Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN we współpracy z Instytutem Badań Leśnych opracowali nowy i znacznie efektywniejszy odpowiednik feromonu płciowego barczatki sosnówki. Preparat może się okazać skutecznym narzędziem do monitorowania, a w dalszej perspektywie – także do kontroli liczebności tego motyla w lasach.
Barczatka sosnówka (Dendrolimus pini), ćma o krępej budowie i szaro-brązowym wybarwieniu, to jeden z największych nocnych motyli w Polsce. Po zimowaniu w ściółce jego gąsienice wspinają się do koron sosen, gdzie intensywnie pożerają igły. Ponieważ na jednym drzewie może żerować nawet kilkaset wiecznie głodnych gąsienic, gwałtowny wzrost populacji barczatki może prowadzić do zagłady znacznych połaci lasu. Wobec braku ekologicznych i wydajnych środków do zwalczania barczatki, kluczowego znaczenia nabiera informacja o zmianach w liczebności jej populacji. Jednak w pułapki z syntetycznymi feromonami, stosowane dotychczas przez leśników do przywabiania samców, łapało się stosunkowo niewiele owadów. W ramach projektu realizowanego przez naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej PAN we współpracy z Instytutem Badań Leśnych podjęto się opracowania nowego i znacznie efektywniejszego odpowiednika feromonu płciowego barczatki sosnówki. Taki preparat mógłby służyć nie tylko do monitorowania, ale też do kontrolowania populacji motyli w danym terenie.
Badania nad chemicznym językiem miłości barczatki sosnówki od początku okazały się trudniejsze, niż naukowcy zakładali – i to z zupełnie zaskakujących powodów. Prace rozpoczęto od identyfikacji składników feromonów wydzielanych przez młode samice barczatki sosnówki. W celu opracowania preparatu wabiącego żarłoczne samce pod lupę wzięto wszystkie związki chemiczne, będące składnikami feromonu seksualnego. Co ciekawe, oprócz znanych wcześniej związków chemicznych, w wydzielanych „perfumach feromonowych” wykazano zawartość innych składników, w tym – związków pochodzących z igieł drzew macierzystych oraz nieznanych wcześniej związków organicznych, które znacząco wpływały na zachowanie gąsienic. Wychwycone substancje rozdzielano chromatograficznie na pojedyncze składniki i poddawano szczegółowej analizie chemicznej z użyciem m.in. tandemowej spektrometrii mas. Porównanie struktur zidentyfikowanych cząsteczek wydzielanego feromonu seksualnego barczatki ze składem preparatu dostępnego na rynku umocniło badaczy w przekonaniu, że jedną z istotniejszych przyczyn słabej reakcji barczatek na syntetyczny feromon był jego uproszczony skład chemiczny w porównaniu z naturalnym feromonem płciowym owada, w tym brak jego kluczowych bioaktywnych komponentów.
Naszym celem było zidentyfikowanie wszystkich substancji w feromonach wydzielanych przez barczatkę i stworzenie unikalnej receptury pozwalającej na odwrócenie uwagi motyla od drzew iglastych. A wszystko po to, aby ocalić lasy przed ich obżarstwem barczatki – wyjaśnia prof. Rafał Szmigielski z IChF PAN.
Na podstawie wyników własnych analiz, chemicy z IChF PAN zaprojektowali nowe kompozycje mieszanin feromonowych, które poddano licznym testom z użyciem nowoczesnych technik bioanalitycznych w laboratorium, w tym – tunelu wiatrowego, olfaktometrii oraz elektroantenografii a następnie – w badaniach terenowych. Barczatki umieszczano w tunelu powietrznym eksponując je na określone związki chemiczne, a także we własnoręcznie zbudowanych terrariach celem sprawdzenia zachowania w środowisku naturalnym. Tak też przeprowadzono setki eksperymentów z samicami i samicami motyla, eksponując je na działanie różnych związków. Naukowcy wzięli pod lupę (Z5)-dodekanal, naturalnie występujący w igłach sosnowych i przyciągający gąsienice oraz octan (Z5)-deken-1-ylu, który z kolei je zniechęca. Badania wykazały istotną rolę tych dwóch związków na zachowanie barczatki.
Zidentyfikowaną przez nas i opatentowaną mieszaninę związków chemicznych można – naturalnie z odpowiednią umownością – potraktować jako pewne słowa o nietrywialnej budowie, wypowiedziane w chemicznym języku barczatek. Główny akcent jest tu położony na dwie „głoski”, z których jedną ludzie wymawiają inaczej niż drugą. Żeby to chemiczne „I love you” wybrzmiało naprawdę przekonująco, potrzeba jeszcze innych dodatkowych słów, zwiększających nośność głównego przekazu, takich związków pochodzenia roślinnego – tłumaczy prof. Szmigielski.
Wcześniejsze środki dostępne na rynku przywabiały do pułapek feromonowych nie więcej niż kilka, kilkanaście samców barczatki sosnówki na jedną pułapkę w okresie kilku tygodni. Tymczasem chemiczne nawoływanie się za pomocą mieszaniny substancji opracowanej przez grupę z IChF PAN zwiększyło tę liczbę nawet do 160 samców do jednej pułapki w zaledwie 3–4 dni. Taki skokowy wzrost zainteresowania ze strony owadów leśnicy zgodnie uznali za ogromny sukces, gdyż zwiększa on prawdopodobieństwo ocalenia lasów sosnowych od apetytu tych żarłocznych owadów.
dr Magdalena Osiał, źródło: IChF PAN