Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1. Nghiên cứu về côn trùng nói chung Côn trùng học trở thành một ngành Khoa học bắt đầu từ 384-322 trước Công nguyên khi Aristoteles đã mô tả và sắp xếp thế giới động vật thành hai nhóm: không máu và có máu. Sau đó đến năm 23-79 trước Công nguyên Cajus Plinius Secundus công bố các công trình và có sự phỏng đoán về sự hô hấp của côn trùng.
Aldrovandi vào thế kỷ XVI bắt đầu dụng thuật ngữ về côn trùng (Insecta) và có một khối lượng lớn về quan sát cách sinh sống, hình dạng của nhóm động vật này.Moufer dựa theo bản thảo của Conrad Gesner đã biên soạn thông tin về côn trùng thành một tài liệu và được công bố vào năm 1634. Từ những năm 1628 đến 1723 đã có những công trình nghiên cứu về giải phẫu côn trùng đáng kể nhất là của Marcello Malpighi và của Antony Leeuwenhoek. Năm 1710, tài liệu “Historia Insectorum” của Ray đã được Hội hoàng gia Anh công bố. Ông được coi là nhà côn trùng học đầu tiên về hệ thông phân loại côn trùng nhưng cách mô tả và phân loại còn hạn chế, chưa chi tiết và khó hiểu.
Carl von Linne tiếp bước Ray xây dựng nền móng cho hệ thống phân loại hiện đại về côn trùng. Ông đã phân chia chi tiết côn trùng thành các bộ, giống, loài. Sau thời kỳ của Linne, số lượng các công trình nghiên cứu về côn trùng được phát triển bổ sung hoàn thiện nhưng Côn trùng học vẫn chỉ là một bộ phận của Động vật học chứ chưa trở thành một lĩnh vực riêng. Từ năm 1801 đến 1897 các công trình nghiên cứu về côn trùng trong Lâm nghiệp và Nông nghiệp được xây dựng như của J.
Cũng trong giai đoạn này các công trình nghiên cứu về côn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 trung phát triển mạnh mẽ ở các nước phát triển như: Đức, Mỹ, Canada, Pháp.sau đó lan rộng sang các nước trên toàn thế giới. Ngày nay công trình nghiên cứu về côn trùng đã có những bước tiến vượt bậc, có trên 135 tạp trí chuyên khảo về côn trùng với các đội ngũ đông đảo các nhà khoa học chuyên sâu [1] 1. Nghiên cứu về côn trùng cánh cứng Bộ cánh cứng (Coleoptera) là một trong những bộ có các loài côn trùng gây hại nguy hiểm cho ngành Nông lâm nghiệp, các loài gây hại không chỉ cho loài cây lá rộng, là kim mà cả các loại cây công nghiệp. Trong số những loài côn trùng đó nổi lên hai loài xén tóc và mọt, đây là hai loài cánh cứng gây hại nhiều nhất.
Theo các nhà khoa học trên thế giới đã xác định rất nhiều loài mọt hại vỏ cây sống làm ảnh hưởng đến sự phát triển của cây, thâm trí còn làm chết cây và gây ra thành dịch trong đó có 06 loài chủ yếu như: Ips calligraphus Germar, Ips grandicollis Eichhoff, Ips avulsus Eichhoff, Dendroctonus frontalis Zimmerman, Dendroctonus terebrans Olivier và Dendroctonus pondesae Hopkins (Albert E.G, 1999; Hiratsuka Y và cộng sự, 2004; Jame R.M và cộng sự, 2000; Jeffrey M. Sự gây hại và trở thành dịch của loài Mọt Dendroctonus pondesae Hopkins đối với thông ở Vườn quốc gia Banff thuộc bang Alberta năm 1940-1944 và miền Tây Nam bang Alberta Canada vào năm 1977-1985 thì phần lớn các loài Mọt này tấn công chủ yếu vào những cây bị tổn thương cơ giới hoặc những cây sinh trưởng và phát triển kém. Gần đây loài Mọt Tomicus piniperda đang trở thành mối nguy hiểm cho loài thông ở các nước Châu Âu. Cho nên các loài mọt gỗ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 nói chung, xén tóc và một số loài côn trùng nguy hại khác ngày càng được quan tâm nghiên cứu bởi những tác hại do chúng gây ra.
Những nghiên cứu về pheromone, chất dẫn dụ côn trùng và ứng dụng của nó 1. Nghiên cứu về pheromone Đầu thế kỷ XX, các nhà côn trùng học đã tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu trên một số đối tượng côn trùng nhằm đưa ra cơ sở khoa học để giải thích cho hiện tượng vận động của côn trùng dưới ảnh hưởng của các yếu tố hoá học. Barrows (1907) đã mô tả tập tích của ruồi Dropsophila melanogaster Mg dưới tác động của chất hấp dẫn. Những nghiên cứu của Kellog (1907) về phản ứng của ngài đực Bombyx mori L đối với mùi thơm hấp dẫn của con cái.
Đến năm 1909 Freiling đã tiến hành nghiên cứu phản ứng trên hai con đực ở hai giống Danais và Euploea (Lepidoptera) với mùi thơm hấp dẫn từ con cái. Một thời gian sau đó việc nghiên cứu này lại bị gián đoạn cho mãi đến năm 1932 khi Bethe tìm hiểu về đặc tính sinh hoá học của các chất thơm gây ra hiện tượng hấp dẫn và xua đuổi ở một số côn trùng cánh cứng và đã gọi các chất này với tên ektohormon, tiếp sau đó là các công trình nghiên cứu của Kaltofen (1951), Hass (1952), Kalmus (1955), Kohler (1955) tiến hành trên ong mật Apis mellifera và hàng loạt những nghiên cứu của Sengun (1954), Schwinek (1955), Ander (1959)…về tác động lôi cuốn của con cái đối với con đực ngài Bombyx mori L. Trong số những công trình nghiên cứu thời bấy giờ phải kể đến công trình của Kullenberg, năm 1953 ông đã tiến hành các thí nghiệm về tác dụng sinh học của của các chất thơm của con cái đối với con đực của 8 loài của họ Sphecidae, 21 loài của họ Apidae và các họ Chrysididae, Mutillidae, Vespidae và Ichneumonidae mỗi họ nghiên cứu đại diện một loài. Ông đã so sánh các chất thơm này với tác dụng kích thích của hormon và nhận thấy giữa chúng có những điểm chung là đều có LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 hoạt tính sinh học cao, đều gây ảnh hưởng đối với các tập tính của con vật và ông đã gọi chất thơm này là parahormon.
Sau hàng loạt các tên gọi được đưa ra cho loại chất thơm kể trên được đông đảo các nhà khoa học thống nhất gọi một cái tên là pheronmone. Pheromone theo định nghĩa của Peter Karlson và Martin Lüscher công bố vào năm 1959 là một chất được tiết ra môi trường bên ngoài từ một cá thể và được nhận biết ở một cá thể thứ hai cùng loài. Sau nhiều công trình nghiên cứu các nhà khoa học đã chứng minh rằng pheromone có thể được tiết ra từ các tuyến khác nhau của cơ thể động vật chứ không phải chỉ được tiết ra ở một tuyến nhất định như trước đây người ta nghĩ vậy. Ở một số loài côn trùng, ngoài các pheromone được tiết ra từ các tế bào biểu bì của lớp phôi ngoài còn có các pheromone được tiết ra từ các tế bào tuyến biểu bì ở phần nếp gấp gian đốt cơ thể.
Theo tính chất tác động, pheromone được chia làm nhiều loại khác nhau như: pheromone tập hợp (aggregation pheromones) chỉ tạo ra bởi một giới trong cùng một chủng loài và chúng có tác dụng hấp dẫn đến cả hai giới. Ngoài ra pheromone cũng tồn tại trong cây cỏ. Một số loại cây tỏa ra pheromone khi chúng bị trầy xước khiến những cây khác tăng hàm lượng tannin (có vị đắng) trong cây khiến cho cây trở nên kém ngon miệng đối với động vật ăn cỏ; pheromone đánh dấu lãnh địa (territorial pheromones), những loại pheromone này được phóng thích vào trong môi trường để đánh dấu biên giới giữa những vùng lãnh thổ của động vật. Pheromone đánh dấu lãnh địa chỉ dùng cho con cái (epideictic pheromones), côn trùng cái dùng những loại pheromone này được nhận dùng để đánh dấu lãnh địa của chúng và nhận biết được bởi những con khác.
Ông Fabre, nhà côn trùng học người Pháp, trong nửa cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX đã LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 phát hiện ra những con cái đẻ trứng trên trái cây cùng với những hợp chất huyền bí quanh tổ của chúng để gửi tín hiệu đến những con cái khác cùng loài để chúng khác phải làm tổ ở nơi nào đó khác. Pheromone dẫn dụ (releaser pheromones) đây là những hợp chất hấp dẫn cực mạnh mà một vài loài dùng để hấp dẫn bạn tình trong khoảng cách hai dặm hoặc xa hơn. Loại pheromone này được đáp trả nhanh chóng nhưng rất mau suy giảm. Trái lại những pheromone theo mùa (primer pheromone) có tác dụng chậm hơn nhưng lại lâu hơn rất nhiều; pheromone báo hiệu mùa (primer pheromones) đây là loại pheromone gây ra sự thay đổi của những giai đoạn phát triển của động vật.
Pheromone dẫn đường (trail pheromones) loại này rất phổ biến trong hoạt động xã hội của côn trùng; pheromne sinh dục (sex pheromones) ở động vật, pheromone sinh dục thể hiện con cái đã đến lúc sẵn sàng cho việc sinh sản. Những con đực cũng tiết ra pheromone để truyền tải thông tin về chủng loài và loại gien. Nhiều loại côn trùng có thể tiết ra pheromone sinh dục có sức hấp dẫn bạn tình. Các loài thuộc bộ Lepidoptera có thể phát hiện ra con cái ở cách xa đến 10 km.
Ở loài lưỡng tính, pheromone được dùng để dẫn dụ con khác giới đến để thụ tinh. Các loại pheromones khác chưa được phân loại pheromone một cách chủ quan dựa trên trên ảnh hưởng của chúng đến hành vi của động vật. Pheromone có thêm nhiều chức năng phụ như loại pheromone hướng dẫn về tổ ở loài ong, pheromone của ong chúa, pheromone làm cho khuây khỏa. Pheromone yếu tố truyền tin bằng hóa học được xem như là dạng cổ sơ nhất trong các nguyên tắc cơ bản của thông tin và tồn tại đặc biệt phong phú trong lớp côn trùng.
Người ta đã tìm thấy pheromone ở 350 loài côn trùng thuộc 12 bộ khác nhau (Hinhiclo) và theo phỏng đoán của Hall (1965) trong tương lai người ta có thể tìm thấy tác dụng pheromone ở tất cả các bộ của côn trùng. Còn theo Wright (1960) cho biết đã có trên 400 chất có tác dụng hấp dẫn đối với côn trùng tuy nhiên không phải tất cả cá chất đó đều là LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Ngoài ra pheromone còn được tìm thấy ở nhiều loài động vật khác như giáp xác, nhện, cá, rắn, Sơn Dương, chuột…Mặc dù động vật có xương sống có sử dụng pheromone đễ trao đổi tín hiệu nhưng côn trùng mới là kẻ sử dụng pheromone một cách thiện nghệ nhất. Như pheromone của bọ Nhật bản và bọ gypsy có thể dùng để điều khiển nhiều hành vi khác nhau như theo dõi, kiểm soát số lượng qua việc kết đôi và đẻ trứng, tiết ra chất Bombykol để hấp dẫn bạn tình.