Группа финских исследователей представила убедительные доказательства того, что хвойные деревья «защищают» друг друга от атак насекомых с помощью химических сигналов.
Исследование было проведено на примере больших сосновых долгоносиков, распространенных в европейских хвойных лесах насекомых-вредителей, которые питаются корой деревьев и убивают молодые саженцы.
Тем не менее, хвойные деревья не полностью беззащитны перед этими крошечными «захватчиками». Подобно пряным травам, запах которых становится более сильным, когда их раздавливают или ломают, сосны и другие хвойные деревья выделяют молекулы ароматического летучего вещества, когда насекомые едят их кору. Этот запах отпугивает вредителей и привлекает хищников, которые охотятся на них.
Кроме того, некоторые виды деревьев используют эти летучие соединения для общения друг с другом, что позволяет соседям атакуемого растения усилить свою защиту. У хвойных такое поведение практически не изучалось из-за очень короткого окна летнего роста, когда подобные соединения наиболее активны.
Исследователям из Финляндии, однако, удалось провести лабораторный эксперимент, подтвердивший наличие таких связей у хвойных растений. Ученые посадили две группы саженцев сосны обыкновенной в отдельные камеры. Внутри каждой камеры сеянцы с одной стороны обозначались как растения-адресанты, а с другой — как растения-адресаты. Поместив каждое растение-адресат и случайно выбранные растения-адресанты в пластиковые пакеты, исследователи закачивали чистый кислород в пакеты, одновременно вытягивая воздух, чтобы улавливать летучие вещества, выделяемые растениями, а затем пропускали собранный газ через масс-спектрометр для идентификации молекул. В контрольной камере исследователи сначала оставили все растения в покое, а растения-адресанты в другой камере заразили долгоносиками. Через пять дней ученые удалили растения-адресанты из обеих камер. Они провели анализ газов, выделяемых растениями-адресатами, а затем подсадили им долгоносиков, чтобы проверить их устойчивость к вредителям.
Исследователи обнаружили, что саженцы-адресаты, получившие до этого сигнал от зараженных растений-адресантов, были более устойчивы к воздействию долгоносика, чем саженцы из контрольной группы. Эти растения сами выделяли больше летучих веществ и имели более прочные смоляные каналы с большим количеством клеток. Фотосинтез также происходил у них с более высокой скоростью (что позволило растениям создать запас углерода, необходимый для производства летучих веществ и смол).
«Зараженное дерево посылает своего рода «крик о помощи», и его соседи каким-то образом это чувствуют», — рассказывает биолог Йорг-Петер Шницлер из Мюнхенского исследовательского центра им. Гельмгольца, не участвовавший в исследовании — И тогда [соседи] настраивают свою оборону и более активно защищаются от приближающегося врага. За этим действительно интересно наблюдать».
Однако антропогенные факторы могут затруднять эту химическую коммуникацию. Финские ученые провели аналогичный эксперимент в камерах с повышенным уровнем озона, который может быть вызван выхлопными газами автомобилей и другими антропогенными выбросами. Хотя сосны при повышенном уровне озона по-прежнему производили больше летучих веществ и смолы при получении сигнала опасности от зараженных растений, чем без него, их защитная активность была ниже.
Теперь ученые планируют проверить результаты своего эксперимента в полевых условиях. Выводы исследования могут иметь важные последствия для сельского хозяйства. Например, в области применения пестицидов.
Не только борщевик: 10 инвазивных растений, угрожающих экосистемам в России
