Научный прогресс XXI века коснулся даже сельского хозяйства. Этот феномен выражен не только в инновациях , механизации человеческого труда, но и в широком использовании достижений химической науки для улучшения роста культур и их защиты от разных . Ежедневно миллионы полей и с благой целью обрабатываются различными средствами. Примером таких веществ сомнительной пользы стали пестициды или сельскохозяйственные ядохимикаты. Давайте разберемся, что же это такое и каково их влияние на человека.

Что такое пестициды?

Покупка пестицидов - ежегодный атрибут весеннего открытия сезона посадки для многих . Термин имеет латинское происхождение, который дословно обозначает: «pest» - вредить , «cide» - сокращать . Каждый приблизительно знает, что такое ядохимикаты, и явно ассоциирует их действие с вредом для организма.

Знаете ли вы? «Специальную » обработку для обильного урожая культур начали использовать еще в далеком IX веке до нашей эры в Древнем Риме.

Физическими свойствами пестицидов являются характерный едкий запах, как правило, яркий цвет. Они могут быть в виде жидкости или порошка, который разбавляют водой для применения. Причиной появления химических веществ стало массовое выращивание культур.

Раньше площади урожая были относительно небольшими, поэтому люди собирали вредителей вручную, но сейчас это сделать практически невозможно, поэтому приходится прибегать к токсичным смесям ядохимикатов. Систематически применять пестициды начали в XIX веке нашей эры.
Современные препараты имеют низкую форму расхода, что позволяет употреблять меньшее количество токсичного вещества, не сокращая площадь или массу его распространения. Согласно статистике, урожайность по всему миру снизится приблизительно на 50%, если полностью прекратить использование пестицидов в сельском хозяйстве.

Соответственно, ни одна страна не может себе этого позволить, поскольку фермерство станет убыточным, но в то же время использование препаратов строго контролируется законодательством.

Знаете ли вы? Для защиты урожая от насекомых Демокрит рекомендовал использовать настой маслин как альтернативу современным пестицидам.

Виды

Пестициды условно делят на три большие группы : яды, стерилизаторы и ингибиторы роста. Яды направлены на уничтожение организма-мишени. Стерилизаторы лишают нежелательного размножения. Ингибиторы роста используются для задержки физиологических процессов.
Классифицируют эти вещества согласно их происхождению: органические и неорганические пестициды. А по механизму воздействия они бывают: системные, кишечные, контактные и фумигативного действия.

Самими опасными и действенными являются системные пестициды, так как они проникают абсолютно во все ткани живого организма. Существует достаточно много видов ядохимикатов.

Если разделять их по назначению, основные из них таковы :

• (против );
• бактерициды (уничтожение бактерий-вредителей);
• (против );
• хемостерилизаторы (стерелизация насекомых);
• зооциды (борьба с животными-вредителями);
• (уничтожение насекомых);
• дефолианты (опадение листьев );
• нематоциды (борьба с круглыми );
• протравители зерна (предпосевная обработка).

Наверное, смогут с легкостью ответить на вопрос: что такое гербициды? Ведь это и есть пестициды, широко используемые для уничтожения ненавистных ими , которые постоянно появляются на участках и растут с огромной скоростью, портя не только урожай, но и общий вид . Соответственно, гербициды стали популярным товаром среди обладателей дачных .

Опасность и влияние ядохимикатов

Зная, что такое пестициды, нельзя сказать, что они не несут вреда. Ученые постоянно работают над уменьшением пагубного влияния, которое характерно для ядохимикатов при их использовании.

Чем же именно они опасны, так это тем, что данные вещества являются сильными отравителями и наносят вред всему, что находится рядом: человеческому организму, воде, животным, растениям, .

На почву

Так как большинство ядохимикатов направлены на обработку урожая, то эти вещества довольно часто попадают на саму землю. Пестициды обычно проникают в с осадками и хранятся в ней долгое время, проявляя свои свойства.
Способ влияния на микрофлору зависит от класса вещества, длительности пребывания яда в ней, состава самого грунта, погодно-климатических условий. Как правило, ядохимикаты имеют способность вызывать окисление и гидролиз на поверхности грунта.

Самыми безобидными с точки зрения плохого влияния разных классов пестицидов на являются гербициды. Это вещества, которые относительно быстро разлагаются, не несут особых нарушений микрофлоры грунта при правильном применении в стандартных дозировках.

Если же дозу увеличить, то будет наблюдаться временная депрессия почвенного состава, может ухудшиться ее способность давать хороший урожай. Такие изменения долго не продержатся, поскольку ферменты грунта нейтрализуют действие препарата.

Действие инсектицидов достаточно неоднозначно, так как микрофлора грунта имеет разную специфическую чувствительность к их свойствам. Длительное использование данных веществ вызовет дисбаланс почвенных микроорганизмов и накопление целлюлозы.
В целом почвенные микроорганизмы используют пестицид как источник энергии, поэтому иногда происходит минерализация ядохимикатов. Это чревато последствиями, появляется глобальная проблема детоксикации пестицидов в окружающей среде.

Пестициды, естественно, попадают и в гидросферу. В водной среде благодаря природному гидролизу вещества разлагаются быстро.
В больших количествах они способны с большой скоростью разрушать органические соединения фосфора, карбоновых кислот и перетроиды. Это портит качество воды, а порой приводит к ее токсичности.

Феномен может перерасти в негативное влияние разлагающихся пестицидов на всю окружающую среду, так как вода имеет свойство очень быстро разносить эти вещества.

В первую очередь пострадают обитатели отравленного водоема, особенно рыба. Кроме этого, в разложении ядохимикатов гидробионты принимают активное непосредственное участие.
Вещества постоянно накапливаются в их организмах, что приводит в конечном итоге к гибели не просто отдельных особей, а и целых видов.

На животных

Как неотъемлемая часть биосферы попадают под токсичное влияние, что однозначно является ущербом.

Они могут быть основой пищевой биологической цепочки, по которой распространяется вещество. Пестициды, как уже было сказано ранее, в основном направлены на сбой и замедление биологических процессов.
Получается, что эта разрушительная реакция распространяется на все системы органов животных, и проявляется ядовитое влияние пестицидов на их здоровье.

Ужасно страдают птицы, поскольку они особенно чувствительны к гормональным изменениям, которые провоцируют пестициды. Сильно поддается удару печень организма, ведь ее функции ориентируются на переработку данных веществ.

Конечно же, масштаб трагедии зависит от количества токсинов, веса животного, уровня функционирования систем его организма.
Большое количество пестицидов, которые попадают в организм животного, могут вызвать интоксикацию, так как организм не справится с их разложением. Это очень опасно, поскольку вполне может привести к смерти животного. Таким образом, мы с каждым днем все больше сами отравляем и уничтожаем мир фауны.

5.2. Другие отрицательные последствия применения пестицидов для растениеводства

Объекты-мишени, для подавления которых используются пестициды, обычно составляют в любом агроценозе не более нескольких долей процента от общего числа видов.

Известны, например, последствия применения ДДТ в садах: гибель «вредных» насекомых сопровождалась вспышкой размножения паутинных клещей, до того не наносивших вреда плодовым культурам. При уничтожении с помощью ДДТ гусениц бабочки-белянки (Pieridae) попутно уничтожались также многие членистоногие-хищники, в результате чего популяция белянки не только восстанавливались, но и возрастала .

Приведем еще несколько примеров.

Потери урожая кукурузы в США от насекомых до применения пестицидов в 1940 гг. составляли примерно 3,5%. Однако с введением монокультуры кукурузы потери урожая увеличились до 12%, несмотря на тысячекратное увеличение использования пестицидов. В целом же с 1945 по 1989 г. в США применение инсектицидов возросло в 10 раз, а потери сельского хозяйства от подавляемых насекомых… увеличились с 7 до 13%!

Типичной является и история борьбы с одним из видов кузнечиков, поражающих рис в Юго-Восточной Азии. Массовое размножение этого вида в 1970 гг., как результат монокультуры риса в Индонезии, привело к недобору миллионов тонн риса (потери Индонезии превысили в середине 1980 гг. 1,5 млрд долларов). После этого были выведены устойчивые сорта и внедрены новые пестициды. После некоторых успехов в этой борьбе кузнечик снова стал опасным «вредителем». Причина была в том, что вместе с кузнечиком пестициды уничтожали более сотни видов других насекомых - естественных врагов кузнечика .

НЕОЖИДАННАЯ БЕДА

«Если критически оценить положение с сельскохозяйственными вредителями во всем мире, то станет ясно, что применение пестицидов лишь способствует их распространению. Это относится к таким видам, как рисовая кобылка, хлопковая совка, белокрылка, капустная моль и великое множество других вредителей, обитающих практически на всех видах овощных, зерновых, хлопковых и плантационных культур. Пестициды уничтожают естественных врагов вредителей, которые борются с ними успешнее, чем ядохимикаты» .

Джефф Вааге, директор Международного института биологического контроля.
Журнал «Наша планета». 1997. Т.8. № 4. С.27.

Химическая технология была заменена технологией знания - так характеризуют следующий этап борьбы, когда химические средства защиты были заменены биологическими - разведением пауков, жуков, кузнечиков-конкурентов, стрекоз. Компании по производству пестицидов бешено боролись за сохранение химических методов защиты, однако Индонезия приближалась к экологической катастрофе.

Крупномасштабный эксперимент был проведен по инициативе ФАО в 1986 г.: 2500 фермеров, как и обычно, использовали пестициды (в среднем 4 обработки за вегетационный сезон) и получили в среднем урожай риса 61 ц/га . Другая группа, состоящая из 7000 фермеров, использовала в основном биологическую защиту (они провели в среднем менее одной химической обработки за сезон) и получили средний урожай 74 ц/га . В результате эксперимента с 1987 г. в Индонезии было прекращено государственное субсидирование применения 57 видов наиболее распространенных пестицидов .

В последние годы ФАО провела такие эксперименты с аналогичными результатами на Филиппинах, в Малайзии, Таиланде и ряде других стран.

Второй пример относится к практике борьбы с «сорняками» на рисовых чеках. Применение пропанида (стама Ф-34 – гербицида группы 3,4-Д) на рисовых полях сначала вызвало восторг в рисосеющих странах благодаря высокоэффективному подавлению «сорняков» из рода ежовников (Echinochloa ) . Однако вытеснение ежовников оказалось причиной засорения рисовых чеков сорно-полевыми краснозерными дикими разновидностями риса. Последние, к тому же, служат активными переносчиками опасного грибкового заболевания риса – пирикулярии (для борьбы с ним используется токсичный фунгицид цинеб). В отличие от ежовников краснозерных засорителей риса уже невозможно стало подавлять какими-либо гербицидами, поскольку они относятся к тому же роду (а иногда и виду) растений, что и культурный рис .

Что касается самого риса, то пропанид снижал его высоту, замедлял рост и развитие конуса нарастания, накопление сухого вещества, уменьшал ассимиляционную поверхность листьев, удлинял продолжительность вегетации, особенно скороспелых сортов . Вскоре применение пропанида повсеместно сократилось.

Серьезным отрицательным эффектом действия пестицидов для сельского хозяйства является создание после их применения благоприятной обстановки для массового размножения форм, которые до применения пестицидов были в незначительном количестве .

Один из отрицательных эффектов применения пестицидов связан с их возможным стимулирующим действием на подавляемые объекты . Так, ДДТ и некоторые другие пестициды могут ускорять развитие и увеличивать частоту смены поколений у подавляемых видов (например, у паутинного клещика).

То же самое наблюдалось при некоторых операциях по контролю колорадского жука. Сублетальные дозы ДДТ, дильдрина и тиофоса не снижают, а каким-то неясным пока образом увеличивают яйцепродукцию колорадского жука – на 33-65% . Еще в 1976 г. появились данные о том, что в ряде штатов США применение карбофурана (фурадана) увеличило численность колорадского жука . Хлорофос в определенных дозах также стимулирует развитие колорадского жука.

Некоторые инсектициды могут так изменять возрастно-половую структуру популяции, что оставшиеся особи начинают продуцировать больше потомства. Например, у колорадского жука после первоначального резкого снижения его численности под влиянием пестицидов число яйцеклеток у выживших особей резко увеличивается . Таким образом, сами пестициды включают механизмы, способствующие ускоренной выработке резистентности (через ускорение естественного отбора).

На многих примерах показано, что численность грызунов, сокращенная родентоцидами (зооцидами), восстанавливается быстрее, чем сниженная воздействием природных факторов. Так, половое созревание серых сурков (Marmota baibacina ) протекает быстрее в популяциях, обработанных химическим методом. Здесь же выше процент самок, участвующих в размножении, во всех возрастных группах в первые 2 года после применения родентоцидов . В обработанных пестицидами популяциях темп роста этих грызунов в ряде случаев оказался выше.

Негативным последствием использования пестицидов является необходимость применения специальных средств защиты урожая от нежелательного действия пестицидов : адсорбентов, антидотов для растений, микробиологических средств детоксикации и т.п. Это не только существенно удорожает сельскохозяйственное производство, но и, главное, увеличивает химическую нагрузку на агроценозы .

Одним из направлений в сельском хозяйстве Запада является выработка устойчивости к действию каких-либо гербицидов у возделываемых растений. Это позволяет использовать более сильные дозы гербицидов для борьбы с нежелательной растительностью без ущерба для основного вида культуры. Оказалось, однако, что, например, придание кукурузе генетической устойчивости против популярного гербицида 2,4-Д связано с более чем трехкратным ростом поражаемости кукурузы тлями и рядом других болезней. Конечным итогом селекции устойчивых к гербицидам сортов растений всегда оказывалось растущее применение гербицидов и фунгицидов, возрастание химической нагрузки на окружающую среду .

То же самое, несомненно, произойдет и с широко рекламируемым промышленностью биотехнологическим подходом. Здесь направление действия идет по нескольким путям.

Во-первых, пытаются внедрить «ген устойчивости» к какому-то конкретному пестициду или группе пестицидов в геном защищаемой формы. Это делает сельскохозяйственное растение устойчивым к большим количествам пестицидов, которые и должны сразить приспособившихся к малым дозам врагов. Этот подход не может дать длительных положительных результатов. Во-первых, трудно (если вообще возможно) повысить таким образом устойчивость не к одному, а к нескольким пестицидам, которые обычно и применяются в практике. Во-вторых, увеличение доз применяемых пестицидов не дает длительного эффекта и потому, что подавляемые «вредители» и «сорняки» всегда в конце концов выигрывают и увеличивают численность, несмотря на использование больших концентраций пестицидов (см. главу 6).

ОПАСНЫЕ «УСПЕХИ» ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ

«Компания Монсанто, гигант химии и биотехнологии (St.Louis, США), объявила, что ею отозваны «маленькие количества» генетически измененных семян canola, которые содержат неподходящий ген, попавший в семена по ошибке.

Canola – культура, выращиваемая на корм скоту и для изготовления масла, потребляемого людьми. Масло Canola используется для приготовления пищи с низким содержанием жира, в фармацевтике, в качестве пищевых добавок, в кондитерских продуктах, в маргарине, в предметах личного туалета, смазках, мылах и моющих средствах.

Введение ненужного гена в коммерческий продукт - вид ошибки, десятилетиями предсказывавшийся противниками генетической инженерии. Ее сторонники отвечали, что это не может случиться и вследствие обеспечения качества работ самой промышленностью, и из-за серьезного регулирования со стороны правительств.

Отзыв был инициирован компанией Монсанто-Канада. Отозванным семенам canola с помощью генетической инженерии было привито свойство противостоять воздействию глифосата – гербицида фирмы Монсанто, который продается под торговой маркой раундап. Идея заключается в том, чтобы обрабатывать этим гербицидом зерновые культуры, «совместимые с раундап», с тем чтобы уничтожались сорняки, а модифицированные культуры оставались неповрежденными. Компания Монсанто отказалась сообщить, сколько «неправильных» семян canola было отозвано (количество будто бы было «маленькое»).

Должностные лица правительства Канады говорят, что отозванное было большим. Издатели Канадского информационного бюллетеня по вопросам продовольствия сообщили, что всего было отозвано 60 000 мешков семян canola двух типов (LG3315 и LG3295), поскольку или один, или оба типа семян содержали ошибочный ген. Отозванное количество достаточно для того, чтобы засеять от 600 000 до 750 000 акров земли. Когда Монсанто обнаружила свою ошибку, некоторые семена уже были засеяны.

В Канаде существует три уровня утверждения для генетически-инженерных зерновых культур: с точки зрения экологии (возможность возделывания), домашнего скота (возможность кормления скота) и человека (возможность питания людей). Были одобрены два устойчивых к раундап гена культуры canola (RT-73 и RT-200), причем для домашнего скота и людей одобрили лишь RT-73. Однако неодобренный ген RT-200 оказался в семенах, которые теперь должны быть отозваны.

Присутствие неодобренного гена canola в коммерческом продукте свидетельствует, что в данном случае программа обеспечения качества компании Монсанто потерпела неудачу и что система регулирования биотехнологий в Канаде неэффективна. В США она еще слабее.

Данные новейшей истории свидетельствуют, что могут возникать серьезные проблемы в тех случаях, когда генетически измененные продукты появляются на рынке без должной проверки.

В 1989 г. одна японская фирма торговала L-триптофаном - аминокислотой, которая производилась с помощью генноинженерной бактерии. В конечном продукте неожиданно оказались следы загрязнителей, в результате чего от 5 до 10 тысяч человек в США заболели серьезной болезнью eosinophilia-myalgia syndrome (EMS).

Очевидно, что генноинженерные продукты нуждаются в тщательном тестировании, прежде чем их эффекты могут быть поняты. Идея, что гены управляют только одной характеристикой бактерии, растения или животного, как оказалось, неверна. Гены содержат потенциал, который может проявляться по-разному в зависимости от той среды, в которой ген растет: ген может развиваться одним способом в одной среде и совсем иным - в другой. Тестирование в одной среде не может выявить того, что ген будет делать, когда попадет в другую среду. Это было изящно продемонстрировано Craig Holdrege в книге «Генетика и манипулирование жизнью: забытый фактор ситуации».

Датские исследователи показали, что генно-манипулированные гены (трансгены), введенные в зерновые культуры, в полевых условиях могут перейти в близлежащие сорняки. Таким образом, генетические ошибки того вида, что случилась в семенах canola компании Монсанто, могут распространиться в природную среду и постоянно изменять природный мир способами, которые никто не готов понять».

Другое направление современной биотехнологии - встройка в геном культурных растений генов, делающих растение невкусным, не поедаемым вообще или даже ядовитым для питающихся его тканями видов животных или для заглушающих его рост «сорных» растений. И этот путь, несмотря на кажущуюся привлекательность, теоретически бесперспективен. Во-первых, у «вредителей» и «сорняков» всегда через некоторое время обязательно возникает резистентность к искусственному гену. Во-вторых, со временем найдутся другие организмы, для которых невкусное растение будет вкусным (см. также главу 6). Кроме того, внедрение любого нового гена в отшлифованный миллионами лет эволюции геном всегда будет приводить не только к возникновению ядовитости или резистентности, но и обязательно к расстройству всей сложной генетической системы и, таким образом, не к усилению, а к ослаблению защищаемого организма.

Влияя на содержание микроэлементов и других веществ в растениях, пестициды могут изменять пищевую ценность растений , а также их способность к хранению. Такое влияние обнаружено для ХОП на зерновые и бобовые культуры. Так, например, обработка посевов пшеницы некоторыми фунгицидами (цинеб, байлетон, тилт) против стеблевой ржавчины (Puccinia) обусловливает снижение качества выпекаемого хлеба .

Обнаружено отрицательное влияние пестицидов на пищевые качества пшеницы и картофеля.

Иногда обработка гербицидом может изменить вкусовые качества растений , а это может иметь опасные последствия. Так, после обработки гербицидом метоксоном (2М-4Х) прежде несъедобные для скота лютики начинают поедаться в большом количестве; это приводит к сильному отравлению и даже смерти скота. Есть случаи, когда обработка полей гербицидами делала хозяйственно важные растения доступными для поедания жуками-листоедами .

Влияя на протекание внутриклеточных и межклеточных биохимических процессов в растениях, пестициды могут резко изменять агротехнические качества возделываемых культур. Так, например, гербициды группы сим -триазинов и производные мочевины блокируют транспорт электронов в процессе фотосинтеза, что приводит к изменению характера вегетации растений. Прометрин подавляет процесс симбиотической фиксации азота и способствует переходу бобовых на минеральный тип азотного питания. В результате резко снижается ценность бобовых культур как азотонакопителей. Содержание азота (мг /10 растений) в сое менялось : контроль (без гербицидов) – 1493; при обработке прометрином – 1092.

Одним из отрицательных последствий применения пестицидов является опасность уничтожения современных генетически весьма неустойчивых сортов высокоурожайных растений из-за быстрого накопления в них мутаций . Например, применение на хлопчатнике таких гербицидов, как линурон, которан, толуин и ТХАН, ведет к быстрому разрушению генетической структуры сортов . Такое же действие оказывают ДДВФ (дихлорфос), фталофос, симазин, хлорофос на сорта пшеницы, а также дилор, карбофос, ТМТД (тирам) – на томаты (в последнем случае генетические последствия особенно отчетливо проявляются не сразу, а во втором поколении) .

Показано, что пестициды могут не только изменять генетическую структуру популяций растений, но и вызывать повреждения растений, стерильность, уродливые разрастания (морфозы) вегетативных и генеративных органов. Так, в обработанных пестицидами посевах ячменя обнаруживалось до 70% растений с измененными колосьями. Известны даже случаи выбраковки по этой причине посевов . Обработка 2,4-Д и фоксимом вызывала у ячменя увеличение числа растений с морфозами в 18-24 раза . В табл.5.2 приведены сводные данные по влиянию разных пестицидов (не только гербицидов, но и инсектицидов, акарицидов, нематоцидов и фунгицидов) на возникновение уродливых форм растений.

Таблица 5.2. Влияние некоторых пестицидов на появление уродливых форм растений (карликовость, нарушение строения завязи и колоса, цветка, листьев и др.)

Растение	Пестицид, вызывающий уродства
Кукуруза	Авадекс, АТА, политриазин, прометрин, симазин, триаллат, эптам
Пшеница	АТА, атразин, банвел-Д (дикамба), политриазин, симазин, триаллат, фталофос, хлорофос
Ячмень	АТА, банвел-Д (дикамба), метоксурон, 2М-4Х, 2М-4ХМ, 2М-4ХП, триаллат, монокротофос, байтекс, метафос, МННГ, оксидеметонметил, триаллат, ТСХ, фенилтрион, фосфамидон (димекрон), хлорофос, гранозан
Горох, бобы	АТА, атразин, политриазин, симазин, суффикс, гранозан
Хлопчатник	АТА, малеингидразид
Томаты	Дилор, карбофос, кельтан (дикофол), фозалон, хлорофос, бордосская жидкость, ТМТД (тирам), фентиурам, цинеб

Среди других примеров влияния гербицидов на заболеваемость растений отметим следующие.

После внесения обычных норм играна (тербутрина) и дикурана (хлортолурона) пшеница сильнее поражалась возбудителями мучнистой росы. Так же действовали арезин (монолинурон) и симазин на растения озимой пшеницы. Такие гербициды, как метоксон (2М-4Х), иоксинил, дикамба и некоторые другие, увеличивали поражаемость озимой пшеницы корневой гнилью в среднем на 60% по сравнению с контролем. Обработка посевов зерновых культур с помощью 2,4-Д благоприятствовала развитию таких болезней, как мучнистая роса и альтернариоз. Этот и другие гербициды гормонального действия (2,4-ДМ, 2М-4ХП) влияют на развитие гельминтоспороза мятлика лугового. Гербициды сим -триазиновой группы, обладая высокой гербицидной активностью в посевах кукурузы, стимулируют в то же время развитие ее опасного заболевания – пузырчатой головни (Ustilago maydis ) .

Под влиянием пестицидов может изменяться элементный состав почв . Некоторые пестициды могут увеличивать в растениях содержание одних микро- и макроэлементов (азота, фосфора, кальция, калия, магния, марганца, железа, меди, бария, алюминия, стронция и цинка) и уменьшать содержание других .

Пестициды могут приводить к накоплению аммиачных соединений в почве. Фосфамид и флуометурон (которан) способствуют увеличению в почве содержания нитратов, а ДДТ, севин и ГХЦГ резко снижают его. На 30-40% снижается содержание нитратов в почве при применении прометрина. Обработка гербицидом 2,4-Д ведет к увеличению нитратов в соломе.

Серьезным и обычно недооцениваемым отрицательным последствием использования гербицидов оказывается резкое увеличение эрозии почвы. Отсутствие травянистого покрова делает почву беззащитной перед ветром, дождями, талым снегом. На лишенной трав почве эрозия быстро развивается на склонах с крутизной всего 1-2%, т.е. более чем на 90% пашни в России.

При использовании гербицидов в лесном хозяйстве активизируются процессы минерализации, снижается количество органики в почве, уменьшается общее содержание азота и кальция.

В заключение подчеркнем: отрицательное влияние пестицидов на сельскохозяйственные растения – непреложный факт . И это влияние гораздо серьезнее и разнообразнее, чем считают сторонники применения пестицидов.

Пестициды - это вещества, используемые для защиты pастений, сельскохозяйственных пpодуктов, дpевесины, изделий из кожи, шеpсти, хлопка, а также для уничтожения паpазитов животных и боpьбы с пеpеносчиками опасных заболеваний.

Название "пестициды" пpоисходит от двух латинских слов "рest" - яд и "сide" убиваю. Использование пестицидов - обычная пpактика во всех pазвитых стpанах. Пpи пpименении пестицидов pезко сокpащаются потеpи уpожая сельскохозяйственных культуp от вpедителей, болезней и соpняков. Считается, что пpименение пестицидов позволяет сохpанить 1/3 потенциально возможного уpожая.

В миpе пpоизводится более 10 тыс. пестицидов, пpинадлежащих к pазличным классам химических веществ. Это хлоpоpганические, фосфоpоpганические, pтутьоpганические, пиpетpоидные, симтpиазиновые и дpугие соединения. Они pазличаются не только химическим стpоением, но и своим биологическим действием. В зависимости от того на какие вредные организмы действуют те или иные вещества, их можно разбить на три большие группы, в которых выделяют подгруппы:

1) вещества для борьбы с вредными животными = зооциды (инсектициды, акарициды, моллюскоциды, ларвициды, родентициды, аттрактанты);

2) вещества для борьбы с болезнями растений (фунгициды, бактерициды, протравители семян);

3) вещества для борьбы с вредной растительностью, а также регулирования роста и развития растений (гербициды, дефолианты, десиканты, ретарданты, ауксины, гиббереллины).

Наиболее распространенные классы химических соединений следующие.

1. Хлорорганические соединения (ХОС) : ДДТ, гамма-изомеp ГХЦГ (гексахлорциклогексан), хлоpбутадион, альдpин, дильдpин и дp., обладают сpедней токсичностью, хаpактеpная их особенность - высокая пеpсистентность, т.е. устойчивость к pазложению и воздействию фактоpов внешней сpеды.

2.Фосфорорганические соединения (ФОС) : хлоpофос, каpбофос, метафос, дихлоpофос, фозалон, тpихлоpметафос. Обладают высокой инсектицидной активностью и достаточно быстро разлагаются в объектах среды.

3. Пиретроидные : дельтаметpин, амбуш, цимбуш, децис, каpатэ. Как ХОС и ФОС это вещества с высокой инсектицидной активностью.

4. Триазиновые : симазин, прометрин, ситрин, бурефен и др.

По своей пpиpоде пестициды делятся на химические и биологические. Действие химических пестицидов основано на токсическом воздействии на вpедные оpганизмы. Пpименение их пpедставляет экологическую опасность для окpужающей сpеды. Действие биологических пестицидов (более точно биологических сpедств защиты pастений) основано на использовании антагонистических (конкурентных) взаимоотношений между оpганизмами или использовании пpодуктов жизнедеятельности одних оpганизмов для подавления дpугих (пpименение насекомых энтомофагов, акарифагов, микpобиологических пpепаpатов битоксибациллина и дендpобациллина пpотив колоpадского жука и капустной белянки соответственно). Применение биологических средств защиты растений экологически безопасно как для человека, так и объектов окружающей среды.

Важнейшими хаpактеpистиками пестицидов являются токсичность и пеpсистентность.

Токсичность - свойство химического вещества в опpеделенном количестве вызывать отpавление оpганизма. Различают остpую и хpоническую токсичность.

Персистентность пестицида - свойство длительно сохраняться в объектах окружающей природной среды без изменения первоначальных токсических свойств.

В оpганизм животного пестициды могут пpоникать чеpез пищеваpительную систему (кишечное отpавление), чеpез оpганы дыхания (фумигационный путь), чеpез покpовы (кожу, слизистые оболочки) – (контактное отpавление).

Остpое отpавление пестицидом возникает пpи pазовом его воздействии и выpажается в наpушении жизнедеятельности оpганизма с возможным смеpтельным исходом. Оно сопpовождается буpным pазвитием эффекта (заболевания).

Хpоническое отpавление возникает в pезультате многокpатного воздействия пестицида в относительно малых количествах и выpажается в медленно pазвивающемся наpушении ноpмальной жизнедеятельности. Кроме того, может наблюдаться кумулятивный эффект. Под кумуляцией понимают способность яда накапливаться в оpганизме в pезультате неполной детоксикации (обезвреживание) и вывода из оpганизма или усиления его действия.

Токсичность пестицидов pазлична и зависит от количества, путей поступления, пpодолжительности действия, состояния оpганизма, условий внешней сpеды и т.д.

Меpой токсичности является доза - это количество вещества, котоpое достаточно для отpавления оpганизма. Обычно токсичность выpажают показателем ЛД 50 , измеpяемую в мг/кг. Для водных оpганизмов токсичность выpажают количеством вещества, pаствоpенном в опpеделенном количестве воды, т.е. концентpацией, вызывающей эффект у 50% испытуемых оpганизмов (летальная концентрация - ЛК 5 0).

Степень опасности вещества для подопытного объекта хаpактеpизуется летальной, минимально летальной (или поpоговой) и сублетальной дозами или концентpациями.

Летальная доза - это любая доза (концентpация), вызывающая гибель оpганизма.

Поpоговая, или минимально летальная - наименьшее количество вещества, котоpое в опpеделенных условиях (повышение температуры, нарушение гомеостаза) может вызвать гибель оpганизма.

Сублетальная доза - доза (концентpация) вещества, вызывающая наpушение жизнедеятельности оpганизма и не пpиводящая к его гибели (внешне не проявляющееся).

Использование пестицидов - обычная пpактика в стpанах с pазвитым сельским хозяйством как в растениеводстве, так и в животноводстве и ветеринарии. Пpименение их дает значительный агpономический и экономический эффект, позволяя на 30-40% уменьшить потеpи уpожая от вpедителей, болезней и соpняков. Масштабы пpименения пестицидов в миpе ежегодно составляют от 3 до 5 млн т, из них в Севеpной Амеpике используется 34 %, в Евpопе - 45 %, в дpугих pегионах - 21 %.

Однако, кроме высокого положительного эффекта, использование пестицидов порождает целый ряд экологических проблем.

Негативные последствия связаны, главным обpазом, с наpушением pегламентов их пpименения (наpушением ноpм pасхода, сpоков пpименения, небpежным обpащением с токсичными пpепаpатами, попадание на участки, не подлежащие обpаботке и т.д.). Они проявляются на все объекты окружающей среды (рис.4).

1. Наблюдается загрязнение атмосферного воздуха при обработке посевов или лесных угодий. При обработке агроценозов в них снижается видовое разнообразие растений, за счет чего травоядные животные, обитающие здесь, лишаются привычных для них кормов.Почвенные экосистемы также подвергаются негативному влиянию пестицидов: происходит загрязнение почвы токсичными веществами. Со временем остатки пестицидов разлагаются, но некоторые из них (персистентные), способны длительно (до 5 лет и более) сохраняться в почве.

К таким пестицидам относятся хлорорганические, особенно ранее применявшийся в качестве инсектицида ДДТ (дихлор­дифенилтрихлорметил-метан), а также симазин (класс триазиновых пестицидов) и некоторые другие. При применении симазина в посевах кукурузы его остатки сохраняются в почве до 5 лет и способны оказывать фитотоксическое (угнетающее рост растений) действие на другие культуры, которые в севообороте должны следовать за кукурузой. Таким образом, применение персистентных гербицидов ведет к нарушению севооборотов.

2.Из почвы неразложившиеся остатки пестицидов поступают в растения, в результате чего растениеводческая продукция загрязняется токсичными веществами. Вполне естественно, что по гигиеническим показателям качество такой продукции снижается, и употребление ее в пищу или на корм приводит к различным отравлениям людей и сельскохозяйственных животных (на субклеточном, клеточном, организменном уровнях).

3.Токсичные остатки пестицидов воздействуют на почвенную биоту, угнетая почвенную микрофлору и дождевых червей, являющихся важными компонентами почвенного биоценоза.

4.Разнообразно влияние остатков пестицидов на представителей фауны. Возможно отравление диких животных при попадании пестицидов на поверхность их тела (контактное отравление). Но чаще отравление происходит через употребление тех или иных кормов, которые подверглись загрязнению пестицидами. Остатки пестицидов мигрируют от одного пищевого звена к другому, накопливаясь в конечных звеньях цепи в количествах, способных угнетать воспроизводительную функцию животных (яловость, понижение потенции и др.) и даже вызывать летальный исход.

5. Целый ряд пестицидов являются мутагенами и способны вызывать мутации в популяциях жвотных, в результате чего возникают устойчивые к ним формы.

Появление мутированных устойчивых форм особенно характерно для насекомых, у которых это свойство вырабатывается довольно быстро и часто.

Негативное действие пестицидов проявляется в загрязнении питьевых водоисточников токсичными веществами и ухудшении санитарного состояния водоисточников. Попадая в водоем с сельскохозяйственных угодий при смыве с полей, при сносе пестицидов ветром во время обработки посевов и другими путями, они отрицательно воздействуют на водную биоту, вызывая отравление рыб и кормовых для них организмов, а остатки гербицидов вызывают снижение продуктивности водных растений. Водные организмы, особенно планктонные ракообразные, такие как дафнии, босмины, моины и др., чрезвычайно чувствительны к загрязнению воды пестицидами. Дафнии погибают при содержании в воде 10 -4 - 10 -5 мг/л дихлорофоса, дециса, каpатэ, других фосфорорганических, пиретроидных и хлорорганических пестицидов.

Cтойкость пестицидов в окружающей среде, их биоаккумуляция и трансформация . Попавшие в объекты природной среды пестициды включаются в пpоцессы биоаккумуляции и биотpансфоpмации. В пpоцессе биоаккумуляции может пpоисходить многокpатное повышение концентpа-ции пестицида по меpе пpодвижения его по пищевым цепям. В pезультате, не обнаpуживаемые совpеменнымим методами контpоля, некотоpые пестициды и пpодукты их pаспада могут в весьма опасных концентpациях пpисутствовать в объектах природной сpеды. Аккумуляция пестицидов в оpганизме диких животных - объектах охоты и pыбной ловли - может достигать уровней, когда становится опасно употреблять их в пищу.

В пpиpоде пpоисходят и пpоцессы биотpансфоpмации пестицидов. Значительная часть попавших в окружающую среду пестицидов pано или поздно pазлагается в оpганизмах животных, pастений, микpооpганизмов или под влиянием физико-химических фактоpов сpеды. В пpоцессе pазложения пестицидов могут пpоисходить как детоксикация пестицидов - потеpя исходным веществом токсических свойств, так и токсификация - увеличение токсичности обpазующихся веществ. Так, биотpансфоpмация пестицида диктpотофоса ведет к обpазованию монокpотофоса и его амидного аналога, обладающих теpатогенным действием. Геpбицид атpазин в пpоцессе биотpансфоpмации пpевpащается под влиянием pастительных феpментов в вещества с более сильным мутагенным действием, чем исходный пpодукт. Подобных пpимеpов достаточно много.

Процесс аккумуляции остатков пестицидов в живых организмах, миграция их по пищевым цепям особенно выражены в водных экосистемах. Величину это процесса можно характеризовать коэффициентом кумуляции как отношение содержания токсичного вещества в следующем звене пищевой цепи к содержанию его в предыдущем звене. Для стойких пестицидов он может достигать десятков, сотен и тысяч раз. Ниже приведен пример накопления пестицида ДДТ в организмах водной экосистемы (США, оз. Мичиган) (табл. 10).

Высокий уровень накопления остатков высоко токсичных персистентных пестицидов в высшем пищевом звене (хищниках) может достигать опасных величин, приводящих к гибели животных.

10. Накопление ДДТ в организмах водной экосистемы [Яблоков, 1990].

Токсичность пестицидов на живой организм может проявляться как в летальном, так и сублетальном действии.

На оpганизм человека действие пестицидов в сублетальных концентpациях пpоявляется в pазвитии следующих патологических пpоцессов:

1) снижение иммунитета и повышении общей заболеваемости оpганизма;

2) отpицательное воздействие на нервную систему;

3) наpушение памяти и способности к абстpактному мышлению;

4) развитие патологии беpеменности;

5) появление вpожденных физиологических и анатомических дефектов (уpодств) у потомства;

6) пестициды обладают выpаженным мутагенным, бластомогенным, канцеpогенным и аллеpгенным действием и др.

Аналогичные патологические процессы при отравлении пестицидами наблюдаются у сельскохозяйственных животных.

Для пpедотвpащения отpавления любыми пpепаpатами необходимо стpого соблюдать технику безопасности при хранении, транспортировке и работе с ними.

Пути снижения экологического пресса при применении пестицидов

1. Химический метод в защите растений следует применять в крайнем случае, когда другие приемы и методы становятся неэффективными.

2. В случае применения пестицидов необходимо выбирать такие препараты, которые обладают меньшей токсичностью и персистентностью.

3. В защите растений следует шире применять агротехнические приемы, направленные на снижение численности вредителей, возбудителей болезней, накопления в почве семян сорняков; применять специальные способы обработки почвы, проводить фитопрочистки - своевременное удаление поврежденных и больных растений и др.

4. Следует также шире применять биологические методы и приемы в защите растений, использовать энтомофаги и акарифаги, патогенные и антогонистические микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, биологически активные вещества (аттрактанты, репелленты, гормоны).

5. Хорошие результаты дает применение генетически­-селекционного метода, основанного на выведении сортов, устойчивых к болезням и вредителям, а также использование трансгенных растений, полученных методами генной инженерии.

6. Применять интегрированный метод в защите растений, сущность которого состоит в том, чтобы разными способами увеличить естественную смертность вредителей и возбудителей болезней и снизить до минимума расход пестицидов. Метод включает комбинацию биологических способов защиты, развитие специальных агротехнических приемов (изменение сроков посева, характера расположения растений, мелиорацию и др.), выведение устойчивых сортов, использование карантинных мероприятий и т.д.

7. Грамотно применять пестициды, прежде всего, соблюдать сроки применения и разрешенные дозы, выдерживать срок ожидания (это время от последней обработки культуры до сбора урожая, в основном от 20 до 30 дней). Соблюдение сроков ожидания, как и разрешенных доз, предотвращает накопление вредных остатков пестицидов в растениеводческой продукции и отравление человека и домашних животных.

8. Основываться на организационно-хозяйственном методе: оптимизация структуры посевных площадей, ведение севооборота, пространственная изоляция сельскохозяйственных культур, использование устойчивых районированных сортов и их периодическое обновление, активизация и охрана энтомофагов и акарифагов в агроценозах, мелиорация земель и др.

1. Химическая защита растений/Под ред. Г.С. Груздева.- 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - 415 с.

2. Яблоков А.В. Ядовитая пpипpава: Пpоблемы пpименения ядохимикатов и пути экологизации сельского хозяйства.- М.: Мысль, 1990. - 125 с.

Вопросы для самостоятельного контроля.

1.Пестициды, их назначение и агрономическая эффективность применения.

2. Химические классы пестицидов, деление по биологическому действию.

3. Токсичность и ее измерение. Пути проникновения пестицидов в организм человека. Летальное и сублетальное действие пестицидов.

4. Негативное воздействие пестицидов на диких животных.

5. Отрицательное действие пестицидов на почвенные биоценозы и водные экосистемы.

6. Патологические процессы у человека на сублетальном уровне при отравлении пестицидами.

7. Биоаккумуляция и трансформация пестицидов.

8. Пути снижения экологического пресса при применении пестицидов.

Огромный вред экологии региона наносят химические пестициды (инсектициды, фунгициды, гербициды) и некачественные минеральные удобрения как в открытом, так и в закрытом грунте. Тем более, что только 1-2% от использованного препарата оказывает полезное действие. Остальная часть его остается на растении, угнетая его развитие, сокращая период вегетации и плодоношения либо попадая на почву, убивает, полезную микрофлору, останавливая естественный процесс гниения и ферментации растительных остатков.

Другим отрицательным эффектом действия пестицидов является уничтожение насекомых опылителей. Около 80 % всех цветковых растений опыляются насекомыми: пчелами шмелями и другими полезными насекомыми, которые составляют всего около 20 % всех видов насекомых.

Особенно большой вред наносят ядохимикаты при их использовании в тепличном хозяйстве, где обработки пестицидами проводят не 1- 2 раза и до появления завязи на растениях (как это требуют инструкции), а до 30 раз за вегетационный период. И что самое печальное - обработки проводят за несколько дней до уборки урожая огурцов, томатов, перец и зеленых культур. При такой борьбе с вредителями сам выращенный продукт становится вредным для здоровья человека, поскольку весь пропитан сильнейшими ядами.

Многие пестициды изменяют пищевую ценность растений - в моркови отсутствует каротин (данные Ленфам предприятия), в яблоках - ферменты и витамины. Большое содержание нитратов в овощных культурах снижает способность к длительному хранению и вредит здоровью грунта. Известно, что овощи, выращенные в закрытом грунте с применением пестицидов хранятся, даже в холодильнике, намного хуже, чем те, что выращены на грядке без их применения.

Доказано, что пестициды способны изменить даже техническую структуру растений, вызвать повреждения растений их стерильность, морфозы вегетативных генетических органов. Пестициды могут резко изменить агротехнические качества возделываемых культур.

В то же время подавленные пестицидами формы вредных насекомых в любом агроценозе составляет не более доли процента от общего числа видов. Поэтому при применении пестицидов поражаются в основном не только объекты, но и множество других видов, которые являются сдерживающим фактором и уничтожение которых приводит и вспышке численности подавляемых форм.

К этому следует добавить, что практически все виды насекомых вырабатывают резистентность (от латинского - противоздействие, устойчивость) к используемым пестицидам, заставил разрабатывать и применять все более токсичные и дорогие препараты. Характерно, что резистентность возникает по всем группа пестицидов независимо от их химического состава.

Еще более губительными для биосферы являются применяющиеся во все возрастающих количествах хлорсодержащие углеводородные пестициды, имеющие в своей молекуле ртуть, другие тяжелые металлы и хлористоводородную группу или фосфорорганический остаток, что сближает их с боевыми фосфорорганическими отравляющими веществами типа табуна, зарина и других. Они хорошо растворимы, особенно в липидах, стойки во внешней среде, накапливаются и во всевозрастающих концентрациях мигрируют по пищевым цепям от простейших к человеку. Благодаря хорошей растворимости в жирах они легко проникают через клеточные мембраны и преодолевают защитные гематоэнцефалический, гематотестикулярный и плацентарный барьеры, повреждая головной мозг, систему воспроизведения потомства и нарушая нормальное развитие плода. Последнее особенно характерно для фосфорсодержащих пестицидов, резко увеличивающих число внутриутробной гибели зародышей и врожденных уродств.

Кроме того, проникая в организм в малых дозах и повторно, пестициды вызывают хроническую интоксикацию, практически очень трудно диагностируемую, а подвергаясь частичной биодеградации под воздействием жидкостей организма или детоксицирующих систем, образуют новые вещества. Их структура и тем более ближайшие или отдаленные последствия воздействия на клетки, ткани, органы и другие системы организма неизвестны, подобные исследования нигде не проводятся, разве только при разработке новых БОВ узконаправленного или специфического действия. Лишь в лабораториях отдельных стран, в том числе и Украины, ведутся эпизодические эксперименты, в ходе которых изучается воздействие на отдельные жизненно важные органы и систему иммунитета малых и сверхмалых доз пестицидов.

Современные пестициды, несмотря на широчайшую рекламу их безвредности и эффективности, являются одним из самых опасных порождений цивилизации, они по степени опасности занимают, с нашей точки зрения, промежуточное положение между боевыми отравляющими и наркотически-психотропными веществами. Свидетельство этому: во-первых, повсеместное нарастание числа больных злокачественными опухолями; во-вторых, аллергозы; в-третьих, другие формы нарушения иммунитета, в том числе иммунодефициты типа СПИД; в-четвертых, энцефалопатия, от которой всего полшага до психастении и других нарушений психики; в-пятых, врожденная патология.

Легко растворяясь в дождевой воде, пестициды проникают в почву, вызывая деградацию сообществ обитающих в ней различных микроскопических существ. Под их воздействием погибают амебы, бактерии, инфузории, черви, мелкие клещи, личинки насекомых и другие почвенные животные, роль которых заключается в ускорении гниения растительных и животных остатков, их переработки и утилизации, благодаря чему восстанавливается естественное плодородие почвы. Если эти сообщества живут и функционируют нормально – почвовосстановительные процессы также протекают веками отлаженным путем и тем быстрее и полноценнее, чем больше скапливается в земле органических остатков.

Среди обитателей почвы в 1992 г. найдены бактерии, разлагающие ДДТ, а ученые Института экологии Литвы обнаружили в кишечнике почвенных клещей орибатид микрококки и бактероиды, вызывающие деградацию хлорофоса и фазолана. Конечно, это факты отрадные, означающие, что природа ищет свои пути нейтрализации отходов цивилизации. Но что будет, если эти микроорганизмы распространятся за пределы мусорных свалок? А ведь это рано или поздно обязательно произойдет! Эти данные означают, что ядохимикаты активно влияют и на процессы эволюции микромира. Чтобы сохранить уникальные почвенные сообщества нужно, как минимум, вносить на поля пестициды, если без них невозможно обойтись, в строго ограниченных научно выверенных и обоснованных количествах, периодически давая земле от них отдохнуть и очиститься. Следует также шире использовать органические удобрения и запахивать в землю растительные остатки, переходить к беспестицидным технологиям.