения» или «феромон агрессии». Весьма условно к «феромонам тревоги» можно относить и «феромоны мобилизации» (recruitment pheromones), которые выделяются некоторыми муравьями перед атакой на колонии термитов.

Большинство феромонов тревоги насекомых образуется и выделяется затем из подчелюстных или анальных желез и из жалящего аппарата. Их образование часто связано с синтезом защитных веществ. Вступая в «битву», общественные насекомые выпрыскивают через мандибулы секрет нижнечелюстных желез на врага, который таким образом «получает ярлык» агрессора. Тревога передается другим членам общества путем диффузии паров феромонов в воздухе.

Жалящие аппараты пчел и ос содержат несколько желез, которые продуцируют феромоны тревоги. Сама ядовитая железа часто образует вещества тревоги, которые выделяются вместе с ядом. Осы рода Vespa впрыскивают яд, содержащий вещества тревоги, а медоносная пчела при ужаливании оставляет метку в виде изоамилацетата, указывающую другим пчелам место, которое необходимо жалить.

Большинство феромонов тревоги, идентифицированных у насекомых, имеет относительно простую структуру (рис. 2). У некоторых муравьев они представлены простыми углеводородами, такими, как ундекан, тридекан и пентадекан. У других видов обнаружены альдегидные и кетонные производные этих углеводородов. Запахи тревоги у видов сем. Formicinae, Hymenoptera, Isoptera и Myrmicinae могут давать, вероятно, компоненты эфирных масел, в том числе цитронеллол, цитраль, α-пинен, терпинолен и лимонен. У тлей роль феромонов тревоги выполняют, очевидно, более сложные терпеноиды, такие, как ненасыщенный моноциклический сесквитерпен гермакрен А. Гермакрен А очень лабилен, он разрушается вскоре после удаления нападающего хищника. Это создает для тлей то преимущество, что они могут почти немедленно вернуться к месту кормления.

 

Рис. 2. Структура феромонов тревоги насекомых

 

Агрегационные феромоны у жесткокрылых не всегда легко отличить от половых феромонов. Агрегационные феромоны довольно подробно изучены у жуков-короедов и лубоедов. Чаще всего сигналом к скоплению служит смесь нескольких веществ, являющихся друг для друга синергистами. Вот некоторые примеры агрегационных феромонов, представленных сочетанием нескольких веществ (Лебедева и др., 1984):brevicomis - бревикомин, фронталин, пинокарвон, Е-пинокарвеол, миртенол, вербенонcalligraphus - ипсдиенол, ипсенол, Е-вербонол. cembrae - ипсдиенол, ипсенол, 3-Ме-бутен-3-ол-1. amitinus - ипсенол, ипсдиенол, амитинол, (-)-Z-вербенол, (+)-Е-вербенол

Изучение агрегационных феромонов некоторых жуков весьма осложнено тем, что нет четкой границы между агрегационными феромонами и репеллентами (Лебедева и др., 1984).

Так, у Dendroctonus adjunctus бревикомин, испускаемый самцами, действует на самок как агрегационный (привлекающий) феромон, а на других самцов того же вида как репеллент.

Самцы D. pseudotsugae испускают комбинацию (+)-фронталина и 3-метил-2-циклогексен-1-она (МСН), которая действует на других самцов и самок этого же вида как репеллент. Однако эти же два вещества испускаются самками данного вида в сочетании с третьим веществом, (-)-3-метил-циклогексен-1-олом; эта смесь вместе с камфеном дерева-хозяина действует на других особей D. pseudotsugae (обоего пола) противоположным образом - как агрегационный феромон.

По-видимому, агрегацию некоторых жуков на кормовых деревьях нельзя понять, опираясь на традиционную концепцию агрегационных феромонов, поскольку реально действующим аттрактивным началом является (в экологии жуков некоторых видов) не просто феромон, а комплекс феромон+летучие вещества растения (Лебедева и др., 1984). Этот комплекс (агрегационный аттрактант) можно выделить из воздуха над участком дерева, заселенным питающимися короедами-первопоселенцами,

Данное обстоятельство (как и родство между феромонами и репеллентами) представляется важным, поскольку оно еще раз подчеркивает несовершенство используемого концептуального аппарата и терминологии (в данном случае экологически неадекватным оказался ранее безупречно служивший термин «феромон»), что создает дополнительную проблему в понимании экологической сути явлений.

Следовые феромоны (trail pheromonos) входят в состав пахучих смесей, которыми насекомые могут метить свой корм и пути, ведущие к нему. По-видимому, сейчас идентифицированы лишь основные компоненты некоторых из этих смесей. Ниже приведены некоторые следовые феромоны:

Муравей-листорез Atta texana - метиловый эфир 4-метилпиррол 2-карбоновой кислоты

Термит Zootermopsis nevadensis - капроновая кислота

Пчела-мелипона Trogona subterranea - 2 изомера цитраля (нераль и геранцаль)

О высокой эффективности феромонов следа говорит следующее: муравьи Atta texana распознают свой следовой феромон (метил-4-метилпиррол-2-карбоксилат) в концентрации 0,08 пг/см, или 3,48·10⁸ молекул/см. Отсюда следует, что для мечения пути вокруг всего земного шара достаточно 0,33 мг этого вещества.

 

Половые феромоны

 

Наиболее изучены половые феромоны, или половые аттрактанты. Они выделяются в ничтожно малых количествах, достаточных, однако для привлечения другого пола. Так, секреции одной неоплодотворенной самки достаточно для привлечения десятков тысяч особей самцов того же вида, расположенных от нее на расстоянии десятков, иногда сотен метров. Некоторые феромоны синтезированы и уже используются в борьбе с отдельными видами вредных насекомых или для учета их появления и численности в природе.

Термином «половые феромоны» обозначают соединения, выделяемые самками как для привлечения самцов, находящихся на некотором расстоянии, так и для побуждения их к спариванию, если они находятся вблизи. Этот же термин применяют к соединениям, выделяемым самцами для возбуждения самок. Последние соединения иногда называют афродизиаками, хотя, строго говоря, этот термин относится к лекарственным препаратам, усиливающим либидо у человека. Половые феромоны - наиболее изученная группа химических средств взаимодействия насекомых, и в настоящее время они найдены и охарактеризованы у множества различных видов. Только у Lepidoptera обнаружено свыше 200 видов, выделяющих женские феромоны, и не менее 60 видов, у которых аттрактанты выделяют самцы.

Простейшим по химической структуре половым аттрактантом является валериановая кислота - женский феромон щелкуна калифорнийского. Однако большинство феромонов относится к ненасыщенным спиртам, ацетатам или карбоксикислотам с длинной цепью (табл. 1).

Среди них лучше всего изучена 9-кетодеценовая кислота, выделяемая пчелиной маткой (царицей) и привлекающая трутней к совокуплению с ней. Однако это только одно из 32 соединений подобной структуры, обнаруженных в голове матки. Родственная ей 9-гидроксидеценовая кислота, например, также представляет собой активное соединение, вызывающее образование и стабилизацию роя рабочих пчел.

В некоторых случаях роль феромонов играют алифатические циклические соединения, например фронталин и экзобревикомин - феромоны жуков родов Brevicomis и Ips. Феромоны долгоносика хлопкового (Anthonomus grandis) составляют производные циклогексана. Существуют также ароматические феромоны. Фенол служит женским феромоном некоторых личинок жуков; очевидно, он образуется из тирозина, получаемого с пищей. Феромоном моли Leucania impuris является бензальдегид. Единственный известный феромон алкалоидной природы образуют самцы бабочек Danaus в андрокониях крыла.

 

Таблица 1. Структура некоторых типичных половых феромонов насекомых

Структура и название	Пол	Организм
СН3(СН2)3СО2Н Валериановая кислота	♀	Личинка щелкуна калифорнийского (Limonius californicus)
СН3СО(СН2)5CH = СНСО2Н транс-9-Кето-2-деценовая кислота	♀	Пчела медоносная (Apis mellifera)
СН3(СН2)3СН = СН(СН2)6ОАс цис-7-Додеценилацетат	♀	Капустная совка (Trichoplusia ni)
СН3(СН2)2СН = СН(СН2)7ОАс цис-8-Додеценилацетат	♀	Восточная плодожорка (Grapholitha molesta)
СН3СН2СН = СН(СН2)10ОАс цис-11-Тетрадеценилацетат транс-11-Тетрадеценилацетат	♀	Дубовая листовертка (Archips semiferanus)
СН3(СН2)15ОАс Гексадеканилацетат СН3(СН2)4СН = СН(СН2)10ОАс цис-11-октадеценилацетат	♂	Бабочка (Lycorea ceres ceres)
СН3(СН2)9СО(СН2)3СН = СН(СН2)4СН3 цис-6-генэйкозен-11-он	♀	Волнянка (Orygia pseudotsugata)

 

Феромоны содержатся в насекомых в очень низкой концентрации, и для их выделения и идентификации требуется огромное число особей. Каждая самка волнянки псевдотсуговой содержит около 40 нг феромона в последних сегментах брюшка. Чтобы выделить в достаточном количестве материал для определения, необходимо иметь не менее 6000 насекомых. Для извлечения 1,5 мг феромона из хлопковой моли было использовано около 1 млн. неоплодотворенных самок.

У любого насекомого химическая структура преобладающего феромона обычно очень специфична, и небольшое изменение молекулы может привести к исчезновению или уменьшению ее активности. Большинство углеводородных феромонов содержит изолированную двойную связь, положение и стереохимия (цис- или транс-) которой имеет существенное значение. Это можно проиллюстрировать на примере феромона капустной совки (Trichoplusia ni). При тестировании ряда его синтетических аналогов было обнаружено, что все они значительно менее активны, чем природный феромон, а большинство вообще не обладает активностью (рис. 3) (Джекобсон, 1976).

 

Рис. 3. Влияние положения двойной связи в ацетатах С₁₂-спиртов на их активность как половых аттрактантов у самцов капустной совки. Ас - ацетат.

 

Природный феромон - это цис-7-алкенилацетат. Его синтетический транс-7-изомер проявляет некоторую активность. По-видимому, существует общая закономерность: если не меняется положение двойной связи в молекуле, в определенной степени активны и цис- и транс-формы. У дубовой листовертки природный феромон самки представляет собой смесь транс- и цис-изомеров в отношении 2: 1, что достаточно необычно. Природный феромон волнянки псевдотсуговой - чистый цис-6-генэйкозен-11-он, однако его синтетическая транс-форма также активно привлекает самцов этой моли (Харборн, 1985).

Хотя структурные требования для активности половых феромонов сравнительно жестки, не исключено, что совершенно неродственные соединения оказывают одинаковое действие. Это доказано на примере таракана американского (Periplaneta americana), половое возбуждение которого наряду с природным женским феромоном могут вызывать вещества, присутствующие в экстрактах из растительных тканей (Харборн, 1985). Одно из таких активных соединений, найденное у голосеменных, идентифицировано как D-борнилацетат (рис. 4) и активно в концентрации 0,07 мг/см².

 

Рис. 4. Структура некоторых соединений, имитирующих половые феромоны

 

Следует отметить, что L-изомер в 100 раз менее активен, чем D-изомер. Таким образом, в данном случае стереохимия имеет большое значение. Летучие соединения, действующие как феромоны на таракана, найдены также у ряда покрытосеменных; при обследовании 100 видов у восьми из них обнаружены активные компоненты неизвестной природы. Некоторые синтетические органические соединения также могут имитировать активность природных феромонов. Два из них нашли применение. Это тримедлур, активный в отношении средиземноморской дрозофилы, и куэлур, который привлекает самцов дынной мухи (Dacus cucurbitae). Строение этих двух соединений изображено на рис. 4. В некоторых случаях при изучении химии полового поведения были выявлены специфические взаимоотношения между растением и насекомым, которое на нем живет и размножается. Так, Риддифорд и Вильяме (Харборн, 1985) обнаружили, что павлиноглазки Полифема (Antherea polyphemus) могут спариваться только в присутствии листьев красного дуба (Quercus rubra). Анализ показал, что эманация листьев содержит летучий углеводород транс-2-гексаналь, попадание которого на рецепторы антенн самок служит триггером для выделения ими феромонов, которые в свою очередь побуждают самцов к спариванию. Подобная ситуация, возможно, наблюдается и у насекомых других видов, например у жуков-долгоносиков Rhabdoscelum obscurus, которые не выделяют половых аттрактантов, если кормятся не на сахарной свекле (Харборн, 1985); в этом случае триггерное действие предположительно оказывают неизвестные растительные соединения, специфичные для сахарной свеклы.

Пути биосинтеза половых феромонов изучены пока еще недостаточно, что связано с практическими трудностями введения меченых предшественников в железы насекомых. Однако полагают, что обычно половые феромоны синтезируются в теле насекомых. Большинство более простых феромонов (табл. 1) - производные жирных кислот. Они могут синтезироваться непосредственно путем конденсации соответствующего числа ацетатных единиц или непрямым путем, а из жирных кислот обычных липидов - в результате декарбоксилирования, укорочения цепей и т. п. Только в некоторых случаях, например как у бабочек-данаид и короедов, половые феромоны происходят из пищи. У этих насекомых выделенное из растительного материала вещество используется или непосредственно, или после соответствующей химической модификации. Одно время считали, что женские феромоны дубовой листовертки - смесь тетрадеценилацетатов (табл. 1) - также имеют пищевое происхождение, но в более поздних работах было показано, что это не так (Харборн, 1985).

Рассмотрим особенности половых феромонов основных жуков-короедов.

Большой сосновый лубоед - Blastophagus piniperda L. Самки первыми нападают на дерево-прокормитель - сосну - и вбуравливаются в флоэму коры. В опытах с ольфактометром самки, извлеченные из коры, а также самцы в брачный период не привлекали ни самцов, ни самок. Следовательно, в этот период самцы и самки, извлеченные из флоэмы сразу же после вбуравливания в нее, не оказывают воздействия друг на друга. Из задней кишки самок и самцов Большого соснового лубоеда были выделены транс-Вербенол и вербенон.

Короед типограф - Ips typographus L. Свежая древесина ели, пораженная самцами, привлекает больше жуков обоих полов, чем еще не заселенная самцами древесина. Феромон выделяется как при весеннем, так и втором лёте. Феромон короеда типографа привлекает также три вида широко распространенных хищников (Thanasimus formicarius, Medetera signaticornis и Epuraea pygmaea).

Ренвик и Питман и др. выделили транс-вербенол (33) из эфирного экстракта задней кишки самок и вербеной из экстракта задней кишки самцов Dendroctonus frontalis. Как показали Вите и Крозиер, именно вербеной, а не вербенол вызывает скопление этих насекомых.

В 1968 г. Ренвик и Вите с помощью газовой хроматографии летучих веществ выделили из пентанового экстракта задней кишки самок соединение, вызывающее при полевых испытаниях скопления особей обоего пола. Исследователи не смогли определить строение полученного соединения, но определили методом масс-спектроскопии его молекулярный вес - 142. Идентификацию этого соединения успешно осуществили Кинзер и др., которые ранее выделили это соединение из самцов D. breuicomis (соединение 36). Несмотря на то что названные авторы выделили его из другого вида и не доказали его идентичности с соединением, полученным Ренвиком и Вите из D. frontalis, они назвали это соединение фронталином. Оба соединения (фронталин и транс-вербенол) позднее выделил методом газовой хроматографии Костер из задней кишки вышедших из древесины девственных самок D. frontalis. У девственных самок содержание фронталина и транс-вербенола в 4,1 и 1,9 раза соответственно было выше, чем у жуков, покинувших древесину. Вите и Ренвик предлагают проводить сравнение результатов газовой хроматографии с результатами полевых испытаний для выявления активных соединений, вызывающих агрегацию жуков-короедов D. breuicomis и D- frontalis.

С помощью вакуумного насоса просасывали воздух (20 л/мин) через ящик, содержащий кусочки бревен желтой сосны, зараженные самцами короедами Ips confusus. После этого воздух пропускали через 2 охлажденные ловушки (в первой - 4°С и во второй - 70°С).

В опытах с полевым ольфактометром оттаявшее содержимое обеих ловушек обладало сильным привлекающим действием. Привлекающее соединение экстрагировали из его водной эмульсии петролейным эфиром и концентрировали, отгоняя растворитель при 80°С. Полученное бесцветное масло при хранении в холодильнике не теряло активности в течение нескольких недель. Однако оно теряло активность при продолжительном нагревании выше 85°С.

Ренвик и др. пропускали через газовый хроматограф воздух из сосуда, содержащего заднюю кишку самцов, питавшихся свежей флоэмой желтой сосны. Соединения, вышедшие из колонки (1525 см ´ 0,313 см) с 5%-ным апиезоном на хромосорбе W, промытом кислотой, с временем удерживания 6 мин при 110° (скорость тока азота 25 мл/мин) сильно привлекали мигрирующих жуков.

В 1966 г. Вуд и др. описали методы получения больших количеств феромона из буровой муки, образуемой самцами в килограммовых количествах. Было обнаружено, что отдельные самцы выбрасывают по 9,4 мг буровой муки в день в течение примерно 15 дней. Для выделения аттрактанта буровую муку замачивали и растирали в теплом бензоле, затем отгоняли растворитель и перегоняли концентрированный остаток в специальном приборе при температуре 85 - 90°С и давлении 0,01 мм. Дистиллят хроматографировали на колонке с силикагелем и активную фракцию (активность проявлялась в количестве 10^-6 г) элюировали смесью бензол - эфир. Экстракт разделяли на фракции с помощью препаративной газовой хроматографии на колонке (91,5 ´ 0,9375 см) с 8%-ным SE 30 на хромосорбе G с запрограммированной температурой от 80 до 200°С (скорость тока 45 мл/мин). Активная фракция (0,5 г из 2,5 кг буровой муки) выходила через 14-23 мин между 2 другими пиками, которые были идентифицированы как нонанал- и геранилацетаты. При дальнейшей хроматографии на полярной колонке (8%-ный карбовакс 20М) на хромосорбе G при 120°С получили 14 мг вещества, активного в концентрации 5·10^-5 г. Вещество было выделено в виде частично разделившихся минорных пиков. Три компонента, обусловивших совместно привлекающую активность, были идентифицированы сочетанием методом ИК-, масс- и ЯМР-спектроскопии как (-)-метил-6-метилен-7-октен-4-ол (38), циc-вербенол (39) и (+)-2-метил-6-метилен-2,7-октадиен-4-ол (40) (рис. 5). Методы выделения и идентификации этих соединений изложены в обзоре Сильверстайна и др.

 

Рис. 5. Выделенные феромоны Ips confusus

 

В 1966 г. с помощью газовой хроматографии Питман и др. выделили из задней кишки, мальпигиевых сосудов и экскрементов самцов, питавшихся в течение двух дней в небольших бревнах желтой сосны, неидентифицированную фракцию, которая вызывала ответную реакцию у ползающих жуков. Хотя авторы полагали, что выделяемый ими материал содержал лишь единственный феромон, в действительности это была смесь веществ (Джекобсон, 1976).

Вите считает, что по привлечению жуков к приманке нельзя судить об активности препарата на разных стадиях его выделения, как это делали Вуд и др. Однако последние показали, что хемоклинотаксис жуков в лабораторном аль-фактометре вполне равнозначен реакции полета насекомых на половой феромон.

Простой полевой метод, в котором струю воздуха пропускали через контейнеры, содержащие куски древесины, зараженной короедом Ips confusus, показал, что к аттрактанту чувствительны особи обоего пола. Широкие алюминиевые цилиндры укрепляли вертикально и горизонтально, и в них помещали зараженные, заведомо аттрактивные куски древесины. Воздух продували с помощью вентилятора над зараженными поленьями и направляли его либо на бревно или дерево, чтобы вызвать нападение на них вредителей, либо на дощечку или стекло для сбора привлеченных насекомых. Модификацию этого метода использовали для получения большого количества аттрактивного материала. Насекомых ловили во вращающиеся сетчатые или чашевидные ловушки, в которые помещали аттрактант. Такая вращающаяся сетчатая ловушка с аттрактантом I. confusus выловила через 7,5 ч 39 I. confusus, 35 I. latidens+I. guildi, 10 Dendroctonus valens, 72 других видов жука-короеда и 25 хищников жуков-короедов.

Как показали полевые испытания, привлечение насекомых в природе подчинено определенному суточному ритму с максимумами от 8 до 10 ч утра и с 2 до 6 ч вечера. Жуки предпочитали места, защищенные от ветра; что же касается освещения, то оно в меньшей степени влияло на ответную реакцию, хотя прямого солнечного света насекомые избегали. С подветренной стороны ответная реакция жуков проявлялась по ольфакторному градиенту. При освоении нового лесного массива колония насекомых может перемещаться под влиянием аттрактанта на расстояния порядка 500 - 1000 м.

Три соединения, входящие в состав феромона, были испытаны в безлесных кустарниковых зонах в 1 км от природной зараженной сосновой (Pinus ponderosa) вырубки в Калифорнии. В этой зоне преобладали ветры, направленные из долины к месту заражения. Использовали ловушки цилиндрической формы из жесткой ткани, покрытой клеем, которые были установлены на палках высотой 1,5 м. Воздух (50 см³/мин) пропускали через сосуд, содержащий аттрактант, и затем через ловушку. Как смесь 1,5 мг соединения (38) с 1 мг соединения (39) и с 0,5 мг соединения (40), так и кусок древесины, зараженный 20 самцами, сильно привлекали жуков. Экстракт из 2 г буровой муки самцов привлекал жуков в меньшей степени. Растворы этих трех соединений в гексане или гептане, нанесенные на ватные или бумажные тампоны, вызывали значительно более слабую ответную реакцию. Самцы и самки 2 хищников Enoclerus lecontei и Temnochila virescens var. chlorodia, а также Tomicobia tibialis, паразитирующие на Ips, реагировали на синтетический аттрактант. Бедард и Браун описали портативную переносную систему с испарителем и ловушкой для оценки в природе эффективности химических аттрактантов насекомых, особенно для I. confusus.

Райе испытал в полевых ольфактометрах и клейких ловушках (Tanglefoot) большое количество монотерпенов, обнаруженных в растении-хозяине, пораженном I. confusus. α-Пинен и β-пинен были высокоаттрактивными для хищников (Е. lecontei и Т. virescens var. chlorodia); 3-карен, мирцен и лимонен были менее аттрактивны. Гептан был очень аттрактивен для Temnochila virescens, но не для Е. lecontei.