Журнал ФЕРМЕР
» » » Химический метод борьбы с вредными организмами
Предложить свою тему

Химический метод борьбы с вредными организмами

У проблемы защиты посевов и посадок возделываемых культур от болезней, вредителей и сорняков длительная и поучительная история. Возможно, все началось с каких-то ритуальных процессии или танцев вокруг небольших клочков земли, засеянных зернами, от которых пытались отогнать прожорливых насекомых. Доподлинно известно, что со времен второго легендарного царя Нуми древние римляне устраивали ежегодные празднества в честь божества Робиго, который якобы защищал посевы, сады и виноградники от вредителей. Однако, особенно не надеясь на милость равнодушных к человеческим бедам богов, древние римляне использовали против насекомых и болезней растений пепел, навоз, серу и даже готовили сложные смеси. Сера, как средство борьбы с вредными организмами дошла до наших дней.
Имеются сообщения Гомера (1000 лет до н.э.) о применении серы как отпугивателя насекомых и Алиния (70 лет до н.э.) о мышьяке как средстве, убивающем вредителей. По-видимому, первые практические рекомендации по борьбе с болезнями были разработаны в 460 г. до н.э. Демокритом. Плиний старший рекомендовал высыпать зерно, покрытое «черной пылью» (головней), в сосуды с вином с добавлением толченых листьев кипариса. В средние века церковь пыталась в судебном порядке «защитить» крестьян от нашествий насекомых-вредителей и возбудителей болезней растений. С сорняками человек ведет непрерывную борьбу с тех пор, как стал заниматься обработкой почвы. Однако принятые меры не приносили желаемого успеха. И люди обращались к богам, шли в церковь за помощью. Церковники пытались даже в судебном порядке защищать крестьян от нашествий насекомых-вредителей и болезней растений. С 1479 по 1481 годы в Швейцарии судили майских жуков, а в 1585 году – вредителей виноградников. И хотя «преступники» были приговорены к изгнанию и преданы анафеме, посевы и виноградники погибали.
Хроники 800-летней давности сообщают, что средневековые садовники и аптекари, пытаясь получить плоды с необыкновенным ароматом, вкусом и цветом, вводили под кору деревьев или в просверленные в стволе отверстия пряности, краски, лекарства от различных болезней и даже мышьяк, о чем упоминает в своих записях Леонардо да Винчи. Этими плодами флорентийские вельможи в зависимости от ситуации или любезно угощали на пирах своих врагов, или посылали их в подарок своим друзьям. Но таким же способом крестьяне защищали деревья от вредителей, заливая в сердцевину ствола через тонкие трубочки смесь из перца, ладана и вина или жидкую ртуть, которые спасали сады от личинок древоточцев и других насекомых-вредителей.
Шло время. Накапливались знания и опыт о насекомых-вредителях, о болезнях растений, о борьбе с ними. Ученые средневековья уже могли давать практические рекомендации землевладельцам. В XVI веке появились первые сведения о грибах, что положило начало науке микологии. В XVII веке возникла наука о насекомых – энтомология и наука о грибах – микология. Таким образом, к началу XVIII века были заложены основы современной энтомологии и фитопатологии, из которых позже выделились сельскохозяйственная энтомология и сельскохозяйственная фитопатология; и зародились теоретические предпосылки химического метода борьбы: применение определенных веществ против определенных вредителей, болезней и сорняков. Хотя земледельцу всегда приходилось прибегать к тем или иным доступным ему способам защиты растений, история применения научно обоснованных мероприятий насчитывает немногим более 100 лет.
В начале XX века вплоть до 20-х годов в борьбе с вредителями в основном использовали настои и отвары растительных инсектицидов и среди них — пиретрума, производимого из цветочных головок далматской ромашки. Вслед за пиретрумом стали использовать никотин. В то же время (до 1915 года) в борьбе с болезнями доминировали препараты серы и меди.
В 1882 году француз А. Милларде, изучавший ложную мучнистую росу винограда – милдью, болезнь, завезенную из Америки, случайно открыл бордоскую жидкость. Дело было так. Некий французский виноградарь Пруст, чтобы защитить свои виноградники, растущие вдоль дороги, от набегов проказливых мальчишек и других любителей полакомиться чужим виноградом, опрыскал лозы смесью медного купороса с известью. И действительно, боясь отравиться, никто не трогал покрытых голубым налетом ягод. А. Милларде, проезжавший как-то по этой дороге, обратил внимание на другое: листья на лозах у Пруста были целехонькие, а у соседа напротив полностью осыпались. И ему пришла счастливая мысль: здоровые виноградники – результат обработки их «ядовитой» жидкостью из медного купороса и извести. Он разработал точную рецептуру этой смеси и с помощью шумной рекламы сумел организовать ее производство и широкое применение. Так была открыта бордоская жидкость – прекрасное средство против многих заболеваний растений, с неизменным успехом применяющаяся и в наши дни.
Что касается сорняков, то химическая борьба с ними началась после того, как в конце XIX века французский виноградарь Бонне заметил, что раствор сернокислой меди уничтожал полевую горчицу, но не действовал на другие растения. Затем обратили внимание и на сернокислое железо, раствор которого особенно широко применялся в Америке, где назывался «истребитель сорняков». В Германии примерно в эти же годы в борьбе с сорняками стали использовать каинит – особо обработанный и тонко размолотый порошок обычных калийных удобрений, которым удобно было опылять растения.
К концу XIX века против вредных насекомых, болезней и сорняков применялось около 40 различных препаратов, среди которых были парижская зелень, фтористый натрий, полисульфиды натрия, калия, аммония, кальция, соединения ртуть и даже серная кислота. На этом, собственно, и закончился один из этапов развития защиты растений.
Начиная с 1920-х годов выдающиеся химики Штаудингер и Рузика (Staitdinger, Ruzicka), а также Бутенандт (Butenandt) расшифровали химические структуры пиретрума и других растительных инсектицидных соединений. Химики Бартон, Прелог и Вудварт (Barton, Prelog, Woodwart) получили за подобные работы Нобелевские премии. Некоторые из упомянутых химиков изменяли структурные формулы, чтобы добиться большего эффекта действия веществ, другие искали прототипы природных структур для синтетиков с улучшенным действием (Copping, Hewitt, 1998).
К 30-м годам прошлого века было накоплено достаточно знаний по биологии насекомых, а химики научились синтезировать вещества с заранее заданными свойствами. Главной задачей стал поиск синтетических органических пестицидов. В те же годы стал использоваться ДНОК (динитроортокрезол), который в зависимости от концентрации уничтожал в местах применения почти все живые организмы, включая таких как вредители, грибные патогены и сорные растения.
Новый этап в защите растений произошел на рубеже 40-х годов прошлого века. В открытии и синтезе пестицидов произошли два значимых события; одно связано с открытием в начале 1940-х годов, во время Второй мировой войны, «гормональных гербицидов», как их тогда называли — производных феноксиуксусных кислот 2,4-Д и 2М-4Х. Эти ауксинные вещества обладали невиданной ранее выраженной селективностью и гербицидной активностью. Примененные вначале на злаковых в борьбе с горчицей полевой, они далее показали достаточно эффективное действие против двудольных сорных широколиственных растений.
Второе событие, еще более значимое, касалось открытия инсектицидных свойств ДДТ (собственно химическое вещество ДДТ — 1,1-ди (4-хлорфенил)-2,2,2-трихлорэтан — описал и получил химик Цейдлер еще в 1874 году). Инсектицидная активность ДДТ была обнаружена в 1939 году швейцарским химиком Паулем Мюллером. ДДТ эффективно действовал на многих вредителей и опасных переносчиков различных болезней домашних животных и человека и казался фантастичным препаратом. С его помощью впервые в истории остановили эпидемию брюшного тифа (людей опыливали дустом ДДТ, чтобы уничтожить переносчиков), а также почти победили человеческую малярию. В 1948 году Мюллеру за изучение инсектицидных свойств ДДТ также вручили Нобелевскую премию. С ДДТ, собственно, и началась эра синтетических пестицидов, среди которых более 20 лет преобладали хлорорганические препараты. Одновременно группа хлорорганических соединений, к которым принадлежал ДДТ, активно исследовалась. В 1942 году она была пополнена эффективным в уничтожении вредителей препаратом — гексахлорциклогексаном (ГХЦГ) и его гамма-изомером — линданом (ГХЦГ впервые был синтезирован Фарадеем в 1825 году). В те годы появление каждого подобного препарата встречалось с восторгом и сулило самые радужные перспективы – поля, стерильно чистые от вредителей, болезней и сорняков. В актив пестицидов следует внести тот факт, что их использование позволило увеличить мировой урожай почти в два раза!
До конца 1950-х годов пестициды фактически не рассматривались в качестве риска для здоровья людей и окружающей среды. Но прошло сравнительно немного времени, и специалисты стали замечать странные вещи. Примерно в 50-х годах вдруг обнаружилось, что, несмотря на все более совершенные пестициды и на огромные площади обработок, урожайность растений перестала увеличиваться, а вредителей, болезней и сорняков не становилось меньше. Более того, появились новые конкуренты человека в борьбе за урожай – насекомые, которые раньше вообще не имели значения для сельского хозяйства; болезни растений, на которые до этого не обращали внимания; сорняки, считавшиеся редкими, а иногда даже экзотическими видами. И в окружающей природе началось непонятное: птицы стали нести яйца с очень тонкой и мягкой скорлупой, в водоемах погибала рыба, все меньше становилось птиц и мелкого зверья, питающегося насекомыми, а последние, наоборот, появлялись в громадных количествах. При выяснении причин этих странных явлений было установлено, что во всем происходящем виноваты пестициды, и в первую очередь ДДТ. Оказалось, что это чудо химии, на которое возлагалось столько надежд, после истребления насекомых еще долго способно продолжать свою смертоносную работу, попадая с дождевой водой в реки, оставаясь на листьях деревьев, перемешиваясь с потоками воздуха и загрязняя все, с чем соприкасалось. ДДТ долго сохранялся в почве, при поступлении в организм животных и человека накапливался в жировой ткани и печени, выделялся с яйцами и молоком. Главным событием, повлиявшим на изменение отношения людей к применению ДДТ и других подобных пестицидов, оказалась книга Рэчел Карсон (Rachel Carson) «Безмолвная весна» («Silent Spring»), опубликованная в 1962 году. Аргументы Карсон взывали о помощи погибающим животным и были направлены в основном против ДДТ, но их влияние ощутила вся агрохимическая индустрия. Слово «пестицид» стало восприниматься как угроза человеку, большее внимание стали уделять экологическому состоянию окружающей среды.
Пикантность ситуации с пестицидами заключается в том, что от ДДТ и других подобных препаратов меньше всего пострадали … насекомые, против которых они применялись. Прошли считанные годы и более 150 видов вредителей, считавшихся чувствительными к воздействию ДДТ, приобрели к нему иммунитет. Кроме того, насекомые, выработавшие устойчивость к ДДТ, становились невосприимчивыми и к другим инсектицидам. К настоящему времени примерно 400 видов различных насекомых приобрели такое свойство, что произошло главным образом из-за их экологической пластичности, фантастической плодовитости и способности давать по нескольку поколений в год. Это явление, названное резистентностью, объясняется, прежде всего, биологическими особенностями живых организмов, среди которых всегда найдется несколько особей, устойчивых к тому или иному соединению. Установлено, что каждый вид обладает достаточным генетическим разнообразием для развития устойчивости к любому химическому веществу. Такие особи обычно выживают даже после самых эффективных обработок, и если их часто повторять одним препаратом или препаратами из одного класса химических веществ, устойчивая раса со временем станет основной частью популяции. Чтобы преодолеть «иммунитет» насекомых к пестицидам, необходимо увеличивать их дозу, а это в свою очередь усиливает опасность загрязнения окружающей среды, но никак не гарантирует успеха в борьбе с насекомыми. Пестициды подобны наркотикам – чем больше их употребляют, тем больше их требуется. Со всеми вытекающими последствиями. Особей устойчивых рас невозможно уничтожить даже 100-кратной нормой препарата, к которому они привыкли. Еще хуже кросс-резистентность, когда у вредителей возникает перекрестная устойчивость к группе соединений из разных химических классов.
Подобное можно рассказать и о болезнях растений, возбудители которых тоже вырабатывают устойчивость к фунгицидам, а не сумевших приспособиться к ним заменяют новые, не чувствительные к пестицидам, но столь же физиологически активные грибы. Как пример можно привести широкое распространение в последние годы септориозных пятнистостей зерновых культур.
С сорняками тоже не лучше. Еще совсем недавно считалось, что натриевая соль гербицида 2,4Д позволит в кратчайший срок очистить поля от осота и других широколиственных сорняков. И что же? Осот продолжает существовать, а там, где его стало меньше, появились в изобилии, например, гречишка татарская и другие подобные сорняки.
На сегодняшний день зарегистрировано более 150 фитопатогенных организмов, 50 видов сорняков и 10 видов мелких млекопитающих и нематод, устойчивых к пестицидам. С учетом же кросс-резистентности общее число зарегистрированных случаев резистентности превышает 1600. Такое привыкание живых организмов к токсичным для них веществам напоминает легенду о царе Митридате, которой приучил себя малыми дозами к мышьяку и безнаказанно пил отравленное вино на пирах со своими врагами. Но как в легенде враги искали яды для Митридата, так и сейчас химики и биологи ищут и синтезируют все новые и новые соединения, которые могли бы преодолеть это сопротивление. В мире каждые 10 минут синтезируют новое соединение и испытывают ежегодно около 10 тысяч новых пестицидов, но проблема продолжает оставаться острой. Еще сложнее проблема создания пестицидов, безопасных для человека.
 
Продолжение в следующем номере
 
Иванцова Е.А., зав. кафедрой экологии и природопользования ВолГУ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Фото Агротек.
Теги:
Статья опубликована 31-07-2017, 13:08, её прочитали 226 раз(а) и оставили 0 комментариев.
Комментарии к статье

Информация
Комментировать статьи на нашем сайте возможно только в течении 30 дней со дня публикации.