Комахи й рослини. Природні репеленти й токсини

Ви перебуваєте: Комахи й рослини

Виробництво достатньої кількості їжі для всього населення Землі, що досягає вже й зараз 4 млрд. і зростаючого зі швидкістю 1,8% у рік, вимагає інтенсивного сільського господарства, у якім дуже важливу роль відіграють інсектициди й гербіциди. У рослин є деякі захисні механізми, а комахи в чомусь уразливі, і людей, мабуть, може використовувати у своїх інтересах і те й інше. Роботи в цій області перебувають по більшій частині ще на стадії дослідження або тільки розгортаються, так що до їхнього практичного додатка поки далеко; і все-таки нові, більш ефективні препарати одержать, імовірно, широке поширення вже в найближчім майбутньому. Однак, доти поки це не відбулося, доводиться користуватися іншими інсектицидами, хоча вони й не цілком відповідають тем вимогам, які пред'являються до ідеального препарату. Такий препарат повинен:

1) убивати лише той організм, для якого він призначений ( організмзмішень);

2) бути дешевим, простим у виготовленні й зручним в обігу;

3) не виявляти токсичної дії на людину й свійських тварина, не забруднювати навколишнє середовище;

4) швидко розпадатися до нетоксичних з'єднань. Багато синтетичних з'єднань не розпадаються з тієї причини, що їх хімічна структура не має аналога в природі й тому мікроорганізми не здатні їх розщеплювати. Вихід слід шукати в тому, щоб при створенні нових пестицидів використовувати як моделі які-небудь природні з'єднання; у рослинному світі й у комах є багато речовин, які можна застосувати для зниження чисельності популяції комах-шкідників.

речовини, Що Втримуються в багатьох рослинах, що роблять рослини неїстівними, не представляють у цьому змісті особливої цінності, тому що обприскування ними не забезпечує досить надійного й тривалого захисту; вони можуть ефективно впливати на комаха лише в ролі ендогенних компонентів рослин. Однак дві такі речовини рослинного походження, а саме пиретрин (монотерпен) і ротенон (флавоноид) (мал. 15.5), все-таки знайшли застосування як інсектициди. При обприскуванні рослин цими речовинами комахи гинуть; крім того, їх можна одержувати з рослин у достатній кількості, тобто робити на продаж. Пиретрин одержують із ромашки, Pyrethrum, культивируемой в Африці спеціально для цієї мети. Як пиретрин, так і ротенон, будучи природними з'єднаннями, мають принаймні однієї відмінною рисою: вони розкладають бактеріями й недовго втримуються в середовищі. На жаль, пиретрин нестійкий також і до ультрафіолетового випромінювання, так що він може розкластися ще до того, як встигне подіяти; недавно, однак, удалося добитися істотного успіху - були отримані синтетичні похідні пиретрина, стійкі до ультрафіолетового випромінювання й могутніші інсектициди, що тому представляють собою набагато. Бактерії, на щастя, розпізнають і розкладають також і ці синтетичні похідні пиретрина; отже, можна вважати, що нам якоюсь мірою вдалося здійснити поставлену мету - створити ідеальний інсектицид. Правда, ці з'єднання діють на різні види комах невибірково й, виходить, їх слід і далі вдосконалювати

Цілком ймовірно, самий надійний шлях до створення ідеального інсектициду пов'язаний з обліком особливостей життєвого циклу самої комахи. Хімічний препарат, отрутний для комахи, швидше за все виявиться отрутним і для людини, оскільки метаболізм комахи й людину загалом подібний. Інша справа системи, що регулюють розвиток у комах і в людини: ці системи різняться дуже сильно й тому вплив повинний бути спрямоване саме на них. Насамперед слід установити, чи впливають интересующие нас з'єднання на ті стадії життєвого циклу, які властиві лише комахам, і чи діють вони специфічно тільки на один вид комах. При такому підході до цієї проблеми намечаются три можливі шляхи її рішення. Перехід від однієї стадії розвитку до іншої підлеглий у комах гормональному контролю. Ювенільний гормон (мал. 15.6) пригнічує перетворення личинки в доросла комаха. Для того щоб це перетворення відбулося, рівень ювенільного гормону повинен понизитися. Уразливість метаморфоза комах визначається тим, що комаха, незалежно від його віку, не може зробити потомства доти, поки не завершене його перетворення в дорослу форму.

У деяких рослинах утримуються речовини, що досить близько нагадують ювенільні гормони комах. Уперше цей факт був помічений, коли виявилося, що личинки клопа Pyrrhocoris apterus не можуть завершити перетворення в дорослу форму, якщо вирощувати їх на паперових серветках з будь-якого паперу, виготовленої в США. Так, з'ясувалося, що у хвойних деревах, і в першу чергу в бальзамічній ялиці (Abies balsamea), утримується особлива ефективна речовина - ювабион (мал. 15.6). Подібні речовини цілком можуть захистити рослини від цілого ряду комах. Обприскуючи комах ювенільним гормоном, можна було б, мабуть, запобігти їхньому розмноженню. Оскільки під час відсутності дорослої форми наступне покоління з'явитися не може, загибель личинок, оброблених цим гормоном, означала б повне викорінювання шкідника або у всякому разі різке скорочення його чисельності ( якби якимсь личинкам удалося уникнути контакту із препаратом).

Інший можливий вплив носить прямо протилежний характер. У відомій декоративній рослині Ageratum знайдено дві речовини, що володіють здатністю пригнічувати секрецію ювенільного гормону й викликати передчасне перетворення статевонезрілих личинок в аномальну дорослу форму - у малюсіньких стерильних імаго. Навчившись виділяти ці речовини з рослин або синтезувати їх, ми одержали б у своє розпорядження нешкідливі для людини інсектициди, оскільки їх дія спрямована на систему ювенільного гормону, яка є тільки в комах. Є в них і ще одна гідність, що полягає в тому, що вони перетворюють ненажерливих личинок у зрілі особини, які більш уже не годуються на рослинах, що також сприяє заощадженню врожаю. Ми, звичайно, не можемо очікувати від подібних інсектицидів строго виборчої дії, однак цілком імовірно, що їм все-таки властивий відомий ступінь вибірковості у відношенні тієї або іншої групи комах. Явною гідністю інсектицидів цього типу слід уважати й та обставина, що стійкість до них у комах, мабуть, розвитися не може, точно так само як не може в комах виникнути стійкість до своїх власних гормонів. Інсектицидні речовини з Ageratum викликають також у комах стан, що нагадує спячку. Якщо опрыскать такими інсектицидами посів, то на той час, коли їх дія припиниться, урожай буде заощаджений і прибраний, а взимку мороз уб'є шкідників. Подібні системи захисту від комах представляються нам чимсь новим, однак рослини майже напевно використовують їх із самих давніх пор, оскільки комахи за всіх часів заподіювали їм істотна шкода

Серед вторинних метаболітів рослин також зустрічаються речовини, здатні впливати на життєвий цикл комах. У самих різних рослин виявлений ряд фитоэкдизонов - з'єднань, що імітують экдизоны, або гормони линьки комах. Зовсім недавно з'ясувалося, що ці похідні стероїдів утримуються в рослинах у досить значних кількостях; у папороті Polypodium, наприклад, на їхню частку доводиться до 2% сухої маси кореневища. Нерідко в одного якого-небудь виду рослин є цілий набір родинних з'єднань такого типу. Ефективність цих з'єднань у захисті рослин від комахвшкідників залишається поки під сумнівом, оскільки при згодовуванні їх комахам ніякого ефекту не спостерігається. Існує припущення, що в присутності деяких інших природних речовин фитоэкдизотны здобувають здатність проникати крізь кутикулу комахи. Однак роль фитоэкдизонов у природньому захисті рослин бідує ще вдоказательствах.