Микробиологическая борьба с вредителями

При огромном ассортименте выпускаемых химических препаратов большое значение имеет их классификация. Общее название всех препаратов, применяемых для защиты от вредных организмов — пестициды.

Пестициды (от лат. pestis — яд и caedo — убиваю), химические средства, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками, вредителями зерна и зерно — продуктов, древесины, изделий из хлопка, шерсти, кожи, с эктопаразитами домашних животных, а также с переносчиками опасных заболеваний человека и животных. В группу пестицидов включают также дефолианты и десиканты, облегчающие механизированную уборку урожая некоторых культур, регуляторы роста растений (ауксины, гиббереллины, ретарданты), добавки к краскам против обрастания морских судов ракушками.

Пестициды относятся к различным классам органических и неорганических соединений. Большинство представляет собой органические вещества, получаемые синтетическим путём. Среди них важное место принадлежит хлорорганические и фосфорорганические пестицидам, производным карбаминовой кислоты, пестицидам растительного происхождения, триазинам, производным мочевины. Из неорганических веществ важны соединения меди, серы и др. Пестициды — основа химического метода защиты растений, являющегося пока самым эффективным в борьбе с вредителями, болезнями и сорняками; способствуют значительному сокращению потерь в сельском и лесном хозяйстве, деревообрабатывающей промышленности. Затраты на их применение окупаются в 5−12 раз.

Пестициды делят на следующие основные классы (в зависимости от того, против каких вредных организмов используют): акарициды — вещества для борьбы с клещами; антифидинги — вещества, отпугивающие насекомых от растений, которыми они питаются; инсектициды — средства, уничтожающие вредных насекомых; гербициды — препараты для борьбы с нежелательной растительностью; зооциды — яды, уничтожающие вредных позвоночных (вещества для борьбы с грызунами называются родентицидами, а только с крысами — ратицидами); бактерициды, вирусоциды, фунгициды — средства для борьбы с возбудителями бактериальных, вирусных и грибных болезней растений; нематоциды — препараты, убивающие круглых червей — возбудителей нематодных болезней растений; моллюскоциды — вещества, уничтожающие вредных моллюсков (яды для борьбы с голыми слизнями называются лимацидами). К пестицидам также относят протравители семян, репелленты, средства, отпугивающие вредных насекомых, клещей, млекопитающих и птиц, аттрактанты — вещества для привлечения членистоногих с тем, чтобы их затем уничтожить или выявить локализацию или начало лета вредителей, хемостерилизаторы — препараты, которые не убивают насекомых, грызунов, клещей, но вызывают у них бесплодие.

Используемые в данное время пестициды имеют, как правило, комплексное действие. Например, протравители семян содержат одновременно фунгицид, бактерицид, инсектицид и т. д. Использование таких пестицидов позволяет сократить затраты труда на обработку. В некоторых случаях пестициды объединяют в группы в зависимости от фазы развития вредного организма, против которого они применяются. Например, овициды — яды, убивающие яйца насекомых, клещей, ларвициды — уничтожающие личинок и т. д.

По способу проникновения в организм вредителей различают кишечные пестициды, проникающие через ротовые органы и кишечник, контактные — при контакте ядов с поверхностью тела вредителей, то есть через кожные покровы, фумигантные, попадающие в организм в парообразном или газообразном состоянии через дыхательные пути, и системные, легко проникающие в ткани растений или животных и поражающие вредителей, питающихся соком растений или животных. В зависимости от скорости разложения в почве пестициды разделяют на шесть групп; с периодом распада более 18 месяцев (хлорорганические препараты, соединения селена), около 18 (триазиновые гербициды, пиклорам, диурон и некоторые др.), около 12 (производные галоидбензойных кислот и некоторые амиды кислот), до 6 (нитрилы кислот, производные арилоксиуксусных кислот, трефлан и его аналоги, нитрофенолы и др.), до 3 (производные арилкарбаминовых, алкилкарбаминовых кислот, некоторые производные мочевины и гетероциклические соединения), менее 3 месяцев (органические соединения фосфора и др.). В сельском хозяйстве предпочтительней использовать вещества, разлагающиеся за вегетационный период, на аэродромах и в борьбе с зарастанием дорог — с большей продолжительностью действия.

По токсичности для человека и теплокровных животных пестициды разделяют на 4 группы:

• 1) сильнодействующие,
• 2) высокотоксичные,
• 3) среднетоксичные
• 4) малотоксичные.

ЛД50 (наименьшая доза вещества, вызывающая смертность 50% подопытных животных) для пестицидов этих групп равна соответственно до 50, 50−200, 200−1000 и свыше 1000 мг/кг. Такое деление носит условный характер, так как токсичность пестицидов для человека и животных зависит не только от абсолютного значения смертельных доз препаратов, но и его свойств: возможности отдалённых последствий влияния пестицидов при систематическом воздействии на организм (примером служит дефолиант Оранж, который имеет значительное генетическое влияние); способности его накапливаться в организме и окружающей среде; стойкости во внешней среде; бластомогенных свойств (способность вызывать опухоли), мутагенных (влияющих на наследственность), эмбриотоксичных (влияющих на развитие плода), тератогенных (вызывающих уродства), аллергенных (обусловливающих извращённую повышенную чувствительность организма к пестицидам) и т. п.

Для уменьшения возможной опасности разработаны следующие требования к современным пестицидам:

• 1) низкая острая токсичность для человека, полезных животных и других объектов окружающей среды;
• 2) отсутствие отрицательных эффектов при длительном воздействии малых доз, в том числе мутагенного, канцерогенного и тератогенного действия (тератогенный — повреждающий зародыш);
• 3) низкая персистентность (низкая устойчивость в окружающей среде со временем разложения не более одного вегетационного периода).

Кроме того, рекомендуемые препараты должны обладать следующими свойствами:

• 1) высокая эффективность в борьбе с вредными организмами;
• 2) экономическая целесообразность использования;
• 3) доступность сырья и производства.

Механизм действия различных классов Пестициды весьма различен и изучен ещё недостаточно. Например, органические соединения фосфора и эфиры алкилкарбаминовых кислот ингибируют фермент холинэстеразу членистоногих, производные тиомочевины блокируют окислительно-восстановительные процессы в организме насекомых. В зависимости от свойств пестицида и его назначения для обработки одного гектара требуется 0,2−40 кг (чаще 0,5−2 кг) пестицида в пересчёте на активное вещество. Чтобы равномерно распределить такое небольшое количество вещества по обрабатываемой площади, их применяют в соответствующей препаративной форме. В препаративную форму, кроме самого пестицида, входят вспомогательные вещества, разбавители и эмульгаторы. Наиболее часто их используют в виде:

• 1. Смачивающиеся порошки, которые при разведении водой дают устойчивую суспензию. Они содержат действующее вещество, наполнитель, детергент и иногда некоторые вспомогательные вещества в зависимости от активности препарата. Содержание действующего вещества может колебаться от 1 до 90%.
• 2. Концентраты эмульсий, которые с водой образуют устойчивую эмульсию. Концентрат эмульсии содержит действующее вещество, растворитель, детергент и вспомогательное вещество. Содержание действующего вещества в зависимости от активности соединений может колебаться от 1 до 90%.
• 3. Дусты для опыливания. Они содержат наполнитель, действующее вещество и вспомогательные вещества, содержание действующего вещества в дустах может колебаться от 1 до 20%.
• 4. Гранулы с различной величиной частиц, содержащие действующее вещество, наполнитель, вспомогательные вещества. Величина гранул может колебаться в широких пределах в зависимости от назначения, содержание действующего вещества — от 1 до 10%.

Растворимые в воде препараты выпускаются как в твердом виде (порошок, таблетки), так и в виде водных растворов. В некоторых случаях такие препараты содержат растворимый в воде наполнитель, а также некоторые неорганические добавки типа силикагеля, легко суспендирующиеся в воде. Таблетки или гранулы содержат действующее вещество и нерастворимый в воде, но легко суспендирующийся в воде наполнитель.

• 5. Растворы в органических растворителях.
• 6. Для борьбы с грызунами используют в качестве наполнителей пищевые продукты.

Существуют и другие формы применения: аэрозоли, суспендирующиеся в воде грануляты.

При завышенных, по сравнению с официально рекомендуемыми, дозах или концентрациях пестицидов, несоответствующих способах и сроках их применения, без учёта погодных условий они могут вызывать ожог растений, снижение жизнеспособности пыльцы, гибель пестиков и значительно снижают урожай. Растения могут загрязняться пестицидами, приобретать неприятный запах и вкус (например, при использовании гексахлорана), а также накапливать пестициды на поверхности в виде ядовитых остатков, опасных для человека и животных. При систематическом применении их нередко возникает приобретённая устойчивость вредных организмов к пестицидам. Чтобы избежать выведения устойчивых рас вредителей к определённым пестицидам, необходимо иметь широкий ассортимент препаратов одного назначения и проводить плановое чередование их использования. Также для обработки полей используют смеси различных пестицидов, что не позволяет вырабатываться иммунитету у вредителей.

Влияние пестицидов на биоценозы сложно и многообразно. Оно не полностью выяснено и на данное время. Особенно значительные нарушения биоценозов отмечаются при систематическом применении стойких высокотоксичных пестицидов (главным образом инсектицидов, акарицидов). Из-за уничтожения пестицидами паразитических и хищных членистоногих нередко наблюдается массовое размножение других вредных видов насекомых и клещей. Например, массовое размножение красного плодового клеща при обработке плодовых ДДТ, отмеченное в ряде стран, в том числе и в СССР, объясняют гибелью хищных клещей тифлодромид, а кровяной тли (после применения этого же препарата) — уничтожением паразита тли — афелинуса.

Нередко можно наблюдать при неправильном использовании пестицидов отрицательное действие их на человека, а также на пчёл, шмелей и других насекомых — опылителей, на рыб (при попадании в водоёмы), птиц, диких зверей, домашних животных, а также на природу в целом. Для предупреждения возможного вредного влияния пестициды на человека и животный мир необходимо при их применении учитывать действие не только на определённого вредителя, но и на биогеоценозы и предвидеть конечные результаты проводимых мероприятий. Важно строго соблюдать контроль за остаточными количествами пестицидов в пищевых продуктах, правила по хранению, транспортировке и применению.

Применение пестицидов регламентируется во всех странах соответствующими законами, целью этого служит недопущение к обороту высокотоксичных, опасных для человека препаратов, которые недостаточно эффективны и неприемлемы по гигиене труда и гигиене питания. В связи с большим значением пестицидов для народного хозяйства их производство непрерывно возрастает. Мировое производство пестицидов составляет около 2000 тыс. т. Уменьшение масштабов применения пестицидов, учитывая побочные эффекты от их использования, возможно по мере их замены биологическими средствами.

Большинство пестицидов поступает в организм человека через органы дыхания, кожу, желудочно-кишечный тракт. Особенно опасны отравления пестицидами при обработке помещений и посевного материала. Хлорорганические пестициды обладают общим токсическим действием на организм; они обычно поражают внутренние органы (печень, почки) и нервную систему. Признаки отравления мало специфичны: общая слабость, головокружение, тошнота, раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. Большинство фосфорорганических пестицидов легко проникает в организм через кожу и обладает выраженным антихолинэстеразным действием. Признаки острого отравления ими специфичны: слюнотечение, сужение зрачков, мышечные подёргивания, судороги. При остром отравлении ртутьорганическими пестицидами наблюдаются повышенное выделение слюны, металлический вкус во рту, тошнота, иногда — рвота, понос со слизью, головные боли, обморочное состояние. Все виды работ с пестицидами проводятся с обязательным использованием средств индивидуальной защиты (спецодежды, спецобуви, респиратора, противогаза, защитных очков и т. д.). К работам с пестицидами не допускаются лица с медицинскими противопоказаниями, подростки до 18 лет, беременные и кормящие женщины. Продолжительность рабочего дня не должна превышать 6 часов, при контакте с сильнодействующими пестицидами не более 4 часов.

В настоящее время пестициды являются основными средствами защиты растений, животных и различных материалов от повреждений разнообразными организмами. Например, в России в 1992 году пришлось вести борьбу с саранчой на площади около 2 млн га, что потребовало использования военных самолетов, так как саранча за один день способна уничтожить растительность на огромных площадях. В 1995 году в Красноярском крае сибирским шелкопрядом было повреждено 600 тыс. га леса. Борьба с шелкопрядом велась с привлечением сил МЧС. Использование химических методов защиты от вредителей в нашей стране является основной. Но развивается и использование биопрепаратов. Учитывая большую работу, проводимую в области создания новых пестицидов и подбора ассортимента, можно надеяться, что будет уменьшаться вредное воздействие и увеличиваться избирательность действия пестицидов на различные живые организмы. Одним из серьезных недостатков современных препаратов, особенно инсектицидов, является приобретение нежелательными организмами резистентности (устойчивости) к применяемым препаратам, которая в настоящее время преодолевается использованием смесей пестицидов с различным механизмом действия. Использование биопрепаратов и природных врагов вредителей может привести к почти полному отказу от использования химических пестицидов, что уменьшит экологическую нагрузку на окружающую среду.