Фитонциды, насекомые и клещи

Мне вспоминается одно маленькое событие в жизни лаборатории.

Нам нужно было разводить для опытов плодовую муху. Но лаборанта преследовала неудача: питательный материал для личинок мух (морковь и другой) плесневел. Кто-то спросил меня: а нельзя ли использовать фитонциды лука для обеззараживания питательной среды от грибков? К этому времени было уже известно, что летучие вещества лука вредно влияют и на некоторые микроорганизмы. Естественно, возникло сомнение, не будут ли фитонциды лука наряду с их возможным вредным воздействием на плесневые грибки убивать и личинок мух.

Поместили мух в атмосферу летучих веществ лука. К нашему удивлению, мухи прекрасно чувствовали себя, ползая по луковой кашице и летая в её парах. Впоследствии пришлось внести на основании более строгих экспериментов ряд поправок в это первое наблюдение, но главный факт — большая стойкость плодовых мух к фитонцидам многих растений — остался непоколебимым.

Тогда же возникла и мысль: плодовые мухи питаются остатками растений, поэтому они в ходе эволюции оказались гораздо более приспособленными к ядовитым фитонцидам растений. Это неудивительно. Природа даёт нам много ещё более ярких примеров приспособленности организмов к мощным ядам, к бактериям, являющимся для других живых существ, безусловно, болезнетворными.

Есть насекомые, птицы и млекопитающие, главной пищей и «лакомством» которым служит падаль — мёртвые, гниющие остатки животных и растений. Этих животных так и называют — трупоядные. Таковы грифы, стервятники, кондоры, аист марабу. Многие другие птицы: орлы, вороны, буревестники — могут без всякого вреда для себя есть падаль, а значит, в их кишечник попадает огромное количество опаснейших для других животных бактерий. Если позволительно так выразиться, никаких дизентерий у них не бывает. Их кишечник прекрасно приспособлен к этим бактериям.

В свете таких явлений можно ли удивляться большой приспособленности плодовой мухи к растительным ядам.

Но возьмём для опыта комнатных мух, комаров, мошек, слепней. Измельчим листья или другие органы, например черёмухи, и тотчас поместим их на дно стеклянной банки, в которую впустим несколько экземпляров интересующих нас насекомых. Летучие фитонциды черёмухи убьют в первые же секунды комнатных мух, комаров, мошек, слепней. Черёмуха оказалась сильно инсектицидным растением. Раненые листья её весной и летом в зависимости от состояния дерева, погоды и многих иных обстоятельств быстрее или медленнее, но убивают многих насекомых.

Инсектицидные свойства фитонцидов изучались и другими исследователями. Ими были найдены столь же губительные для насекомых листья ирги обыкновенной, сорбарии, эвкалиптов цитриодора, цинереа и шаровидного; плоды лимона, мандарина и апельсина; семена посевного пастернака, борщевика сибирского; иглы пихты; листья исполинской туи, западной и восточной, плюща обыкновенного, каштана конского.

Время гибели мух от летучих фитонцидов разных растений при одних и тех же условиях опытов неодинаково: оно колеблется от нескольких секунд до многих часов.

Приняв во внимание мои советы, Игорь Распопов указал (очень несложными, доступными для проверки каждому учёному и пионеру опытами) на многие инсектицидные свойства ряда растений. Исследователь срывал листья растений, быстро протирал их на тёрке и полученную кашицу в количестве 5—7 граммов помещал в пробирку объёмом 15 кубических сантиметров. Тотчас после этого в пробирку впускались мухи, а в других опытах — муравьи. В опытах с хвойными в пробирку помещалась мелко изрезанная и раздавленная хвоя.

Рис.23. Смерть мух под влиянием летучих фитонцидов листьев черёмухи. а — мухи в стеклянном ящике до внесения источника фитонцидов (правая стенка вместе с наддонной стеклянной пластинкой может выдвигаться из ящика); б —через 2 секунды после внесения в ящик 0,1 грамма листьев черёмухи — одна муха упала на листья черёмухи; в — через 39 секунд — все мухи упали на дно.

Оказалось, что мухи погибали от листьев тюльпанного дерева через 1,5—2 минуты, от листьев рябины — через 35—45 минут, от листьев лавровишни — в первую минуту, от игл можжевельника обыкновенного — через 2—3 часа, от игл дугласовой пихты — через 18—25 минут, от листьев лавра камфарного — через 19—30 минут, от листьев кипарисника Лаврова — через 2—3 часа.

Но исследователей могут постигать и неудачи. Нельзя забывать о том, что инсектицидные свойства фитонцидов сильно изменяются в зависимости от физиологического состояния растения, сезона года, стадии развития листьев, плодов и т.д. Вот пример опытов на листьях ирги и рябины (опыты проводились в Ленинграде). В апреле мухи погибали в течение одной минуты, а во второй половине июня и в июле в тех же условиях опытов не было обнаружено смерти мух, хотя листья для апрельских, июньских и июльских опытов брались с одних и тех же экземпляров растений.

Очень важно узнать также причины гибели насекомых от фитонцидов разных растений. На какие органы насекомых действуют фитонциды? Почему комнатные мухи умирают под влиянием фитонцидов листьев, например, лавровишни? Почему другие животные так стойки к тем же фитонцидам?

А.Г. Филатова, одна из первых исследовательниц фитонцидов, вместе с кинооператором В.Д. Быстровым сняла фильм «Смерть комнатной мухи под влиянием фитонцидов листьев черёмухи». Был сделан специальный стеклянный ящичек объёмом раза в два большим, чем спичечная коробка. Одна стенка этого сосуда выдвигалась. Вместе с ней выдвигалась и стеклянная пластинка, находившаяся на дне сосуда. На пластинку помещали растительный материал — источник летучих фитонцидов, в сосуд же впускали несколько комнатных мух. Филатова ставила опыты с измельчёнными в ступке листьями обыкновенной черёмухи. В зависимости от количества источника фитонцидов мухи гибли быстрее или медленнее.

На рис.23 приведены фотоснимки с отдельных кадров кинофильма. В этом случае была взята всего одна десятая грамма измельчённых листьев черёмухи.

Всякий исследователь, использующий для научных целей киносъёмку, знает, сколь мертвы самые лучшие фотографии по сравнению с фильмом, дающим представление о процессе, о движении и изменениях, при этом происходящих, о явлении в целом. Приводимые фотографии не могут ни в какой мере воссоздать кинокартину о смерти мух, полную глубокого научного интереса и своеобразного драматизма. Остаётся надеяться лишь на то, что читатель дополнит все события своим воображением.

Уже в первые секунды мухи приходят в состояние сильнейшего возбуждения: они суетятся, мечутся, летают гораздо быстрее, чем обычно. Быстрота действия фитонцидов поражает. Она тем более удивительна, что ящичек устроен довольно грубо и между выдвижной и постоянными стенками сосуда остаются щели, значит, возможно поступление свежего воздуха. Суетливое, поспешное движение мух при всей своей беспорядочности направлено, однако, от источника фитонцидов. Многие мухи оказываются, как бы вследствие отрицательного хемотаксиса к фитонцидам и положительного к кислороду воздуха, около щелей ящика.

Мы не знаем, какие важные отправления, функции, изменяются у мух в первую очередь. Скорее всего, летучие фитонциды в данном случае действуют на нервную систему. После короткого периода возбуждения тотчас, без заметного перехода, без замедления движения, мухи неожиданно падают. Этот драматический конец сопровождается сильными предсмертными конвульсиями конечностей. Затем наступает полная неподвижность. Однако она не означает ещё, что мухи умерли. Опыт показывает, что, если в данный момент поместить мух в обычную атмосферу, некоторые из них могут ожить. Они находились как бы в состоянии наркоза, в особом сонном состоянии. Чаще всего, впрочем, момент полной неподвижности мух под влиянием фитонцидов означает их смерть.

Всё это, несомненно, представляет теоретический интерес. Но мысль исследователя бежит вперёд. Хочется, чтобы новые факты оказались полезными для людей, для практики. Медицина и сельское хозяйство, наверное, сумеют со временем использовать инсектицидные свойства фитонцидов, их токсические свойства и против клещей.

Так думал я, восторгаясь открытыми мною фитонцидами, лет тридцать назад. Грустно писать о несбывшихся надеждах. Мои призывы к учёным не увенчались успехом. Одно предположение утешает меня: главной причиной этого является прогресс естествознания, он вселил уверенность в том, что с вредными насекомыми и клещами можно справиться новейшими физическими и химическими способами, а не биологическими. Не будем даже касаться сверхспорных вопросов, возникших в связи с «химической защитой» растений, которая по утверждению многих приносит подчас больше вреда, чем пользы. Но даже и у энтузиастов биологических способов борьбы с вредителями сельского хозяйства могут возникать сомнения в отношении использования фитонцидов. Нужно ли, однако, пренебрегать фитонцидами?

С большими колебаниями я опускаю в этой книге почти всё, касающееся использования фитонцидов в борьбе с вредными насекомыми и клещами. Заинтересованные читатели могут обратиться к предыдущему изданию моей книги, вышедшей в Ленинграде в 1974 г. Ограничусь здесь сообщением лишь отдельных фактов.

Может быть, фитонциды некоторых растений пригодятся в качестве веществ, отпугивающих кровососущих насекомых и клещей — переносчиков ряда заболеваний: малярии, энцефалита (рис.24) и других?

По моему совету проведены опыты с клещами. Брали стеклянные чашки с крышками (диаметр 9,5 сантиметра, объём 60 кубических сантиметров). Растительная кашица приготовлялась растиранием определённых органов растения в фарфоровой ступке. Кашица помещалась в чашку, туда же вносилось по 100 экземпляров клещей при каждом опыте. Клещи и их личинки, очень стойкие ко многим ядам, оказались весьма нежными к действию летучих фитонцидов черёмухи, лавровишни. Одна десятая грамма кашицы (4 почки черёмухи) убивает клещей через 10—15 минут; если же взять раза в два больше кашицы из почек, клещи погибают через 5—7 минут.

Ещё лет 30 назад И. Распопов помещал в стеклянную посуду клещей и затем вводил туда же только что сорванные листья растений. В посуде с листьями липы, злаков и осок поведение клещей не отличалось от поведения клещей, находившихся в такой же посуде, но без растений. В посуде же с листьями лаванды, пиретрума, чабреца и шалфея клещи через несколько часов погибали. Нет сомнений в том, что в разных природных растительных сообществах клещам, в том числе и вредным для человека, живётся по-разному. Некоторые фитонциды явно отпугивают клещей.

Т.А. Товстолес, также очень давно, доказала, что фитонциды отдельных растений очень токсичны для паутинного клещика — вредителя более чем ста видов технических, овощных, цветочных и декоративных растений. Паутинный клещик живёт и размножается на нижней стороне листьев под сотканной им паутиной (рис.25). Клещик прокалывает эпидермис листьев и высасывает тканевый сок. В результате растение ослабляется, уменьшается урожай.

Рис.24. Иксодовый клещ — переносчик энцефалита.

Весной, с наступлением тёплой погоды, самка откладывает на листьях очень мелкие, напоминающие капельки воды, яйца. Сам клещик очень маленький, красного цвета. Самка — меньше полумиллиметра, а самец и того меньше — четверть миллиметра; хорошо рассмотреть клещика можно только в лупу. Бороться с этим клещиком нелегко: он быстро размножается, серьёзной защитой ему служит паутина; сам он и его яйца довольно устойчивы к ядам.

Рис.25. Паутинный клещик на листьях огурца.

Товстолес решила использовать фитонциды. Это было крайне смелое решение. Достаточно напомнить, что паутинный клещик, так сказать, не брезгует разнообразной растительной пищей, он приспособлен более чем к ста видам растений и ему не страшны их фитонциды. И всё же Товстолес удалось найти несколько растений, фитонциды которых убивают паутинного клещика. Водный настой наружных сухих листьев луковицы лука (20 граммов чешуи на 1 литр воды) при трёхкратном опрыскивании с промежутками в 5 дней снижает количество паутинного клещика на растениях на 95 процентов.