БІОЛОГІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ РЕГУЛЯТОРІВ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ КОМАХ ДЛЯ ОБМЕЖЕННЯ ЇХ ЧИСЕЛЬНОСТІ : БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ жизнедеятельности насекомых ОГРАНИЧЕНИЯ ИХ ЧИСЛЕННОСТИ

summary

На основі аналізу літератури викладено історію створення і практичного застосування регуляторів поведінки,  росту, розвитку та статевого розмноження комах у системах захисту сільськогосподарських культур у США, Канаді, Англії, Західній і Східній Європі, Єгипті, Індії, Пакистані, Японії, Австралії, Новій Зеландії, та країнах СНД. Із аналізу випливає, що найінтенсивніше ведуться дослідження із застосування регуляторів життєдіяльності комах на культурах, де проводяться багаторазові хімічні обробки: плодовий сад, виноградники, бавовник,  овочеві, в основному проти приховано живучих видів ряду лускокрилих Lepidoptera, родин Tortricidae, Noctuidae, Pуrаlidae.

Отримані результати свідчать про великі потенційні можливості застосування синтетичних феромонів (Шумаков, Сметник, 1975; Петрушова, Медведева, 1979; Приставко, 1980; Матвієвський 1981; Мыттус и др., 1980,1983, Лебедева, Пятнова, 1984; Гонтаренко, Ковалев, 1984; Богданова, 1984, 1986; Быховец, 1984, 1991; Скиркявичюс, 1986, Исмаилов, 1986; Покозий та ін., 1986; Колесова, Рябчинская, 1986, 1990; Буров, Сазонов, 1987; Славгородська-Курпієва, 1986, 1990; Шелестова, 1992, 1995; Хоменко, 1996, 1997, 2000; Тертишний, 1991, 1994, 1996, 1998; Jаcobson, 1972; Howell, 1972; Madsen, Vakenti, 1972; Riedl, 1980; Rothchild 1981; Charmillot, 1980, 1987,1989; Audemard, 1988, 1989); гормонів (Буров, 1975, 1983, 1999, 2002; Буров, Сазонов 1987, 1999; Матвієвський, Хоменко, 1995, 2000; Хоменко, Коваль, 1994; Хоменко, 1997, 2000; Славгородская-Курпиева, 1981, 1990, 2001; Лошицький, Шевчук, Ткачев, 2000; Колесова, Рябчинская, 1986, 1990; Балыкина, 2001; Рябчинская, 2002; Яновский, 2003; Bowers, 1968; Slama, 1985; Westigard, Gut 1986; Charmillot,  1991; Audemard, 1992, 1997; Sehnal, 1993;   Novak, 1996), та статевої стерилізації (Серебровский, 1940, 1971;  Приставко, 1971, 1980; Петрушова, Булыгинская, 1972; Петрушова, 1980, Булыгинская, 1982; Войняк, 1993; Кипиани, 1993;  Анисимов 1984, 1985, 1995, 2002; Butt et al., 1972; White et al., 1976; Proverbs et al., 1978, 1982; Knipling, 1979; Dyck et al., 1993) для контролю чисельності шкідливих видів комах. 

Разом з  тим відмічається недостатня біологічна обгрунтованість прийомів використання синтетичних феромонів і гормонів комах в інтегрованих системах захисту рослин, нестабільність методу масового вилову і дезорієнтації самців та складність статевої стерилізації. Обгрунтування і розробка прийомів ефективного застосування препаратів на основі синтетичних феромонів, ювеноїдів та інгібіторів синтезу хітину потребує більш глибоких досліджень біології і екології шкідливих комах, механізмів феромонної комунікації, репродукції і індивідуального розвитку, біологічної активності синтетичних аналогів, реакції комах на синтетичні аналоги на різних стадіях розвитку, реакції популяції на порушення взаємодії між особинами та їх індивідуального розвитку. Крім того, необхідно вирішення ряду методичних  і технологічних питань, пов’язаних з потребами масового розведення шкідливих комах на живильних середовищах, маркірування, оцінки активності і життєвості, обліку чисельності.

ОБ’ЄКТИ, МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження проведено в 1968-2000 рр.  у лабораторії генетичного методу боротьби і відділі екології і технології застосування ентомофагів та біологічно активних речовин Інституту захисту рослин УААН. Польові дослідження проведено у господарствах Київської, Житомирської, Донецької, Запорізької та Херсонської областей України.

Лабораторні дослідження біологічної активності синтетичних феромонів та феромонної комунікації комах здійснювали електрофізіологічним методом (Schneider, 1967). Реєстрацію електроантенограм (ЕАГ) - біоелектричних реакцій хемосенсорних рецепторів комах на запах природних і синтетичних феромонів проводили за допомогою електротрофізіологічної установки (Приставко, Чайка, 1976). Кількість діючої речовини феромону в препаративних формах і динаміку зміни її вмісту з часом аналізували методом газорідинної хроматографії (ГРХ) на хроматографі “Цвет-106” в лабораторії аналітичної хімії ВНІБМЗР, м. Кишинів, Молдова.

Масове розведення яблуневої плодожерки на живильних середовищах проводили за удосконаленою технологією (Приставко, Черний, 1977). Для підтримки заданих параметрів температури і вологості повітря використовували кліматичні камери “Feutron” та термостати Ц 1241М з наступною їх модифікацією (Черний, Фехтел, 1981). Екологічні дослідження з впливу основних факторів на розвиток, життєвість і репродуктивну здатність комах, активність і відстань міграцій проводили за розробленими з участю автора методиками (Приставко, Черний, 1978; Приставко и др., 1985).

Для променевої стерилізації використовували рентгенівський апарат РУТ-60-20-1 (РУМ-7), модифікований старшим інженером Федоряком М.О. і комплекс апаратури для анестезії і маркірування метеликів радіоактивними ізотопами та люмінофорами. Режим опромінення: анодна напруга 50 кв, анодний струм 20 мА, фокусна відстань 150 мм, фільтр із алюмінію 0,25 мм, потужність дози 2100 рентген/хвилину. Стерилізуючу активність нових фосфорорганічних сполук та хемостерилізацію комах оцінювали методом контакту комах з обробленою поверхнею (Ла Брек, Смит, 1971; Булыгинская, 1982). Життєвість стерилізованих комах визначали за тривалістю життя, активністю парування, репродуктивною здатністю, електрофізіологічними реакціями на статевий феромон, активністю льоту на феромонні пастки (Приставко, 1979). Ефективність стерилізації – за ступенем зниження чисельності дочірнього покоління (Chamberlain, 1962).

Біологічну активність ювеноїдів і інгібіторів синтезу хітину і чутливі періоди до них комах визначали в лабораторних умовах способом обробки їх на різних стадіях розвитку (Буров, 1981; Буров, Сазонова, 1987). Біологічну і господарську ефективність інгібіторів синтезу хітину і ювеноїдів оцінювали згідно рекомендацій з практичного  застосування біологічно активних речовин в інтегрованих системах захисту плодових і овочевих культур від шкідників (Буров и др., 1988;  Сазонов и др, 1991). Застосування пестицидів і біологічних препаратів, методи обліку чисельності фітофагів та визначення видового складу ентомофагів проводили згідно з загальноприйнятими методиками (Васильев, Лившиц, 1984; Омелюта і ін., 1986; Зерова и др., 1988; Тряпицын и др., 1982; Сорокина, 1993; Бублик і ін., 1999; Трибель і ін., 2001).

Статистичну обробку експериментальних даних проводили за методами, викладеними в книзі Б.А. Доспехова (1985) та з використанням стандартних комп’ютерних програм Statgraphics, Excel, Statistica.

У дослідженнях з окремих питань в різні роки брали участь наукові співробітники: В.П. Приставко, В.М. Чайка, М.Г. Гарнага, Л.В. Янішевська, Н.В. Довженок, А.П. Гомелько, А.О. Устименко, В.П. Конверська, Т.М. Неверовська; старші інженери М.О. Федоряк, К.Г. Фехтел. Вважаю за необхідне виразити усім щиру вдячність. Посилання на опубліковані сумісні роботи наведені в дисертації та авторефераті.

БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ РЕГУЛЯЦІЇ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ

ПОПУЛЯЦІЙ КОМАХ (КОНЦЕПЦІЯ)

         Розвиток теоретичної екології і удосконалення методів вивчення популяцій комах дають все більше доказів, що коливання їх чисельності в природі – результат закономірної регуляції (Викторов, 1967; Белецкий, 1987; Трибель, 1990; Мешкова, 2002). Життєдіяльність популяцій як саморегулюючих біологічних систем спрямована на самозбереження і відтворення (Гиляров, 1980; Яблоков, 1987). Для забезпечення стабільного функціонування їм характерна наявність багаточисельних механізмів регулювання і управління, зокрема комунікації – передачі інформації за допомогою носіїв та посередників (Шмальгаузен, 1968; Наумов,1968; Барбье, 1978; Баранчиков, 1981; Скиркявичюс, 1986;  Лебедева, 1990; Новожилов, Буров, 1998).

         У результаті аналізу  процесів саморегулювання  в біологічних системах і популяціях комах нами виділені такі положення. Найбільш ефективним способом передачі інформації є хімічна комунікація; носіями інформації та посередниками є продукти вторинного метаболізму – біологічно активні речовини сигнальної дії, які виділяються для забезпечення міжклітинної (гормони), внутрішньовидової (феромони), та міжвидової (алломони, кайромони, сіномони) взаємодії та регуляції їх життєдіяльності. Цілісність популяції та її функціонування як саморегулюючої біологічної системи забезпечується  взаємодією особин у ряду поколінь і обміном генетичною інформацією за схрещування. Наведено детальний аналіз феромонної комунікації, гормонального контролю і статевої стерилізації як біологічної основи управління поведінкою, ростом, розвитком і розмноженням комах.

         Розроблена концепція регуляції життєдіяльності шкідливих комах узагальнює зв’язки між процесами життєдіяльності, системами організму та їх функціями і враховує штучну регуляцію цих процесів синтетичними феромонами, гормонами, стерилізаторами. На рис.1 представлено алгоритм регуляції життєдіяльності популяцій шкідливих комах і обмеження їх чисельності.

         Враховано такі елементи: 1) рівні функціонування; 2) основні процеси життєдіяльності комах; 3) системи організму і їх функції; 4) регулятори, що забезпечують регуляцію поведінки, росту, розвитку і розмноження комах; 5) при-йоми регуляції, мета та результат (Черній, 1998). Популяція розглядається як саморегулююча біологічна система, що функціонує на двох рівнях: І. Фізіологія індивідуального розвитку; II. Внутрішньовидова взаємодія між особинами в популяції. Життєдіяльність комах здійснюється в процесах гормонального управління ростом і розвитком, феромонної комунікації, статевого розмноження. Ендокринна, сенсорна і статева системи  за допомогою гормонів і феромонів регулюють поведінку, ріст, розвиток і розмноження комах. Гормони забезпечують координацію функціонування систем органів і тканин в організмі, феромони взаємодію між особинами в популяції.