Валерий Балаян - Химический язык насекомых

• Название: Химический язык насекомых
• Автор: Валерий Балаян
• Издательство: ВО «Агропромиздат»
• Жанр: Химия
• Год: 1987

В жизни насекомых чрезвычайно большую роль играют запахи. Общаясь между собой при помощи пахучих молекул-феромонов, шестиногие «рассказывают» об источнике пищи, образуют брачные пары, охраняют свое жилище, метят «владения». О том, как ученые разгадали тайну химического языка насекомых, синтезировали феромоны в лабораториях и разработали способы их практического применения, узнает читатель этой книги.

Ее с увлечением прочтут те, кто интересуется прикладной энтомологией и вопросами охраны окружающей среды.

---

Специфическое оружие используют для захвата «рабов» красные муравьи-амазонки Полиергус. Участвуя в набегах на соседей, они необязательно убивают неприятеля, а при помощи специальных феромонов парализуют и дезориентируют жертву, а затем, не встречая сопротивления, захватывают потомство. В дальнейшем при помощи особых химических меток «рабовладельцы» метят запахом своих «рабов», и последние, принимая своих поработителей за родных, верой и правдой служат им.

Многие животные, которые любят полакомиться насекомыми, научились пользоваться химическими сигналами муравьев. Так, жуки-муравьеды, клещи, тысяченожки, змеи и другие пресмыкающиеся, следуя по пахучему следу огненных муравьев-путешественников, отыскивают их подземные городки.

Некоторые виды насекомых изощренно обводят муравьев «вокруг носа». Расшифровав химический язык маленьких тружеников, они имитируют химические сигналы обмена пищей, характерные для данной колонии, и хитростью отбирают «провиант» у обманутых шестиногих. Дело доходит до того, что насекомые используют запах муравейника для маскировки и живут прямо внутри колонии муравьев, причем хозяева кормят их и ухаживают за их личинками. Более того, муравьи настолько подчиняются запахам, что позволяют личинкам врагов спокойно уничтожать свое потомство.

Особую роль в жизни пчелиного царства играет универсальный феромон — царское вещество. Его молекулы сигнализируют рабочим пчелам, что матка улья полна сил, поэтому нет необходимости строить крупные ячейки для выкармливания других маток.

Определенные химические компоненты царского вещества подавляют развитие яичников у рабочих пчел. Кроме того, активные вещества, вырабатываемые пчелиной маткой, выступают в качестве полового феромона, привлекающего самцов.

Покинув улей, половозрелая матка совершает брачный полет в надежде привлечь к себе поклонников-трутней. Чтобы самцы откликнулись на ее зов, она старается не опускаться ниже 4...5 м от поверхности земли. Сведения о влиянии высоты на брачный ритуал пчел были получены учеными в опытах с воздушными шарами. Исследователи наблюдали за поведением насекомых, привязанных прозрачными нейлоновыми нитками к этим простейшим летательным аппаратам. Энтомологи выяснили также несколько любопытных деталей из жизни этих общественных насекомых. Оказалось, что у пчел в отличие от бабочек и жуков оплодотворенная матка была для трутней более привлекательна, чем девственная. И еще, «ухаживания» трутней прекращались, если матка оказывалась в радиусе 150 м от родного улья.

Царское вещество действует и как общественный феромон, побуждая пчел одного семейства держаться вместе. В единую роевую гроздь объединяют «соплеменниц» стабилизирующий рой феромон и секрет железы Насонова. Аналогичные «сборища» во время брачного полета маток устраивают трутни. Подобное явление наблюдается и у различных жесткокрылых насекомых: хлопкового долгоносика, капрового жука, тараканов, жуков-лубоедов. Агрегационные (объединяющие) феромоны вышеперечисленных шестиногих представлены относительно простыми химическими соединениями: фенолами, терпеноидами, спиртами и органическими кислотами.

Жуки-короеды и лубоеды, настойчиво пробуравливая стволы деревьев, выделяют вместе с опилками (буровой мукой) терпеновые соединения, которые привлекают особей мужского и женского пола. Самцы и самки собираются в отдельные группки, а затем объединяются попарно для продолжения рода. Все события разворачиваются только в присутствии определенного растения-хозяина, которое может обеспечить многочисленное потомство насекомых пищей и кровом. Когда все приготовления закончены, жук сигнализирует о начале брачного ритуала своей «избраннице».

Другой пример из жизни шестиногих. Когда в лесу или на торфяных болотах возникают пожары, обитатели леса вынуждены покидать родные места и искать пристанище. Но на некоторых насекомых дым полыхающих пожарищ действует по-иному. Пахучие молекулы, входящие в состав дымного облака, обладают магнетической силой, привлекая несметное количество дымных жуков. Притягательный запах собирает «любителей дыма» с огромных расстояний — за десятки километров от места катастрофы. Немало неприятностей доставляют дымные жуки и болельщикам на футбольных матчах. Виною тому табачный дым, исходящий от сигарет страстных поклонников этой игры.

Как же объясняют ученые эти странные реакции насекомых? В случае с лесными пожарами исследователи предполагают, что насекомые спешат скорее занять освободившуюся территорию. Ведь от огня и жары погибают многие шестиногие обитатели зеленых массивов. Предполагается также, что вещества, образующиеся при горении, привлекают дымных жуков.

Капровый жук тоже умеет собирать своих «соплеменников», используя пахучую смесь этиловых эфиров пальмитиновой, линолевой, стеариновой кислот и метилового эфира олеиновой кислоты. Агрегационные феромоны, служащие сигналом для сбора собратьев, — это большей частью метаболиты (продукты обмена) веществ, входящих в состав рациона насекомых. Важную роль в их синтезе играют микроорганизмы, населяющие кишечник шестиногих и использующие химические компоненты пищи для своих нужд.

Однако вернемся в царство пчел и других общественных насекомых. Оказывается, хозяйка улья или термитника владеет еще одним феромоном, состоящим из царского вещества и нескольких кислот, который она использует для «ценных указаний» рабочим пчелам. Если разделить эту пахучую смесь на компоненты, то ни один из них в отдельности не будет активен. Только объединив их, можно повлиять на поведение шестиногих.

Привлечение членов семей и колоний к маткам играет важную роль в жизни общественных насекомых.

Если вдруг рабочие пчелы обнаружат отсутствие матки, то они немедленно поднимают тревогу, и клубок, состоящий из тысяч обеспокоенных сородичей, устремляется на ее поиски. В случае неудачи встревоженный улей готовится к выращиванию новой хозяйки и строит маточные ячейки. Опыты показали, что царское вещество подавляет развитие яичников и строительный рефлекс у обитателей улья. Стойкость и биологическая активность этого универсального феромона вызывают удивление. Высохшие пчелиные матки из энтомологических коллекций в течение 3 лет после препарирования были привлекательны для пчел-работниц.

Не менее сложные взаимоотношения между рабочими особями и «царской семьей» в подземных городах муравьев и термитов. По высказыванию уже упоминавшегося Реми Шовена, термиты существуют с очень давних времен во всей сложности своих инстинктов. Эпоха, в которую эти насекомые появились, точно не определена. Их возраст насчитывает по меньшей мере 300 млн. лет. Они несравненно древнее пчел и муравьев, а структура их сообществ не менее сложна. Рабочие особи термитов неустанно заботятся о «царской чете», доставляя ей необходимую пищу и слизывая при этом с покровов самочки капельки сигнальной жидкости. Вещество, содержащееся в ней, тормозит превращение нимф в половозрелых особей. Интересно, что присутствие только «царя» или только «царицы» не оказывает достаточного влияния на метаморфоз. Для регулирования поведения и физиологических процессов в организме термитов необходимы совместные усилия обоих «супругов». Если удалить из термитника «царскую чету», то в течение нескольких дней на «трон» взойдут новорожденные особи.

У термитов существуют и кастовые феромоны, которые определяют «профессию» особи. Если, например, в термитнике пропал «солдат», то для защиты городка срочно выкармливают нового «воина». Для передачи информации термиты в отличие от пчел-работниц выделяют феромоны вместе с экскрементами. При пропаже самки «объявляется тревога», и рабочие особи начинают откладывать яйца для замены «царицы».

Ученые обнаружили, что в фекальной выстилке крытых галерей, отходящих от жилища термитов, присутствует длительно действующий компонент следового феромона этих насекомых. Он довольно долго сохраняет свою активность, и даже по истечении 4 лет термиты реагируют на его запах.

В теле рабочей особи медоносной пчелы ученые обнаружили 8 летучих соединений: н-бутилацетат, изоамилацетат, изоамиловый спирт, Н-гексилацетат, 2-нонакол, н-децилацетат, бензилацетат, бензиловый спирт. Биологическая активность этой смеси была значительно выше, чем чистого раствора изоамилацетата — вещества, которое содержится в большом количестве в феромоне жала пчелы.

Специальные опыты показали, что передача феромона от неполовозрелой матки у медоносных пчел осуществляется «антеннами» рабочих пчел, которые передают его при контакте. При наличии запаха матки, адсорбированного на теле рабочих особей и трутней, ученые наблюдали враждебные отношения между пчелами в семье. Это, как правило, наблюдается поздним летом, когда в пчелиной семье присутствует большое количество пчел и сокращается расплод. Насекомые — источники высоких концентраций маточных феромонов воспринимаются остальными как «замещающие» матку и зажаливаются.