Исследования показали, что растения способны общаться друг с другом посредством химических сигналов и предупреждать сородичей об опасности. Сталкиваясь с вредителями, они не ждут, пока их съедят, а предпринимают активные действия. А помидоры в попытках спастись могут даже вызвать у гусениц приступ каннибализма — к такому выводу пришли учёные из Висконсинского университета в Мадисоне (University of Wisconsin—Madison). Результаты работы опубликованы в журнале Nature Ecology & Evolution.
«Каннибализм у травоядных» — звучит довольно странно. Но это факт: многие насекомые, которые обычно предпочитают растения, в сложной ситуации переключаются на своих товарищей. «Часто всё начинается с того, что одна гусеница кусает другую за хвост, из которого начинает выделяться жидкость. И пошло-поехало», — рассказывает один из авторов исследования, профессор Джон Оррок (John Orrock).
Однажды Оррок задался вопросом: может ли помидор быть настолько отвратительным на вкус, что насекомое, которое поедает его листья, бросит растение ради мясной диеты? Гадать он не стал, а подключил своих студентов и провёл серию экспериментов с участием томата (Solanum lycopersicum) и гусениц бабочки карадрина (Spodoptera exigua). «Карадрины — важные сельскохозяйственные вредители, отчасти потому, что кормятся различными растениями. Кроме того, в ходе более ранних работ, на которых мы основываемся, рассматривались именно томаты и карадрины», — комментирует Оррок.
В отличие от животных, которые могут убежать от хищников, растения заперты на одном месте. Однако это не значит, что они бессильны — скажем, помидор, на который нападают вредители, может предупредить остальных об опасности с помощью летучего соединения метилжасмоната или жасмоновой кислоты. Сородичи, которые получили такой сигнал, готовятся к нападению заранее — они начинают вырабатывать особые белки или активируют защитные гены.
Чтобы узнать, могут ли защитные механизмы помидоров изменить поведение насекомых, исследователи опрыскивали 40 растений разными концентрациями метилжасмоната. Помидоры поделили на 4 равные группы: одним никакого раствора не досталось (контрольная группа), другие получили соединение в низкой концентрации, третьи — в средней, а последнюю десятку осчастливили максимальной дозой. Сразу после разбрызгивания раствора в контейнер к каждому растению подсадили 8 гусениц карадрины. На протяжении следующих восьми дней учёные считали, сколько вредителей осталось в живых, а по завершении эксперимента срезали все растения и взвесили их, чтобы узнать, сколько листвы они сохранили.
В результате в контрольной и в группе с низкой концентрацией метилжасмоната гусеницы успели съесть растение практически полностью и только потом, когда еда кончилась, принялись глодать друг друга. Средняя и высокая доза летучего вещества предохраняли растения — во втором случае они остались практически нетронутыми, сохранив в пять раз больше биомассы, чем в контрольной группе. Гусеницы в контейнерах с большими дозами метилжасмоната начинали пожирать друг друга довольно рано, несмотря на то, что совсем рядом росла привычная зелёная пища.
В ходе второго эксперимента учёные использовали пластиковые контейнеры, в которых лежали либо обыкновенные листья томата, либо листья томата, которые предварительно опрыскали средней концентрацией метилжасмоната. В каждый контейнер вдобавок поместили вредителей: в некоторые только по одной живой гусенице, в другие — живую гусеницу и несколько её мёртвых замороженных сородичей. Таким образом, часть могла переключиться на каннибализм, а некоторым приходилось довольствоваться исключительно растительной пищей.
Вредители, которым достались обработанные метилжасмонатом растения, становились мясоедами гораздо раньше и съедали меньше листвы. И судя по всему, это происходило от того, что им не хватало питательных веществ: гусеницы на «испорченных» помидорах росли медленнее, чем сородичи с привычной пищей или каннибалы. Исследователи отмечают, что защита от насекомых работает только в том случае, если растения «предупреждены» заранее. К примеру, помидоры в контрольной группе из первого эксперимента, вероятно, начали вырабатывать большие количества метилжасмоната, когда атака уже началась — но было уже слишком поздно. «С точки зрения растения, то, что травоядные начинают есть друг друга — это довольно выгодный исход, — говорит Оррок. — Каннибалы приносят пользу растению не только тем, что поедают других травоядных, но и тем, что не хотят употреблять растительный материал, вероятно, потому, что уже наелись другими гусеницами».
Теперь учёные планируют выяснить, как каннибализм влияет на распространение болезней среди вредителей: ускоряет ли он или замедляет этот процесс. Кроме того, они хотят узнать, как быстро насекомые переключаются на поедание себе подобных в дикой природе, где они могут питаться не одним, а множеством растений.
