Возможности использования половых феромонов

Половые феромоны могут использоваться в двух целях: для контроля численности вредителей и для подавления вредителей. Первая возможность была реализована на практике раньше второй, и в конечном счете для большинства вредителей она может оказаться наиболее ценной. Важная функция контроля численности вредителей состоит в раннем обнаружении популяций вредителей в начале их развития, до того как они появятся в огромных количествах и принесут ущерб. Немногие методы учета численности насекомых сравнятся по эффективности с феромонным методом, с помощью которого определяют присутствие и относительную численность вредных насекомых в популяциях с низкой плотностью. Феромоны используются для учета и выявления насекомых по всему миру, и во многих случаях информация, полученная этим методом, положила начало чрезвычайно эффективным программам интегрированного подавления вредителей. Точные и динамично поступающие сведения о развитии популяций вредителя в поле позволяют принимать разумные решения о том, требуются ли какие-либо меры по подавлению, и если такие меры нужны, то какими они должны быть и каков должен быть их размах. Возможно, для снижения численности вредителя достаточно агротехнических или других биологических мер. Если результаты учета свидетельствуют о надвигающейся опасной ситуации, то можно в соответствующее время, только в тех районах, где надо, и только на то время, пока вредитель остается угрозой, применить обработку инсектицидами. При использовании половых феромонов для учета численности популяций вредителя требуется разрабатывать специальные ловушки и методику их размещения на местности. Кроме того, необходимо достаточное знание биологии вредителя, чтобы по количеству насекомых, попавших в ловушку, сделать выводы о действительной плотности популяции. Основная проблема, на которую придется делать упор и в будущем — выяснение количественного соотношения между результатами учета с феромоном и экономическим порогом вредоносности.

Использование феромонов для подавления вредителей несколько сложнее. Новые феромоны для контроля численности Насекомых нередко могут быть применены почти сразу же после выявления их химической структуры, причем года или двух лет полевых испытаний наверняка бывает достаточно. Ho для их применения в подавлении вредителей требуется гораздо больше информации о биологии, поведении и динамике популяции вредителя-мишени. Кроме того, в США и других развитых странах до практического применения феромона, как п любого нового инсектицида, требуется, согласно правительственным постановлениям, доказать его безвредность и эффективность. К веществам, используемым в целях учета численности насекомых, такие ограничения не относятся.

Всем мерам, рекомендуемым для подавления популяций вредителей с помощью измерений в их системах связи, основанных на феромонах, свойственны две общие особенности во-первых, это меры превентивные, так как ими предотвращается достижение самцами самок (или наоборот); во-вторых, они оправдывают себя только при низких плотностях популяции. Есть два основных подхода к подавлению: 1) массовый вылов имаго для удаления большой части размножающейся популяции и 2) разрушение системы связи между полами для предотвращения нормального поведения ухаживания и спаривания. Предполагается, что обе эти процедуры сами по себе достаточны для подавления или истребления популяций вредителя. Ho, видимо, наиболее успешным будет применение феромонов совместно с другими методами подавления вредителей. С помощью этих методов сначала снижают плотность популяций до низкого уровня, на котором феромоны особенно эффективны. И все же, несмотря на почти 15 лет интенсивных исследований и обширных творческих поисков способов использования феромонов, ни один практический метод подавления вредителей, основанный на феромонах, не доведен до полного успеха. Прежде чем обсудить сделанные попытки, рассмотрим два предлагаемых подхода, так как они связаны с общими свойствами феромонов, изложенными выше.

Аттрактанты для вылова насекомых использовали еще во времена, от которых не осталось письменных документов об этом Чамберс, например, описывает древнекитайскую стеклянную мухоловку сложной формы. Видимо, первыми попытками использовать половые феромоны (живых самок) как приманку в ловушках для борьбы с вредителем были опыты с непарным шелкопрядом в начале 1890-х гг. Основы этого метода просты. Если половой феромон обеспечивает единственный или основной способ контакта двух полов, то особей реагирующего пола можно привлечь в ловушку, обладающую запахом противоположного пола. Благодаря высокой биологической активности синтетических феромонов на одну ловушку достаточно ничтожных количеств такого вещества, чтобы в конкуренции за самцов ловушка победила диких самок. Самцы способны реагировать на половой феромон много раз, а часто они способны к неоднократному спариванию на протяжении жизни, так что их шансы попасть в ловушку достаточно велики. Конечно, выгоднее удалить самца из популяции до того, как он прореагирует на девственную самку и оплодотворит ее. Метод довольно прост, но все же для использования феромонов в целях подавления вредителей надо очень хорошо знать биологию насекомого-мишени. Например, не все феромоны, химическая природа которых выяснена, можно применять для ловушек, так как реагирующее на данный феромон насекомое может, кроме простых ольфакторных сигналов, полагаться еще и на визуальные или звуковые стимулы. Кроме того, если применяются только половые феромоны, не исключено развитие «устойчивости» к ним. Дело в том, что программа вылова дает значительное селективное преимущество тем особям, которые могут находить друг друга и размножаться без использования системы связи, основанной на феромоне.

Для массового вылова предложено много способов размещения феромонов; для предсказания эффективности этих способов разработаны теоретические модели. Сами феромоны не обладают заметной токсичностью; они служат только как приманки для заманивания насекомого. Феромоны можно использовать с клеевыми ловушками (рис. 45), водяными ловушками, простыми механическими ловушками, не допускающими выхода насекомого, или же с металлической решеткой, через которую пропущен электрический ток, с патогеном или с инсектицидом, с хемостерилянтом или с приспособлением для механического удаления собравшихся насекомых. Эффективность феромона можно увеличивать, добавляя химические или физические средства, действующие как синергисты, стабилизаторы или «удерживатели» или даже имеющие запах пищи. Основная цель — удалить из местной размножающейся популяции всех или как можно больше насекомых-мишеней. Ловушки с успехом можно разместить в виде барьерной зоны, чтобы предупредить распространение заражения на соседние районы. Можно использовать их для уничтожения вредителя в мелких очагах вне района общего заражения, для уменьшения площади или тяжести общего заражения или для окончательного уничтожения популяции, уже сокращенной другими способами.

Второй возможный подход к использованию половых феромонов в подавлении вредителей — разрыв связи между полами, в норме обеспечивающей успешное размножение. Этот подход называют еще методом дезориентации. Метод состоит в распространении в окружающей среде полового феромона вредителя в высокой концентрации. Атмосфера при этом настолько насыщается этим феромоном, что нормальная реакция самцов на имеющихся девственных самок ингибируется. Механизм этого явления пока точно не известен, но, вероятнее всего, при постоянном воздействии полового феромона в концентрациях выше какого-то минимального уровня сенсорные рецепторы на антеннах самца привыкают к нему и поэтому феромон больше не стимулирует самца к поискам полового партнера. В соответствии с другой интерпретацией (на основе которой создан термин «дезориентация») фоновый уровень феромона оказывается таким высоким, что реагирующий самец не может ориентироваться на сравнительно небольшое местное приращение концентрации феромона, вызванное деятельностью готовой к спариванию самки. Возможен и другой способ разрыва связи, при котором используются некоторые другие химические соединения, которые не привлекают насекомых, а, как было случайно обнаружено, маскируют, ингибируют или блокируют рецепцию феромонного сигнала. Насыщение среды такими агентами тоже должно эффективно предотвращать обнаружение полового партнера.

Для распространения феромонов с целью разрыва связи между особями разных полов, так же как и в случае массового вылова, требуется подробная информация о биологии и поведении вида-мишени, а также новые технические устройства. Требуются данные о сроках выхода и расселительных возможностях и самцов, и самок, спаривавшихся и еще не спаривавшихся. Должно быть хорошо изучено поведение при спаривании, чтобы определить, играют ли какую-нибудь роль другие факторы, кроме феромонных сигналов, и чтобы знать, как часто оба пола участвуют в спаривании. Желательно также знать, не используется ли феромон каким-то образом полезными насекомыми и как подействует па них его широкое распространение в окружающей среде. Большую роль может играть также метод и размах распространения феромона в местообитании вредителя. Райт, оценивая концентрацию феромона, необходимую для насыщения рецепторов самцов и ингибирования спаривания, предположил, что она должна быть на 10в5 молекул/см3 выше, чем порог для поведенческой реакции. Распыляемые феромоны вполне могут слишком быстро рассеиваться пли разлагаться еще до попадания на листву. Поэтому были разработаны различные специальные носители, распределители и составы, медленно испускающие феромон. Кроме того, мы должны знать, надо ли распределять феромон равномерно и горизонтально, и вертикально, или же достаточно разместить несколько точечных источников в специально выбранных местах. Наконец, следует учесть возможную опасность для биосферы от широкого распространения активного органического соединения. Испытанные до сих пор феромоны оказались в числе самых безопасных и наименее токсичных химикатов, применяемых для борьбы с вредителями, но неоднократные печальные результаты широкого использования в сельском хозяйстве органических соединений научили нас быть очень осторожными в этом отношении. В США и в других странах феромоны отнесены к пестицидам и до использования должны пройти строгую проверку на безопасность.

Как уже упоминалось, пока не было проведено ни одной программы подавления популяций вредных насекомых посредством феромонов на практической экономической основе. Ho развитие наших знаний и прогресс технологии дошли сейчас до такого момента, когда следует ожидать первых успехов. Мы проиллюстрируем это на примере нескольких находящихся в стадии разработки экспериментальных программ, приближающихся к этой цели.