Для бабочки — страдания и ловушки

Лаборатория лесных культур, микологии и фитопатологии.

Не меньший, а, пожалуй, гораздо больший вред, чем чёрные лесорубы, нашей тайге наносят вредители-насекомые, самым опасным из которых является сибирский шелкопряд. С виду это безобидная бабочка. Но её гусеницы съедают деревья на корню. Поэтому многие десятилетия исследователи бьются над проблемой спасения лесов от шелкопряда. Новые достижения красноярских учёных в этом направлении высоко оценили в Российском фонде фундаментальных исследований.

По последним данным, очаг распространения сибирского шелкопряда на территории Красноярского края составляет 800 тысяч гектаров! Это значит, что все деревья на этой площади, — а очаг зафиксирован на территории Енисейского и Нижне-Енисейского лесничеств, — будут уничтожены вредителем, то есть засохнут. Сибирский шелкопряд — наиболее опасный хвоегрызущий вредитель наших лесов. История знает немало периодов его опустошительного нашествия. Так, в 1952 —1957 годах в Сибири, когда произошла серьёзная вспышка размножения этих насекомых, погибло свыше четырёх миллионов гектаров хвойных лесов, в основном пихтовых.

Чтобы раз и навсегда защитить тайгу от шелкопряда и других подробных вредителей, учёные Красноярска работают в двух направлениях: разрабатывают биопрепараты и изобретают биоловушки. Эти технологии призваны заменить химическую, опасную для человека и животных, обработку заражённых лесов.

Гриб, который съест

В конце 2016 года учёные Института леса имени В. Н. Сукачева Сибирского отделения Российской академии наук сообщили, что ими созданы специальные биопрепараты против сибирского шелкопряда. “В Красноярском крае одной из главных причин усыхания лесов является повреждение сибирским шелкопрядом, — рассказывает директор Института леса СО РАН, доктор биологических наук Александр Онучин. — Погибшие лесные насаждения представляют серьёзную угрозу для возникновения катастрофических пожаров. Очевидно, что приоритетной задачей является сокращение численности насекомых. Для этих целей и были созданы биопрепараты. Другой, не менее важной проблемой, решаемой в Институте леса СО РАН, является рост агрессивности возбудителей корневых гнилей, вызывающих усыхание хвойных лесов Юга Сибири”.

Основой биопрепаратов являются специфические — сибирские штаммы, выделенные учёными из энтомопатогенных грибов и бактерий (слово “энтопатогенные” в переводе с греческого буквально означает “порождающие страдания насекомым”). По сути это своего рода природные агенты регуляции численности вредных насекомых, паразитирующих на растениях, — так называют их учёные. А если по-простому, то энтопатогенные грибы и бактерии способны уничтожать вредителей — они проникают в тело насекомого и изнутри съедают его.

“Вещества, которые легли в основу биопрепарата, выделены нами из мёртвых гусениц сибирского шелкопряда, обнаруженных в очагах массовой гибели этих насекомых, — поясняет кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории лесных культур, микологии и фитопатологии Юлия Литовка. — При этом мы использовали наиболее активные культуры гриба Beauveria bassiana (Боверия Басси), которые отличаются высокой скоростью роста при пониженных температурах (семь — десять градусов по Цельсию). Это позволяет добиться эффективности в климатических условиях Сибири”.

Учёные отмечают экологическую безопасность созданных биопрепаратов — это действительно отличная альтернатива химическим пестицидам. Достаточно одной заражённой биопрепаратом особи вредоносного насекомого, чтобы погибла вся группа.

Дело теперь за практическим применением. В Институте леса сообщили, что на сегодняшний день готовы несколько образцов экспериментальных партий. Летом 2017 года они будут применены не только на поражённых вредителем участках леса, но и на территориях, где возможно формирование вспышек размножения сибирского шелкопряда — это своего рода упредительный удар. Предполагается, что участки для опытно-производственной проверки биопрепаратов заранее определит Центр защиты леса Красноярского края.

Рабы любви

Новый подход в исследовании поведения лесных вредителей предложили учёные Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр” СО РАН. Они связали их поведение с физико-химическими свойствами молекул феромонов, выделяемых насекомыми в период размножения. Это может быть использовано для усовершенствования ловушек — специальных приманок, завлекающих вредителей.

Феромоны (выделяемые организмом летучие вещества, действующие возбуждающе) очень специфичны и оказывают влияние только на определённый вид насекомых. Принцип работы ловушки таков: на её внутреннюю поверхность наносится специальный клей, пропитанный феромоном. Его запах насекомые чувствуют на большом расстоянии, слетаются и прилипают к стенкам ловушки. Этот метод борьбы с вредителями применяется довольно широко. Однако в нём есть определённые нюансы: для каждого вида насекомого необходимо подобрать свой, специфичный, приманивающий именно его запах. Для этого требуется изучить все характеристики молекул феромонов, которые и регулируют поведение насекомых.

“Поведение насекомых во многом зависит от физико-химических свойств молекул феромонов и воздействия внешних факторов, — говорит руководитель проекта, кандидат биологических наук Полина Цикалова. — Так, часть феромонов теряется в воздухе, вступает в химические реакции с другими веществами или разлагается под действием солнца. Наше исследование направлено на то, чтобы установить, как именно внешние факторы могут повлиять на устойчивость феромонов, и связать это с особенностями поведения насекомого. Понимание принципов феромонного поиска насекомых — это ключ к управлению их поведением”.

При определении основных характеристик молекул феромонов, при исследовании физических и химических процессов, проходящих в них, красноярские учёные применили квантово-химические методы. И эта комбинация методик квантовой химии и системного анализа стала их ноу-хау — оригинальным подходом, позволяющим заменить сложные дорогостоящие эксперименты компьютерным моделированием. Результаты исследования красноярцев опубликованы в престижном научном журнале Journal of Structural Chemistry.

Работа продолжается. В настоящее время учёные проводят процедуры моделирования химических реакций молекул феромонов с веществами — компонентами лесного воздуха. Полина Цикалова и её коллеги уверенно заявляют, что разрабатываемая ими модель поможет повысить эффективность применения феромонных ловушек в защите наших лесов.

Лес, повреждённый сибирским шелкопрядом.

Нюанс

Разработкой биопрепаратов против сибирского шелкопряда заинтересовалось Федеральное агентство лесного хозяйства. На региональном совещании “Восстановление кедровых лесов Сибири и Дальнего Востока” было принято решение о необходимости проработать вопрос использования в кедровых лесах, где прогнозируются вспышки массового размножения сибирского шелкопряда, превентивной обработки активными штаммами грибов Боверия Басси, выделенных в Институте леса имени В. Н. Сукачева СО РАН.

В тему

В Сибири за весь ХХ век площадь шелкопрядников — насаждений, погибших в результате периодических вспышек массового размножения сибирского шелкопряда, а также последующего развития в этих массивах хронических очагов чёрного пихтового усача и возникновения лесных пожаров, составила не менее 20 миллионов гектаров. Ещё далеко не на всей этой территории до настоящего времени произошло восстановление леса.