Даже при поверхностном взгляде на взаимоотношения между высшими растениями и животными которые ими питаются, нельзя не поразиться удивительной способности растений к выживанию. Когда на растение нападает вредитель, например, насекомое, оно не может ни убежать, ни защититься физически, как это делают животные. Исходя из этого, растения в ходе эволюции приобрели химические средства защиты, которые весьма многообразны. Некоторые растения вырабатывают вещества, которые ядовиты для поедающих их животных, другие синтезируют соединения, нарушающие цикл развития животного или влияющие на способность им усваивать растительную пищу. Однако, насекомые и некоторые другие животные в ходе эволюции выработали ответные реакции. Многим растительноядным животным удалось приспособиться к защитным механизмам растений. Так, ряд насекомых способен нейтрализовывать токсичные соединения, получаемые с пищей от растений, и даже превращать их в питательные вещества или средства защиты от насекомоядных животных. Исследование таких химических взаимоотношений составляет основу новой развивающейся науки — биохимической экологии. Пищевые связи являются одним из типов таких взаимоотношений. У растительноядных насекомых примерно одинаковые потребности в пище, и большинство растений способно более или менее полно их удовлетворить. Здесь можно задаться вопросом, что же, в таком случае, определяет специфичность питания насекомых? Из-за чего насекомое использует одно растение в пищу и не использует другое? Г.Френкель предположил, что для травоядных животных пригодность того или иного растения в пищу определяется не первичными, а его вторичными метаболитами, которые выполняют свою функцию на уровне целого растения, как правило, в качестве защитных факторов. Набор вторичных метаболитов определяет уникальность вида. К таким соединениям относятся и фитоэкдистероиды (ФЭ). Современное состояние знаний о фитоэкдистероидах можно кратко охарактеризовать как сопоставление целого ряда предполагаемых функций этих соединений в растениях. По мнению некоторых ученых, в том числе Л. Дайнана, Р. Лафона и Д. Розенталя наиболее вероятной функцией фитоэкдистероидов является их отпугивающее воздействие на растительноядных беспозвоночных, а также способность ФЭ нарушать нормальный цикл роста и развития фитофагов. Последнее предположение подтверждается многочисленными исследованиями. Например, И. Кубо и его коллеги, работая в Кении в 80-х годах, заметили, что после опустошающих набегов полчищ саранчи из всей растительности саванны выживал единственный вид— дубровка (Ajuga remota). Исследователи показали, что, когда в лабораторных условиях в корм добавляли экстракты этого растения, то происходило нарушение нормального развития насекомых: при метаморфозе личинки в куколку образовывались не одна, а несколько головных капсул. Лишние головные капсулы закрывали ротовой аппарат, так что личинки Экдистероиды серпухи венценосной вызывают аномалии у куколок капустной совки не могли питаться и гибли от голода. Кубо установил, что такая аномалия развития вызвана действием содержащихся в растениях Л. remota фитоэкдистероидов, которые нарушали процесс превращения личинки в куколку. У каждого насекомого происходили нормальные изменения и перемещения клеток, соответствующие началу метаморфоза, однако личиночный экзоскелет не сбрасывался. Проведенные нами исследования в Институте биологической защиты растений АН Республики Молдова (г. Кишинев) на гусеницах кукурузного мотылька (Ostrinia nubilajis Hb), капустной совки (Mamestra brassicae L.) и мельничной огневки (Ephestiakuhniella Zell) дали аналогичные результаты. Гусеницам кукурузного мотылька и капустной совки разных возрастов скармливались экдистероиды, добавленные в питательную среду в определенной концентрации. Гусениц мельничной огневки разных возрастов погружали в растворы экдистероидов в различных растворителях на определенное время. Было установлено, что экзогенные экдистероиды оказывали репеллентное действие на гусениц кукурузного мотылька и капустной совки 1 возраста. Гусеницы мигрировали с корма, концентрируясь на стенках кристаллизатора, и через некоторое время погибали от голода. У некоторых особей, продолжавших питание на экдистероидсодержащей диете наблюдалось замедление развития, запоздалый переход в старшие возрасты и гибель. У гусениц старших возрастов О. nubilalis и М. brassicae экдистероидсодержащая диета сначала стимулировала питание, затем пища отторгалась, что приводило к вспышке каннибализма, образованию аномальных куколок или гибели гусениц. Растворы с высокой концентрацией экдистероидов оказывали токсическое действие на гусениц мельничной огневки Е. kuhniella, приводя к 100%-ной их гибели с потемнением кутикулы. Низкие концентрации экдистероидов, напротив, проявляли антитоксическое и гормональное действие, повышая количество выживших гусениц и стимулируя процесс окукливания. Этим летом мы наблюдали вспышку численности тли на растениях серпухи венценосной. Причем тля концентрировалась на верхних участках стеблей бутонизирующих растений, где концентрация экдистероидов максимальна. Заинтригованные, мы исследовали состав выделений на поверхности тела тли и обнаружили, что состав растительного сока и эксудата по содержанию и составу экдистероидов идентичен. То есть тля, избегая губительного действия экдистероидов, не усваивает их, а выделяет вместе с избыточными сахарами во внешнюю среду? Возникает много новых вопросов об экдистероидах, как экорегуляторах, на которые еще только предстоит ответить. асп. К.Уфимцев
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 2847 посещений с 18.12.2001 |