Устойчивость некоторых вредителей к ядохимикатам

Устойчивость некоторых вредителей к ядохимикатам

Устойчивость некоторых вредителей к ядохимикатам

1. Понятие ядохимикатов

Пестициды (лат. pestis - зараза и лат. caedo - убиваю) (сельскохозяйственные ядохимикаты)- химические средства, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками, вредителями зерна и зернопродуктов, древесины, изделий из хлопка, шерсти, кожи, с эктопаразитами домашних животных, а также с переносчиками опасных заболеваний человека и животных. Пестициды объединяют следующие группы таких веществ: гербициды, уничтожающие сорняки, инсектициды, уничтожающие насекомых-вредителей, фунгициды, уничтожающие патогенные грибы, зооциды, уничтожающие вредных теплокровных животных и т. д. Большая часть пестицидов - это яды, отравляющие организмы-мишени, но к ним относят также стерилизаторы (вещества, вызывающие бесплодие) и ингибиторы роста.

Пестициды относятся к ингибиторам (отравителям) ферментов (биологических катализаторов). Под действием пестицидов часть биологических реакций перестаёт протекать и это позволяет: бороться с болезнями (антибиотики), дольше хранить пищу (консерванты), уничтожать насекомых (инсектициды), уничтожать сорняки (гербициды).

Пестициды применяются главным образом в сельском хозяйстве, хотя их используют также для защиты запасов продовольствия, древесины и других природных продуктов. Во многих странах с помощью пестицидов ведётся химическая борьба с вредителями лесов, а также переносчиками заболеваний человека и домашних животных (например с малярийными комарами).

Страны члены НАТО до сих пор не отказались от применения пестицидов в качестве химического оружия. Пестициды применялись странами членами НАТО, как химическое оружие, во Вьетнаме и ряде других государств.

Эффективность. Пестициды различаются по своей специфичности, то есть по диапазону поражаемых ими организмов. ДДТ, например, характеризуется широким спектром действия, убивая многие виды животных. У пиримикарба спектр действия намного уже - он действует на тлей и двукрылых, но не влияет на жуков и многих других насекомых. Аналогичным образом, далапон губит однодольные растения, но щадит двудольные, а гербициды на основе феноксиуксусной кислоты характеризуются прямо противоположным действием.

Применение пестицидов широкого спектра действия чревато «возрождением» вредителей, то есть появлением их после обработки в большем, чем до неё, количестве. Это обусловлено тем, что препарат убивает не только вредителей, но и хищников, уничтожавших их.

Хороший пример такого рода - использование ДДТ для борьбы с гусеницами репной белянки, или просто репницы (Pieris rapae), паразитирующей на брюссельской капусте. Сначала обработки ДДТ давали заметный эффект, но постепенно обилие вредителей стало даже выше, чем на контрольных (не опрыскиваемых) участках. Разница была даже более выраженной при повторных применениях ДДТ для «подавления» новых вспышек численности вредителя. Анализ агроэкосистемы показал, что концентрация пестицида в листьях, которые объедают гусеницы, быстро снижается за счёт общего роста зелёных частей капусты. Однако уровень ядохимиката в почве остаётся высоким, особенно если в неё запахиваются послеуборочные остатки растений. В результате гусеницы, вылупляющиеся из яиц, отложенных на листья после обработки, страдают слабо, зато численность их главных врагов - жужелиц (Harpalus rufipes) и сенокосцев (Phalangium opilio) - снижается. Меньше страдая от хищников, вредители существенно повышают свои шансы на выживание, что не компенсируется даже ядохимикатом. Дальнейшее его применение только ухудшает ситуацию. Зачастую хищники страдают от пестицидов сильнее, чем растительноядные вредители. Всё дело в том, что численность популяции хищников изначально бывает меньшей, и следовательно, хищники более уязвимы и медленнее восстанавливают свою численность после поражения.

. Устойчивость к ядохимикатам

пестицид вредитель ядохимикат насекомое

На некоторых насекомых определенные ядохимикаты вообще не действуют. Они обладают по отношению к ним природным иммунитетом, какой, например, божья коровка Epilachna varivestris или саранчовое Melanoplus femurrubrum имеют к ДДТ. У различных членистоногих в результате многолетнего интенсивного применения одного и того же ядохимиката возникли устойчивые штаммы. Это явление было отмечено уже раньше в Северной Америке по отношению к щитовкам после обработки парами синильной кислоты (HCN) и у яблонной плодожорки по отношению к, мышьяково-кислому свинцу. Однако особенно актуальной эта проблема стала после применения инсектицидов с синтетически-органической основой. Сначала у важных в санитарном отношении насекомых, таких, как мухи, комары, блохи, клопы (Cimex), вши и тараканы, а затем и у сельскохозяйственных вредителей - Anthonomus, Carpocapsa, Grapholita, Hylemyia, Psila, Plutella, Pieris, Erythroneura - после повторного применения хлорированных углеводородов, в первую очередь ДДТ, было отмечено ослабление, а затем и полное прекращение действия этих ядохимикатов. При этом дело заключалось не в привычке к инсектицидам в смысле постепенной модификации, а в устойчивости, выработанной в результате естественного отбора особей с генетически закрепленной устойчивостью к ядохимикатам. Дело в том, что исходные популяции соответствующих видов содержали животных с различной восприимчивостью к ядам. Более восприимчивые погибали, а доля устойчивых возрастала от поколения к поколению. Этот процесс отбора происходит в первых поколениях еще сравнительно медленно, но позднее гораздо быстрее. За высокой устойчивостью по отношению к одному единственному инсектициду - хлорированному углеводороду - довольно быстро вырабатывается сопротивляемость и к другим инсектицидам, так что появляются поливалентно-устойчивые штаммы. Многосторонняя устойчивость может выработаться, в конце концов, даже против таких неодинаковых ядов, как хлорированный углеводород и сложный эфир тиофосфорной кислоты. Если такие устойчивые штаммы длительное время не соприкасаются с инсектицидами, то их устойчивость ослабевает, и в результате отбора вновь появляются чувствительные к ядам особи. Само собой разумеется, устойчивость вырабатывается не только у фитофагов, но также в равной степени и у их врагов. Это наблюдалось, например, в опытах с браконидой Macrocentrus ancylivorus, важным паразитом восточной персиковой плодожорки (Grapholita molesta). Ее покрывали ежедневно в течение трех минут слоем ДДТ. Уже через 4 месяца доля устойчивых особей возросла с 30 до 80%. Это снова позволило вести химическую борьбу с плодожоркой без ущерба для ее паразитов.

Можно различать этологическую и физиологическую устойчивость к ядохимикатам. Первая развивается, если отдельные особи популяции, благодаря особым наследуемым привычкам, избегают поглощения ядов. У яблонной плодожорки уже по отношению к мышьяку было отмечено, что ее устойчивые гусеницы, вгрызаясь в яблоки, избегали налета инсектицидов или удаляли это пятно и только после этого начинали есть расположенные под ними не отравленные ткани. Такое же поведение выработалось и по отношению к ДДТ, благодаря тому, что выживали те из гусениц, которые не слишком долго ползали по яблоку перед тем как вгрызаться в него. Гораздо более обычна физиологическая устойчивость, основанная на способности противостоять яду, попавшему в организм, благодаря биохимическим процессам и обезвреживать его. Такая устойчивость была уже установлена у многих насекомых и клещей. Помимо этого, известную роль в этих процессах могут играть и факторы внешней среды (например, характер питания).

Устойчивость по отношению к HCN, токсафену и к производным соединениям диенового синтеза также основывается на физиологическом механизме разложения (отчасти иного порядка) и на защитных реакциях организма. У насекомых, устойчивых к сложным эфирам фосфорной кислоты, были обнаружены разлагающие ферменты, которые гидролизуют определенные группы сложных эфиров фосфорной кислоты. Появление таких ферментов (оксон-эстераз), вместо «али-эстеразы» у восприимчивых к ядохимикатам животных, обусловлено изменением одного единственного гена.

Устойчивые к ядохимикатам членистоногие могут иногда отличаться по жизнеспособности от своих исходных, чувствительных штаммов. Устойчивость к сложным эфирам фосфорной кислоты у паутинного клеща Tetranychus urticae одновременно снижает его способность переносить повышенные нагрузки. С повышением температуры в неблагоприятную сторону у устойчивых к ядам особей по сравнению с неустойчивыми быстрее уменьшается яйцепродуктивность; смертность в период развития возрастает; хуже переносится недостаток пищи. Кроме того, параллельно с ростом ядоустойчивости утрачивается способность к диапаузированию. Поэтому не исключено, что именно нейросекреторной системе принадлежит основное значение во всех процессах, поскольку она регулирует диапаузу, численность потомства, липоидный и жировой обмен, потребление кислорода и ферментные системы.

Литература

1. Тишлер В. Сельскохозяйственная экология. М., Колос, 1971.

. Основы общей и сельскохозяйственной экологии: Ю. А. Захваткин - Санкт-Петербург, Мир, 2003 г.- 360 с.

. Лекции по экологии: О. В. Богданкевич - Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2002 г.- 208 с.

. Общая экология: М. В. Гальперин - Санкт-Петербург, Форум, Инфра-М, 2007 г.- 336 с.