Использование половых феромонов для уничтожения вредителей

В практике лесозащиты аттрактанты могут применяться самостоятельно для надзора за вредителями и борьбы с ними или совместно с инсектицидами и другими средствами. Совместное применение пищевых аттрактантов с инсектицидами повышает эффективность химической борьбы, уменьшая расход инсектицидов и опасность загрязнения среды. При помощи аттрактантов возможно также привлечение на определенные места (отдельные участки леса или деревья) вредных насекомых с последующим уничтожением их различными способами и средствами (Справочник по защите леса от вредителей и болезней, 1980).

В защите растений применяются синтетические аттрактанты. Для многих видов насекомых выяснена химическая структура половых аттрактантов, синтез же освоен только для некоторых из них, а способы применения находятся в стадии разработки. В решении этих вопросов, имеются значительные трудности: Для выделения в чистом виде и расшифровки химической структуры аттрактантов требуется огромное количество насекомых или продуктов их жизнедеятельности, собрать которые не всегда возможно. Большинство половых аттрактантов - это сложные соединения, часто являющиеся смесью стереоизомеров, биологическая активность которых различна, или комбинацией нескольких химических веществ. Нередко главный компонент содержит вторичные примеси и регуляторы летучести, усиливающие действие аттрактанта. Часто при начальном синтезе аттрактант содержит сопутствующие вещества, маскирующие или задерживающие его действие. Эти примеси могут блокировать способность обонятельных рецепторов насекомых воспринимать запаховые сигналы. Необходимость синтеза химически чистых веществ значительно удорожает производство аттрактантов (Скиркявичюс, 1988).

Сложна разработка способов практического применения аттрактантов. Недостаточно изучена биоэкология и реакции поведения взрослых насекомых и динамика их популяций. Не ясны вопросы и технологии внесения аттрактантов в насаждения, характер их распространения и воздействия на насекомых.

Среди половых аттрактантов вредных лесных насекомых в России наиболее изучен половой аттрактант непарного шелкопряда и осуществлен синтез этого вещества (Сегаль, 1983).

Половой аттрактант непарного шелкопряда, продуцируемый самками, обеспечивает их встречу с самцами. Формируется он в специальных железах, расположенных между последним и предпоследним сегментами брюшка самок. Железы могут выдвигаться наружу и втягиваться внутрь, регулируя таким образом выделение в атмосферу привлекающего вещества. Вещество распространяется путем диффузии и под воздействием потоков воздуха. Самцы реагируют на появление в воздухе ничтожно малого количества привлекающего вещества (нескольких десятков молекул) и могут прилетать к самкам, удаленным на расстояние до 4 км.

Девственные самки непарного шелкопряда, заключенные в садочки, или бензольные экстракты из их половых желез, нанесенные на кусочки фильтровальной бумаги, помещенные на покрытые клеем картонные или из другого материала листы или в специальные ловушки, применялись в ряде стран для обнаружения и надзора за непарным шелкопрядом. Однако использование живых самок и их экстрактов в настоящее время нецелесообразно в связи с получением синтетических аттрактантов (Мыттус, 1983).

В результате 30-летних работ американский ученый М. Джекобсон в 1960 г. выделил из 500 тыс. самок непарного шелкопряда 20 мг феромона, который назвал гиптолом. Однако при более тщательном исследовании было установлено, что вещество с таким названием не является половым феромоном. Оно присутствует в выделениях феромонных желез самок, но само по себе не привлекает самцов. Истинный половой феромон непарного шелкопряда был установлен спустя 10 лет. Им оказался цис-7,8-эпокси-2-метилоктадекан, названный диспарлюром. Количество диспарлюра, вырабатываемое одной самкой непарного шелкопряда, приблизительно равно 0,1 мкг. Этого количества достаточно, чтобы привлечь около 1 млн самцов. Он распространяется в воздухе путем диффузии согласно законам физики. Это соединение при лабораторных и полевых испытаниях обнаружило исключительно высокую биологическую активность и было определено в качестве основного полового аттрактанта непарного шелкопряда (Джекобсон, 1976).

В Советском Союзе высокоактивные образцы диспарлюра были получены рядом лабораторий. Разрабатывается технология промышленного производства этого аттрактанта и его препаративных форм. Диспарлюр характеризуется высокой устойчивостью и длительностью действия в чрезвычайно малом количестве. В природных условиях он активен в количестве 10^-9 г, или 0,001 мкг на ловушку. Наиболее эффективные дозировки составляют обычно не более 5 мкг.

Биологическая активность диспарлюра сохраняется в течение всего периода лета бабочек. Продолжительность действия диспарлюра, а также его дозировка зависят: от типа ловушек, метеорологических и других условий, влияющих на скорость испарения и рассеивания диспарлюра.

Диспарлюр помимо самцов непарного шелкопряда привлекает также самцов монашенки. Он может использоваться в лесозащите для выявления насаждений, заселенных непарным шелкопрядом и монашенкой, и для надзора за ними. С этой целью применяют специальные ловушки различных типов, содержащие аттрактант и ловчую клеевую поверхность. По количеству бабочек, привлеченных в ловушки, оценивается численность вредителей. При помощи ловушек можно своевременно обнаруживать начало массового размножения непарного шелкопряда и монашенки.

Высокая биологическая активность диспарлюра открывает возможности его использования не только для надзора, но и для борьбы с непарным шелкопрядом и монашенкой. Применение диспарлюра в качестве средства борьбы представляется перспективным в популяциях с низкой численностью вредителей. Предусматриваются два возможных способа его применения:

. Использование ловушек с диспарлюром для вылавливания и уничтожения самцов. Самцы при отыскании самок будут улавливаться ловушками. Чтобы свести к минимуму встречи самцов с самками в природе соотношение между количеством устанавливаемых ловушек и самок должно быть достаточно высоким.

. Свободный выпуск концентрированного феромона (диспарлюра) в насаждения с целью нарушения ориентировки самцов при поисках самок - так называемый метод дезориентации. Предполагается, что при насыщении воздуха в насаждении запахом синтетического диспарлюра будут нарушены нормальные реакции самцов при попытках обнаружить истинный запах полового феромона, выделяемого самками. Самцы не смогут отыскать самок, что приведет к отсутствию или уменьшению спаривания и снижению численности популяции вредителя (Введение в проблемы биохимической экологии, 1990).

Оба метода находятся в стадии разработки.

Привлечение самцов на аттрактант, выделяемый самками, присуще другим видам бабочек (волнянкам, коконопрядам, листоверткам, пяденицам и т. д.) и пилильщикам. Ведутся работы по изысканию и созданию синтетических аттрактантов для этих групп лесных насекомых.

У других групп насекомых, важнейших вредителей леса, наиболее изучены и своеобразны феромоны (аттрактанты) короедов. Различают аттрактанты первичного и вторичного привлечения. Первичные выделяются ослабленными и срубленными деревьями. У хвойных пород к их числу относятся монотерпеновые компоненты живицы α- и β-пинены, лимонен, камфен и другие соединения. У лиственных пород из привлекающих веществ известны ванилин, сиреневый альдегид и ряд других, входящих в состав продуктов окисления лигнина. Эти вещества являются привлекающими только в слабых концентрациях и как бы сигнализируют насекомым о снижении устойчивости Деревьев и пригодности для поселения. Эти же вещества при высокой концентрации, свойственной жизнеспособным деревьям, оказывают на короедов отпугивающее действие (Исмаилов и др., 1986).

Привлечение запахом, выделяемым ослабленными деревьями, - начальный этап при выборе короедами объектов поселения.

Более сильными привлекающими свойствами характеризуются аттрактанты вторичного привлечения, которым принадлежит решающая роль при заселении деревьев короедами. Эти аттрактанты продуцируются самими насекомыми - жуками-первопоселенцами: у моногамных короедов самками, у полигамных - самцами, но в том и другом случае привлекают особей обоего пола. Аттрактант секретируется специальными железами задней кишки, других отделов кишечника и мальпигиевых сосудов и выделяется наружу в составе экскрементов и буровой муки. Аттрактант начинает продуцироваться после прохождения пищи через кишечник, так как секреторная активность желез стимулируется под действием пищевых метаболитов.

Ловушки с аттрактантами первичного и вторичного привлечения можно использовать для выявления присутствия короедов в лесах, а также для массового вылова жуков с целью предотвращения заселения ими деревьев. Перспективно применение аттрактантов совместно с инсектицидами на ловчих деревьях. Возможны и другие способы практического использования аттрактантов.

В результате работ, проведенных в США по изучению феромонов короедов р. Dendroctonus, были выделены и затем изготовлены промышленными фирмами следующие феромонные препараты: транс-вербенол, фронталин, бревикомин.

Эти препараты используют в сочетании, так как бревикомин выделяют самки жуков, а фронталин - самцы. Короеды р. Ips. продуцируют инсдиенол и ипсенол (Харборн, 1985).

На основании этих данных в Норвегии А. Бакке разработал смесь для борьбы с типографом. Она была изготовлена фирмой «Целамерк» (ФРГ). Эта смесь состоит из ипсдиенола, цис-вербенола и диметилвенилкарбенола в соотношении 1: 1: 10. Использовались пластинки, пропитанные феромонной смесью. Их прикрепляли к ловчим деревьям.

В СССР группой исследователей институтов системы Госкомлеса СССР также был разработан феромон короеда-типографа. Он является агрегационным и привлекает летающих жуков обоих полов, а также других видов р. Ips. Феромон содержит много компонентов, выполняющих различные функции в жизни жуков: ипсдиенол, ипсенол, цис-вербенол, транс-вербенол и др. К сожалению, в ловушки попадают не только короеды, но и их хищники (Справочник по защите леса от вредителей и болезней, 1980).

Лесным ведомством США осуществлялась большая программа по вылову струйчатого заболонника, который распространяет голландскую болезнь ильмовых пород. Для этого использовался феромонный препарат мултилур (Харборн, 1985).

Разработку и испытание новых аттрактантов проводят в нашей стране ученые-химики и биологи. Они разрабатывают не только сами препараты, но и способы их применения, изучают наилучшие формы ловушек, методы их размещения в насаждениях, находят связь между улавливающей способностью ловушек и уровнем численности вида насекомого в насаждениях.

Применяют клеевые и клеево-инсектицидные ловушки для бабочек, изготовляемые из картона, пластмассы, гофрированного пластик-картона. Для жуков используют полиэтиленовые и металлические, пластмассовые и пластиковые ловушки, а также отрубки деревьев или специальные ловчие деревья, на которые прикрепляют привлекающее вещество, нанесенное на пористый субстрат (диспенсер). Диспенсер помещают в полиэтиленовый пакетик или пробирку с проницаемой пробкой, из которых аттрактант постепенно распространяется в воздух. Прилетающие насекомые вылавливаются и погибают, попадая на клей, водную поверхность или соприкасаясь с инсектицидом. Большое значение имеют форма ловушек, место расположения, защищенность от воздействия погодных факторов, удобство осмотра и очищения от насекомых, возможность многократного использования. Ловчие деревья, снабженные диспенсерами с феромонами короедов, заселяются ими и впоследствии окоряются или уничтожаются и утилизируются. Использование этого метода против стволовых вредителей перспективно.

Половые феромоны используются для борьбы с вредителями в США. При этом применяют два подхода. Первый состоит в установке ловушек для самцов путем размещения некоторого количества феромона самок в районе, где необходимо провести борьбу с данным видом. Это препятствует ориентации самцов на природный феромон, выделяемый самками, благодаря чему не происходит спаривания. Количество феромона, необходимого для ловушки, может быть совсем небольшим. Полевые испытания показали, что для нарушения ориентации самцов на выделения самок капустной совки достаточно 17 мг феромона, размещенного в 100 точках пространства объемом 27 м³. Второй подход заключается в распространении менее специфичного летучего вещества, которое маскирует эффект феромона, мешая восприятию сигнала (Харборн, 1985).

Хотя теоретически с помощью ловушек насекомое-вредитель может быть полностью уничтожено, на практике множество факторов ограничивают эффективность половой приманки. Наиболее широко, синтетические аттрактанты используют для выявления (путем вылавливания насекомых) зоны заражения и размера популяции данных насекомых. Эта информация может быть затем использована для определения необходимых мер борьбы, таких, как опрыскивание зоны соответствующим пестицидом.

По крайней мере в двух случаях полевые опыты подтвердили пригодность феромонов непосредственно для борьбы с вредителями. Так, Гастон и др. успешно боролись с хлопковой молью (Pectinophora gassypiella), личинки которой пожирают хлопчатник, с помощью синтетического госсиплура (Харборн, 1985). Это вещество нарушает нормальную связь между взрослыми бабочками через феромоны. Стоимость процедуры, которая состоит в контролируемом распространении из специальных контейнеров смеси феромонов в гексане, сопоставима со стоимостью применения соответствующих инсектицидов. Другое синтетическое соединение - мультилур - помещали в клейкие ловушки и использовали для борьбы с ильмовым короедом Scolytus multisfriatus в восточных штатах США (Харборн, 1985). Массовый лов жуков в ловушки, однако, должен сопровождаться такой обработкой пораженных листьев, чтобы насекомые, которые избежали ловушек, не имели больше источника пищи. Разрушительное действие короедов на деревья вяза определяется главным образом тем, что они открывают дорогу для цератоцистиса вязового (Ceratocysfis ulmae).