5.1.2. Практическое использование феромонов беспозвоночных и их синтетических аналогов

Быстрый рост аквакультуры делает необходимым поиск регуляторов развития и размножения водных организмов, поэтому заманчивы перспективы использования феромонов водных беспозвоночных, а также их экзометаболитов, служащих ингибиторами роста или стимуляторами развития, для оптимальной организации аквакультуры.

Но гораздо ближе к практическому использованию уже в наши дни находятся феромоны наземных беспозвоночных, прежде всего насекомых-фитофагов, вредящих урожаю (например, [Campion, 1984; МбЫ, 1985; Буров, Сазонов, 1987]).

Основные способы использования феромонов для контроля численности насекомых таковы (например, [Джекобсон, 1976; Campion, 1984], см. также табл. 35).

1. Нарушение спаривания (mating disruption), когда феромоны вводятся в атмосферный воздух так, что нарушается коммуникация между полами и последующее спаривание.

2. Массовый вылов в ловушки (mass-trapping), который осуществляется большим количеством феромонных ловушек и приводит к снижению численности популяции.

3. Мониторинг популяций насекомых (monitoring insect populations) с помощью феромонных ловушек. Может использоваться для учета численности сельскохозяйственных вредителей на поле, в складах, а также при карантинном контроле.

В сельскохозяйственной практике часто возникает необходимость борьбы не с одним видом, а с комплексом видов-фитофагов. В подобных ситуациях целесообразно использовать вещества или смеси веществ комплексного действия, спосооных нарушить спаривание нескольких видов. Пример успешного результата при таком подходе получен сотрудниками ВНИИХСЗР и ВНИТИ по карантину и защите растений, проведенной в айвовом, грушевом, яблоневом, абрикосовом садах с помощью смеси цнс-8-додеценил- ацетата, транс-8-додеценилацетата и додеканола. Эта смесь (0,93: :0,07:10) известна под названием "аценол" и используется как синтетический феромон для восточной плодожорки. Оказалось, что она давала высокий эффект дезориентации для целого ряда плодожорок - восточной, сливовой, яблоневой и грушевой. Применение ацепола обеспечило 100%-ный эффект дезориентации в течение более 2 мес. и позволило полностью исключить химобработки против плодожорок [Моисеева и др., 1986].

В 1983 г. Е. Стадельбахер с сотр. (Лаборатория по контролю насекомых, Стоунвилль, штат Миссисипи, США) описали еще один способ применения феромонов для уменьшения численности нежелательных насекомых. В этой работе исследовали два вида бабочек - Heliothis zea и Н. virescens. Ущерб от этих видов вместе со стоимостью мер борьбы с ними в США превышает 1 млрд долларов (данные на 1976 г.). Половой феромон обоих видов представлен смесью нескольких веществ, причем четыре соединения являются общими для обоих видов.

Таблица 35. Примеры использования феромонов для контроля численности видов насекомых, наносящих ущерб сельскому и лесному хозяйству [Campion, 1984; и др.]

Оказалось, что насыщение атмосферы двумя из этих четырех общих веществ-(Z)-9-тетрадеценалем и (Z)-11-гексадецен-1- олом - приводит к нарушению химической коммуникации насекомых. В результате самцы одного вида (Н. zea) ошибочно спариваются с самками другого вида (Н. virescens). В конечном итоге оба насекомых погибают, поскольку их половые органы морфологически несовместимы.

Аттрактаиты короедов могут оказаться полезными для регулирования расселения по лесному массиву, например, короеда-типо- графа, что может существенно снизить число очагов заражения и соответственно экономический ущерб от этого жука. Эксперименты в Пермской области показали, что внесение аттрактаитов непосредственно в уже имеющиеся очаги высокой численности этого жука предотвращает разлет жуков из очагов. Тем самым предотвращается бесконтрольное образование новых очагов в других местах [Садовникова, 1983]. По-видимому, перспективность данного подхода связана с большой сложностью природной саморегуляции численности короедов в их очагах с помощью экологических хеморегуляторов, которые на определенной стадии развития очага стимулируют расселение жуков. Эта сложная система химической регуляции оказывается уязвимой и сравнительно легко нарушаемой в случае внесения человеком в очаг веществ-аттрактантов.

Для борьбы с нежелательными насекомыми могут использоваться не только феромоны, но и их синтетические аналоги. Так, в Институте биоорганической химии им. М. М. Шемякина АН СССР были синтезированы активные аналоги феромонов короедов рода Ips: 2,2,4,6,6-пептаметил-3,6-дигидро-2Н-пиран и изомерный ему 2,2,6,6-тетраметил-4-метилентетрагидропираи. Они являются структурными аналогами монотерпенов ряда α- и β-пинена [Кожин и др., 1983; см. [Остроумов, 1986]). Смесь этих веществ (1:4,85) проявляла высокую аттрактивность для короедов Ips.

Для борьбы с насекомыми совместно с инсектицидами могут использоваться половые аттрактанты и феромоны тревоги. Применение последних ведет к росту локомоторной активности членистоногих (например, тлей), что обеспечивает увеличение контакта с инсектицидом. В итоге нежелательные членистоногие уничтожаются при значительно меньших дозах инсектицида. Очень интересные перспективы может иметь использование детеррентов овипозиции нежелательных видов насекомых.

В СССР разработка практического использования феромонов в сельском хозяйстве ведется многими научными коллективами. Среди них Тартуский университет (ТГУ), который снабжает другие научные учреждения феромонными материалами для испытания на видоспецифичность и аттрактивность [Мыттус, Гранат, 1983]. В ТГУ синтезирован ряд новых половых аттрактантов (см. табл. 46) насекомых-вредителей сельскохозяйственных растений.

Коммерчески доступны в мире, по-видимому, уже более 70-90 феромонов насекомых.

В целом феромоны и их аналоги являются очень важным и перспективным средством, позволяющим уменьшить количество используемых пестицидов, развивать интегральную систему защиты растений и сделать существенные шаги на пути экологизации сельского и лесного хозяйства [Серебряков, 1978; Сегаль, 1983; и др.].

Дополнительная информация о практическом использовании феромонов дана в работах [Сметник, Шумаков, 1986; Исмаилов и др., 1986а,б; Рябчинская и др., 1986; Шерман и др., 1986; Буров, Сазонов, 1987].

Среди многочисленных пока нерешенных проблем следующие.

1. Недостаточно полно изучена структура и состав феромонов, особенно минорные компоненты.

2. Едва начато изучение географических диалектов химического языка; без более глубокого понимания межпопуляционной изменчивости химического состава феромонов нельзя надеяться на Успех в сельскохозяйственном их использовании.

3. Совершенно недостаточно изучены феромоны и экономические хемомедиаторы водных животных.

4. Совершенно неясно, имеется ли связь между экономическими хемомедиаторами водных животных и обнаруженными у них хеморегуляторами нового типа - морфогенетически активными соединениями типа N-метилпиколиновой кислоты (омарин, liomarine) и N-метилникотиповой кислоты (тригонеллин, trigonelline), которые обнаружены в тканях колониального морского гидроида Hydractinia echinata (Athecata) и способны ингибировать метаморфоз личинок в концентрациях менее 20 мкМ [Berking, 1987].