Химический язык насекомых

«Трудно сказать, в какой мере убедительны мои эксперименты, — писал по этому поводу П. И. Мариковский. — Для окончательной разгадки таинственной чутьистости клещей их, конечно, мало. Однако уже ясно, что клещам в поисках добычи помогает не зрение, не слух, не обоняние. Я верю в загадочное излучение, исходящее от человека. Но какого совершенства и необычайной сложности достиг маленький аппарат на концах лапок клещей, крошечный комочек, едва различимый в лупу, способный воспринимать ничтожную силу излучения! Вот бы разгадать его устройство и функцию. Какое бы это было открытие для науки и техники!»

Что ж, немало еще секретов природы предстоит разгадать биологам. И кто знает, не окажутся ли дальнейшие исследования подобных «приемников излучения» у насекомых тем ключом, с помощью которого удастся разгадать тайну удивительного явления природы — биополя.

Выявлены и другие органы сигнализации, встречающиеся у насекомых. Например, субгенуальные органы, или виброрецепторы, которые воспринимают тончайшие колебания воздуха. Высокой чувствительностью к виброволнам обладают кузнечики. Однако их превосходит по этому показателю один из видов тараканов. Последние, подобно современным сейсмическим приборам, реагируют на колебания, амплитуда которых при частоте 1,5 килогерца составляет тысячные доли нанометра. Не с этой ли особенностью связана способность некоторых насекомых улавливать далекие подземные шумы — предвестники грядущего землетрясения?

У насекомых весьма совершенны органы чувств, которые реагируют на перепады температуры и изменение влажности (термо- и гигрорецепция). Кроме того природа наделила их относительно крупными и совершенными органами зрения, которые позволяют многим видам ориентироваться не только днем, но и ночью.

В настоящее время известно, что древнейшие обитатели Земли способны использовать для ориентирования в пространстве электромагнитные поля. Ученые высказывают предположение о том, что этот тип информационного взаимодействия помогает насекомым быстро координировать движения при скоплении особей. В этом случае быстрые маневры с резкими остановками и почти мгновенными поворотами практически никогда не приводят к столкновениям между отдельными насекомыми.

Справедливы слова американского ученого-биохимика Сент-Дьёрди (одного из основоположников биоэнергетики) о том, что «в живой природе часто работают системы более сложные, чем те, которыми пользуются физики для проверки своих теорий». Известно, что экспериментальные установки этих специалистов занимают огромные площади, а масса оборудования порой достигает нескольких сотен тонн. К услугам ученых сложнейшие электронные микроскопы и газоанализаторы. Но сопоставим все техническое вооружение людей с «аппаратами», которыми снабдила насекомых природа. Не приуменьшая заслуг ученых, создавших уникальные приборы и установки, надо признать, что по чувствительности, миниатюрности и компактности своих «изделий» природа ушла намного вперед. Правда, в ее распоряжении были миллионы лет.

Многочисленные наблюдения и эксперименты позволили классифицировать восприятие насекомыми различных сигналов. Известно, что для выполнения сложных поведенческих актов насекомые имеют многообразные, отточенные и гибкие системы сигнализации. Установлена и значимость того или иного способа сигнализации для различных видов шестиногих. Оказалось, что у многих насекомых главенствует все же химическая ориентация — один из древнейших способов общения в мире живых организмов. Она служит для выполнения трех непременных жизненных задач: питания (трофическая), размножения (репродуктивная), расселения (социальная).

Почему же природа «наградила» насекомых таким чувствительным обонятельным аппаратом? Объяснить это можно только тем, что химические сигналы — самые полезные для жизнедеятельности особи. Эти сигналы хорошо воспринимаются на свету и в полной темноте, на значительных расстояниях и вблизи, а также они долго сохраняют информацию.

Рассмотрим механизм действия химической сигнальной системы. Сведения поступают к насекомым и вызывают действие «без альтернативы», так как выполняют только определенные биологические действия, запрограммированные природой. Никаких других поведенческих реакций под влиянием феромонов у шестиногих не происходит.

Поражает высочайшая чувствительность воспринимающих устройств насекомых и их надежность. Запаховые приемники различных видов шестиногих, даже входящих в одно семейство, настроены на определенные составы и концентрацию феромонов.

Казалось бы, можно говорить о совершенно четкой и устоявшейся связи: феромон — насекомое; специфический сигнал (запрос) — определенное биологическое действие (ответ). Однако в последнее время появились сообщения о том, что в этой «монолитной стене» поведения насекомых обнаружилась брешь. Оказалось, например, что не все зрелые индивиды (яблонная плодожорка, жуки короеды-«типографы» и даже вездесущие и неистребимые рыжие тараканы) реагируют на предлагаемые им специфические феромоны. Вопреки ожиданиям, некоторая часть из «присутствующих при сем» насекомых остается совершенно безразличной к половым феромонам. И дело совсем не в качестве «товара», предложенного насекомым, так как большая часть шестиногих откликается на зов «искусственной самки». Почему же некоторые насекомые остаются в бездействии, даже находясь в «феромонном эпицентре», и не мчатся стремглав на могучий зов феромонов? Точного ответа пока нет, но не исключено, что они потеряли эту способность в результате какого-то, пока еще не выясненного заболевания. А может быть, мудро распорядилась природа, сделав часть особей невосприимчивой к половым феромонам.

Без изучения системы обоняния, без знания конструкции хеморецепторов было бы трудно не только понять и оценить многое в поведении насекомых, но и разработать средства борьбы с вредителями.

Только познав механизм явления, человек может стать подлинным хозяином положения. Однако если у природы в распоряжении было предостаточно времени для постепенного отсекания неудавшихся или зашедших в тупик вариантов, то исследователи, к сожалению, ограничены заранее сформулированной задачей и временем.

Известный советский энтомолог профессор Г. А. Мазохин-Поршняков заметил как-то, что именно на насекомых природа испытала всевозможные пути приспособления к жизни, к использованию в качестве пищи органических веществ и проверила на них самые разнообразные органы чувств. Неудивительно, что, проводя «опыт» в масштабе планеты, природа «экспериментировала» и с органами хеморецепции, доводя их до совершенства.

Хеморецепторные клетки различных видов насекомых обнаруживают огромное сходство в своем строении. Любая из них снабжена подвижным волоском или жгутиком. Жгутики в этих клетках выполняют ту же роль, что и антенна в радиоприемнике. Они находятся в беспрерывном движении, поскольку с их помощью насекомое воспринимает мир запахов. В устройстве жгутиков различных хеморецепторных клеток много общего. Практически все они внутренним строением походят друг на друга: центральные (опорные) волокна окружены кольцами подвижных. Жгутики возбуждают хеморецепторные клетки, которые в отличие от обонятельных рецепторных клеток человека и позвоночных животных избирательно реагируют на конкретные химические соединения, важные исключительно для данного вида.

Так же как и другие насекомые пчелы улавливают запахи при помощи усиков-«антенн». Исследование этих «локаторов» показало, что наиболее чувствительные хеморецепторы расположены на шестом, седьмом и восьмом члениках. Основную нагрузку при восприятии пахучих молекул несут так называемые плакоидные сенсиллы — овальные пористые пластинки с углублениями диаметром 12...14 мкм. Количество их у членов пчелиной семьи неодинаково. Так, у рабочих пчел на каждой «антенне» находится от 3600 до 6000 подобных пористых пластинок, а у маток всего около 3000. Но подлинные рекордсмены — трутни, на каждой «антенне» которых обнаружено примерно около 30 000 плакоидных сенсилл. По-видимому, эти члены пчелиной семьи лучше всех своих соплеменников пользуются химическим языком. Ампутация всего одного усика значительно затрудняет пчелам поиск пахучих меток. С еще большими трудностями они сталкиваются, если эти органы обездвижить. Интересные опыты провел американский энтомолог X. Мартин. Он надевал на пчелиные усики микроскопические стеклянные капилляры, на концах которых находились летучие вещества. Ученый определил, что 2,5-кратный градиент концентрации этих соединений достаточен для того, чтобы пчела выбрала правильное направление полета.