Логвиновский В.Д. (сост.) и др. Пестициды. Современные проблемы природопользования

Подождите немного. Документ загружается.

афициды – для борьбы с тлями, инсектоакарициды для

одновременной борьбы с вредными насекомыми и клещами;

3) моллюскоциды или лимациды – для борьбы с различными

моллюсками (слизнями, улитками);

4) нематициды для борьбы с вредными нематодами;

5) родентициды (зооциды) – для борьбы с вредными грызунами;

6) фунгициды – для защиты растений от грибных заболеваний;

7) бактерициды - для защиты растений от бактериальных болезней;

8) гербициды – для уничтожения сорных растений;

9) арборициды – для борьбы с нежелательной древесной и

кустарниковой растительностью ;

10) альгициды – для борьбы с водорослями и другой водной

растительностью .

К пестицидам относят также химические средства стимулирования и

торможения роста растений (стимуляторы , ингибиторы , ретарданты),

препараты для удаления листьев (дефолианты), подсушивания растений

(десиканты), препараты для отпугивания (репелленты), привлечения

(аттрактанты) и стерилизации (хемостерилянты) насекомых.

Препараты первых четырех групп (акарициды, инсектициды,

инсектоакарициды и моллюскоциды) подразделяют также в зависимости от

фазы развития вредного организма, против которой они применяются:

овициды – для уничтожения яиц, лярвициды – для уничтожения личинок ,

имагоциды – для уничтожения взрослых насекомых.

По способу проникновения и характеру воздействия различают

химические средства защиты растений контактного, системного ,

кишечного, фумигантного действия. Контактные – вызывают гибель или

подавление развития вредных организмов при соприкосновении (контакте )

с ними. Системные – способны проникать в растения, перемещаться по их

сосудистой системе из одних органов в другие и вызывать гибель вредных

организмов (вредителей, болезней, сорняков ). Кишечные – вызывают

отравление вредителей при поступлении в организм вместе с пищей или

водой . Фумиганты – вещества, действующие на вредные организмы в

паро- или газообразном состоянии и вызывающие отравление вредителей

при поступлении через органы дыхания.

Приведенные классификации пестицидов в некоторой степени

условны , так как некоторые препараты применяют против различных

вредных организмов . Например , препараты серы, акрекс, ДНОК, нитрафен

применяют в борьбе с болезнями и против вредителей – клещей или

насекомых. Кроме этого, многие препараты обладают комплексным

действием на вредные организмы: контактно- кишечным (хлорофос ),

контактно-системным (фосфамид), контактно- фумигантным (ДДВФ) и

другими.

Экотоксикологическое классифицирование предполагает оценку

пестицидов , используемых в конкретных природно-географических

условиях , по токсико-гигиеническим и эколого- агрохимическим

критериям или баллам опасности (табл. 4). На использовании этих

критериев основан метод расчета экотоксикологических характеристик

пестицида, таких как оценочный экотоксикологический балл, суммарный

экотоксикологический балл и скорректированный оценочный индекс.

Соединение, у которого сумма баллов по всем 11 критериям превышает 20,

относятся к особо опасным, от 20 до 13 – к среднеопасным, наконец, при

сумме баллов менее 13 – малоопасным.

Пять из этих критериев являются токсико-гигиеническими , пять –

эколого-агрохимическимии и только один – собственно экологическим.

Впервые, в 1977 году, его предложил Р.Л. Меткалф под названием

“коэффициент избирательности действия” (КИД). Рассчитывается КИД как

отношение его ЛД

– средней смертельной дозы препарата, при которой

погибает 50 % подопытных животных (в мг/кг живого веса, перорально) к

суммарной дозе препарата, вносимого за вегетационный период (в кг/га).

Например , с многолетними корнеотпрысковыми сорными растениями

можно использовать препараты раундап и банвел-д. Оба гербицида

малотоксичны для теплокровных животных: ЛД

раундапа для крыс –

4900 мг/кг, максимальная рекомендуемая доза - 3,6 кг/га, его КИД равен

1361; ЛД

банвела-д составляет 1200 мг/кг, максимальная доза

применения – 1,5 кг/га, а его КИД – 800. Таким образом , с

экотоксикологической точки зрения целесообразнее применение раундапа.

Таблица 4

Шкала экотоксикологической оценки пестицидов (Мельников,

Волков, Короткова , 1977)

Экотоксикологические критерии

I. Токсиколого- гигиенические

1. Оценка по нормативам :

а) МДУ (минимально допустимый уровень) для продуктов урожая,

мг/кг:

> 1 (0); 1 – 0,1 (1); 0,1 – 0,01 (2); < 0,01 (3); не допускается (4);

б) ПДК (предельно допустимая концентрация) для воды, мг/кг:

> 1 (0); 1 – 0,1 (1); 0,1 – 0,01 (2); < 0,01 (3); не допускается (4).

2. Действие на органолептические качества:

а) продуктов урожая: не действует (0); действует (1);

б) питьевой воды (по пороговой концентрации, мг/л:

> 0,1 (0); 0,1 – 0,01 (1); 0,01 – 0,001 (2); < 0,001 (3).

3. Летучесть (упругость паров ):

- нелетучее (0);

- летучее, насыщающая концентрация равна порговой (2);

насыщающая концентрация равна токсической (3).

4. Токсичность для теплокровных (ЛД 50)*, мг/кг:

> 1000 (1); 201 – 1000 (2); 50 – 200 (3); < 50 (4).

5. Способность к кумуляции в организме теплокровных (коэффициент

кумуляции):

> 5 (0); 3 – 5 (1); 1 –3 (2); < 1 (3).

II. Эколого- агрохимические

6. Персистентность в почве, месяцы :

< 1 (2); 1 – 6 (4); 7 – 24 (6); > 24 (8).

7. Действие на почвенные ферментативные процессы и биоту:

- не действует (0);

- действует на единичные процессы , популяции (1);

- действует на несколько процессов , популяций (2).

8. Миграция по почвенному профилю , в см :

- не мигрирует (0);

- мигрирует до 15 (1);

- мигрирует на 15 – 50 (2);

- мигрирует > 50 (3).

9. Транслокация в культурные растения и фитотоксическое действие через

почву:

- не поступает в культуру (0);

- поступает, но сопутствующего действия не оказывает (1);

- поступает и ухудшает качество урожая (2);

- ухудшает и снижает урожай (3).

10. Реакция на действие инсоляции:

- подвержен фоторазложению (0);

- устойчив к действию инсоляции (1).

III. Экотоксикологические

11. Коэффициент избирательности действия: > 1000 (0); 101 – 1000 (1); 10 –

100 (2); < 10 (3).

Примечание: в скобках дана величина оценочного балла.

В 1996 году Минздравом РФ разработана и утверждена новая

гигиеническая классификация пестицидов . В ней даны (подробно)

современные критерии оценки отдаленных эффектов действия пестицидов

(аллергенности , тератогенности , эмбрио- и репродуктивной токсичности ,

мутагенности , канцерогенности и др .).

1.3 . Причины широкого использования пестицидов в сельском

хозяйстве

Существует несколько причин широкого распространения

химических средств защиты растений. Сравнительная дешевизна, высокая

техническая эффективность, быстрота действия, вызывающая 80 – 100

процентную гибель вредителей в течение нескольких часов или даже

минут, способствовали быстрому внедрению пестицидов в

сельскохозяйственное производство. Химический метод защиты растений

отличается также высокой производительностью , так как при его

применении значительно сокращаются или упрощаются трудоемкие

агротехнические работы , используется целый комплекс различных

механизмов и машин (опрыскивателей и опыливателей, аэрозольных

генераторов и др .), установленных на тракторах , самолетах , авто машинах ,

и требует относительно небольших затрат труда. Кроме того,

преимущество пестицидов заключается и в возможности быстрого

применения в тех случаях , когда возникает необходимость

незамедлительного уничтожения размножившихся в большом количестве

вредителей. По мнению многих исследователей, в данном случае

действует психологический фактор , называемый «силовым символизмом»,

– пестициды как сильный яд можно непосредственно направить на «врага»

и убить его, в отличие от других методов , не дающих немедленного или

быстрого видимого эффекта.

Наконец, еще одной немаловажной причиной широкого

распространения пестицидов является заинтересованность компаний по

производству пестицидов в получении все большей прибыли . Естественно,

что компании предпринимают все возможное для расширения

производства пестицидов , исходя не из интересов получения большого

количества качественной продукции, и не заботясь об отрицательных

последствиях применения пестицидов . Кроме широкой рекламы

применения пестицидов , включая и научную литературу,

заинтересованные в продаже пестицидов компании часто прибегают к

продаже семенного материала при условии одновременного приобретения

у них же ядохимикатов . Распространению пестицидов в развивающихся

странах способствует также политика правительственных субсидий в

Колумбии, Эквадоре, Египте , Гане , Гондурасе , Пакистане , Сенегале и др .

(Яблоков , 1988). Важным способом распространения пестицидов

западными фирмами является содержание высокооплачиваемых агентов по

продаже пестицидов . Уровень зарплаты этих лиц существенно выше

зарплаты ученых, занимающихся разработкой альтернативных

химическому способов защиты растений.

2. Основные требования, предъявляемые к химическим

средствам защиты растений

Современные требования к пестицидам возросли . Имеется в виду не

только достижение высокой технической эффективности в борьбе с

вредными видами, но и безопасность ядохимикатов для человека,

полезных членистоногих, теплокровных животных и для окружающей

среды в целом . Препараты , применяемые для защиты растений, должны не

ухудшать качество урожая, быть безвредными для защищаемых культур .

Химические средства защиты растений должны отвечать

государственным стандартам , быть негорючими (с высокой температурой

воспламенения), удобными в обращении, неагрессивными по отношению к

материалам тары и аппаратуры.

Для практиков наиболее желательны инсектициды с большим спектром

действия, быстрым и продолжительным проявлением токсичности . Однако

удовлетворение этих требований противоречит другим: быстрого

разложения их в почве и сельскохозяйственной продукции, высокой

избирательности действия, малой токсичности для человека и других

животных.

Для уменьшения вреда, наносимого пестицидами среде, и повышения

эффективности действия делаются попытки создавать избирательно

действующие пестициды . Однако необходимо учесть, что общее число

видов насекомых, которое необходимо регулировать, превышает 15 тысяч .

У картофеля, например , уже известно 260 "врагов ", из которых 128

принадлежит к классу насекомых. Необходимо учесть и то, что каждый

вид, численность которого подлежит регулированию, обитает вместе с

сотнями видов , численность которых изменять нежелательно. У капусты ,

например , 50 видов - фитофагов , но также около 500 видов - энтомофагов ,

сдерживающих численность фитофагов . В агроценозе хлопчатника около

10 видов , повреждающих хлопок , но одновременно более 250 видов

хищников и паразитов , сдерживающих численность вредителей. Поэтому

ясно, что на пути создания действительно видоспецифических пестицидов

и их практического применения в обозримом будущем очень трудно

достичь крупных успехов . Тем не менее, есть примеры достижений и в

этой области . Учеными фирмы "Новартис" (бывшие фирмы "Сиба" и

Сандоз") созданы препараты инсегар и матч, нарушающие процессы

метаморфоза только у нескольких видов насекомых-вредителей сада и

винограда (плодожорки, листовертки, минирующих молей). Препараты

быстро разлагаются в почве, воде и растениях , нетоксичны для птиц,

взрослых пчел и других насекомых. Благодаря высокой селективности ,

инсегар нетоксичен для хищных клещей, хищных клопов , ос и

паразитических мух . Таким образом , большинство природных врагов

фитофагов беспрепятственно может уничтожать паутинных клещей, тлей,

гусениц вредных чешуекрылых. Аналогичным образом ведет себя

препарат нерон - представитель другого класса соединений. Он не

оказывает никакого воздействия на полезных насекомых, практически

нетоксичен для теплокровных, и его применение не вредит ни пчелам , ни

птицам .

Учитывая, что в настоящее время невозможен полный отказ от

применения пестицидов в сельском хозяйстве, использование

инсектицидов нового поколения можно рассматривать как переходный

этап на пути к альтернативному сельскохозяйственному производству.

Другим требованием , предъявляемым к пестицидам , является быстрая

разлагаемость препаратов , что не позволяет им накапливаться в

окружающей среде. Однако чересчур быстро разлагающиеся пестициды не

успевают в нужной степени подавить численность видов - мишеней, что

вызывает необходимость повторных обработок и увеличение суммарной

химической нагрузки.

Важно, чтобы у системных инсектицидов , способных отравлять

насекомых и при контакте , проникновение в растение и потеря ими

токсичных свойств на поверхности растения протекали бы быстрее, а

сохранение их в тканях растений было бы достаточно продолжительным.

Подобные свойства инсектицидов обеспечивают сохранение полезной

энтомофауны .

Пестициды и их смеси следует применять в строгом соответствии с

ежегодно издаваемым государственной службой защиты растений списком

химических и биологических средств борьбы с вредными организмами,

разрешенных для использования в сельском хозяйстве.

3. Инсектициды

Обширнейшую группу среди пестицидов составляют инсектициды.

Многие из них, как уже говорилось, по силе воздействия на живые

организмы, в том числе и человека, сравнимы с боевыми отравляющими

веществами. Поэтому считаем уместным более подробное изложение

сведений об их использовании против вредителей культурных растений и

последствиях этого использования.

3.1. Действие инсектицидов

На результаты мероприятий по защите растений от вредных насекомых

оказывает большое влияние токсичность применяемых инсектицидов .

Токсичность инсектицида зависит от химического состава и строения

действующего вещества, от его количества, воздействующего на организм ,

путей поступления и скорости проникновения, механизма и

продолжительности действия, чувствительности и состояния организма,

условий внешней среды и ряда других факторов .

Мерой токсичности инсектицидов для различных организмов является

доза - количество инсектицида, вызывающее определенный эффект. Дозу

выражают в единицах массы инсектицида по отношению к единице массы

насекомого (в миллиграммах на 1 кг).

Различают дозы пороговые, летальные и сублетальные. Пороговая доза

- наименьшее количество вещества, вызывающее изменение в организме

при отсутствии внешних признаков отравления. Летальная доза -

наименьшее количество яда, вызывающее в определенных условиях гибель

объекта. Сублетальная доза - доза вещества, которая вызывает нарушение

жизнедеятельности организма без смертельного исхода.

Показатели токсичности обозначают буквенными символами: ЛД

(летальная доза) или СД (смертельная доза), ЛК (летальная концентрация)

с указанием величины эффекта. Например , СД 50 - доза инсектицида,

вызывающая смертность 50 % организмов , СД 90 - доза, вызывающая

гибель 90 % особей.

Преобладание поступления инсектицида над его обезвреживанием или

выведением создает предпосылки для накопления (аккумуляции) яда в

организме и тем самым усиления его действия.

В большинстве случаев летальному исходу предшествует состояние

более или менее глубокого паралича, лишающее насекомое возможности

выполнять свои естественные физиологические функции (питания,

размножения).

Немаловажное значение в сохранении токсичности инсектицидов на

поверхности растений имеет их стабильность по отношению к физическим

факторам внешней среды (ультрафиолетовым лучам , температуре,

осадкам ). Кроме того, на сохранение токсичности оказывают влияние

биологические и биохимические факторы, проявляющиеся в воздействии

на инсектицид продуктов метаболизма растений, особенно в

патологическом состоянии.

Изменения продолжительности токсического действия особенно четко

проявляются при применении системных инсектицидов . Общеизвестно,

что системные инсектициды после поступления в ткани растения

подвергаются метаболизму, что может приводить к образованию более

токсичных соединений. В подавляющем большинстве случаев конечными

продуктами метаболизма являются нетоксичные для насекомых

соединения.

Большое значение для хозяйственной эффективности , кроме

уничтожения вредных насекомых и предотвращения наносимого ими

вреда, имеет также непосредственное влияние инсектицидов на

защищаемые растения. Такое влияние инсектицида может проявляться

различно.

При отрицательном действии инсектицидов на семена (при

предпосевной обработке или внесении в почву) наблюдается снижение

всхожести и энергии прорастания. Действие инсектицида может быть

повреждающим, если он при опыливании или опрыскивании вызывает

ожоги или отмирание различных тканей и органов , или фитонцидным.

Инсектициды могут нарушать процессы обмена веществ , следствием чего

являются остановка или замедление роста и развития растений. Кроме

того, у растения может понижаться устойчивость к неблагоприятным

проявлениям внешней среды - например , устойчивость плодовых деревьев

к низким температурам во время зимовки.

Действие инсектицидов на растение может быть и стимулирующим.

Оно проявляется в повышении всхожести и энергии прорастания семян ,

при внесении в почву и предпосевной обработке семян , ускорении роста и

развития растений, в увеличении площади листовой поверхности , при

опыливании и опрыскивании растений. В данном случае действие

инсектицидов сходно до некоторой степени с действием стимуляторов

роста растений. Большинство инсектицидов , как и стимуляторы роста,

только в сравнительно небольших дозировках положительно влияет на

рост и развитие растений, при применении же повышенных доз они

действуют угнетающе.

Определенное влияние инсектициды оказывают на почвенную

микрофлору и микрофауну . В результате этого может произойти или

усиление или ослабление процессов образования в почве резерва

доступных растению питательных веществ , структурообразования почвы,

что в целом влияет на ее плодородие.

3.2. Устойчивость насекомых к инсектицидам

Устойчивость (резистентность) организма к пестициду –

биологическое свойство организма сопротивляться отравляющему

действию ядохимиката. Различают природную устойчивость, основанную

на биологических особенностях организма нормально развиваться в среде,

содержащей токсикант, и приобретенную (специфическую ), возникающую

при систематическом применении пестицида.

Природная устойчивость подразделяется на видовую ,

индивидуальную , фазовую (стадийную ), возрастную и сезонную . Она

обусловлена особенностями биологии отдельных видов вредных

организмов , изменением их чувствительности к ядам в онтогенезе , в

течение сезона, в зависимости от факторов внешней среды. Так , насекомые

более устойчивы в фазах яйца и куколки, в период диапаузы . Наиболее

чувствительны к ядам личинки насекомых младших возрастов . Для

насекомых, зимующих в фазе имаго или личинки, характерно проявление

сезонной устойчивости , так как к концу лета они накапливают

значительное количество жира и мало питаются, что увеличивает их

устойчивость. Весной они более чувствительны к ядам , потому что

организм ослаблен после зимовки.

Приобретенная (специфическая) устойчивость – это способность

вредного организма жить и размножаться в присутствии пестицида,

который раньше подавлял его развитие или вызывал его гибель. Такая

устойчивость может развиваться к отдельному препарату, к группе

пестицидов , близких по составу и механизму действия, и может быть

множественной . Последняя распространяется на препараты самых разных

химических групп и развивается в ходе обработок несколькими

препаратами.

Практически все виды насекомых вырабатывают резистентность к

используемым пестицидам, заставляя использовать все более токсичные и

дорогие препараты (табл .5). До запрета применения ДДТ устойчивость

закарпатских популяций колорадского жука к ДДТ, гамма-изомеру ГХЦГ

и полихлорпинену возросла в 15 - 30 раз .

Таблица 5.

Возрастание устойчивости к пестицидам в разных семействах

насекомых и клещей (по данным разных авторов)

Семейство

Пестицид (действую -

щее вещество)

Кратность возрастания

Устойчивости

Coccinellidae

Phytoceiidae

Chrysomelidae

метилпаратион

фосмет

азинфосметил

карбарил

диазинол

паратион

азинфосметил

карбофуран

× 10 – 35

×10

×100 – 1000

×25 – 77

×119

×103 – 152

×100

×450

Изучая вопрос о причинах возникновения устойчивости насекомых к

действию пестицидов , подавляющее большинство исследователей пришло

к заключению, что в основе этого явления лежит отбор из гетерогенных

популяций особей, обладающих повышенной устойчивостью .

На международной конференции по проблемам резистентности ,

проведенной Национальной Академией наук США в 1984 году, было

признано, что удовлетворительных и универсальных путей борьбы с

возникновением резистентности нет. Масштабы проблемы иллюстрирует

следующий пример : с 1970 по 1984 гг. число резистентных членистоногих

увеличилось вдвое - с 224 до 447 видов . Причем резистентность у

насекомых возникает ко всем группам пестицидов (табл .6). Например , в

Финляндии с 1945 по 1985 гг. резистентность подавляемых форм возросла

к 12 хлорорганическим пестицидам , 23 органофосфатам , 5 пиретроидам и

23 другим препаратам , в том числе к токсину Bacillus thuringiensis,

считавшемуся до недавнего времени , чуть ли не идеальным в этом

отношении препаратом .

Обнаружилось множество способов возникновения резистентности и

среди них: увеличение чувствительности к инсектицидам и избегание их,

увеличение способности организма к детоксикации инсектицидов ,

повышение нечувствительности поражаемых инсектицидами

биохимических процессов в организме, уменьшение проницаемости

кутикулы .

Таблица 6.

Резистентность у членистоногих к разным пестицидам (Dover,

Croft, 1984)

Группа пестицидов Число резистентных видов

1970 г. 1980 г.

ДДТ 98 229

Циклодиены 140 269

Органофосфаты 54 200

Карбаматы 3 51

Пиретроиды 3 22

Фумиганты 3 17

Другие группы 12 41

Обнаружилось множество способов возникновения резистентности и

среди них: увеличение чувствительности к инсектицидам и избегание их,

увеличение способности организма к детоксикации инсектицидов ,

повышение нечувствительности поражаемых инсектицидами

биохимических процессов в организме, уменьшение проницаемости

кутикулы .

Выше указывалось, что общим механизмом возникновения

резистентности является отбор . Такому отбору способствуют: возрастание

частоты и числа аллелей резистентности , их доминирование,

экспрессивность и взаимодействие, убыстрение смены поколений,

увеличение числа особей в каждой генерации, изменение систем

размножения (вплоть до возникновения партеногенеза) и ряд других

факторов .

С эволюционной точки зрения, наивными выглядят заявления о том ,

что расширение ассортимента пестицидов совершенно необходимо для

того, чтобы избежать появления особо устойчивых рас вредных

организмов . В подавляющем большинстве случаев устойчивость к

применяемым пестицидам вырабатывается к одним формам ядов быстрее,

к другим медленнее, к одним препаратам через 10, к другим – не более чем

через 30 поколений. При сохранении современных темпов возникновения

резистентности и использования пестицидов все 2000 главных вредителей

станут резистентными через 70 - 75 лет.

4. Способы применения пестицидов

Препараты пестицидов выпускаются промышленностью в виде

концентратов эмульсий (к.э.), смачивающихся и растворимых порошков

( с . п . и р .п.), водных и масляных растворов (в.р . и м .р .), водорастворимых и