Человек прибегает к помощи пестицидов с целью сохранить выращенный ею урожай. Однако пестициды негативно влияют на окружающую среду.
Основные данные:
Большинство органических пестицидов, таких как ДДТ, диэлдрин и ендрин, в США и Европе являются запрещенными к применению. Зато сегодня используются такие безопасные вещества, как, например, малатион. Они имеют свойство в течение нескольких лет разлагаться на более безопасные соединения. Многие фермеры перешли к использованию натуральных методов борьбы с вредителями.
За помощью фермеры прибегают к их биологическим врагам. В качестве примера можно привести индонезийцев. Для борьбы с коричневыми цикадами они насадили вокруг полей круг растений, запах которых привлекает дзюрчалок. Самки дзюрчалок откладывают на них яйца, из которых появляются личинки, которые питаются цикадами. Следующая форма биологической борьбы с вредителями - введение в данном регионе новых бактерий или животных, питающихся определенным типом вредителей. Этот метод является достаточно рискованным, но также дает хорошие результаты без нарушения экологического равновесия. Натуральные средства борьбы с вредителями - эффективные и дешевле химических. Например, календула, что растет между картофельных грядок, эффективно действует на некоторых червей, поражающих картофель, поскольку это растение содержит в себе ядовитые для них вещества. Фруктовые сады можно защитить, распылив в воздухе достаточно большое количество половых аттрактантов, с помощью которых самки бабочек привлекают к себе самцов. Повышенная концентрация феромонов дезориентирует самцов.
Фермеры стараются не использовать гербициды на окраинах полей, чтобы здесь продолжали жить птицы и другие полезные животные.
Многие люди ежедневно используют опрыскиватели против мух, средства от улиток, ошейники против блох для своих любимцев, покрывают древесину специальным защитным веществом и борются с сорняками. Химические средства защиты необходимо использовать в минимальных количествах, хранить их в безопасном месте и строго соблюдать предписанную инструкцию. Необходимо четко контролировать количество средства, коорое используется, так как большие дозы вредны как для человека, так и для окружающей среды. От садовых вредителей можно избавиться естественным путем, если задействовать на участке лягушек, ежей, божьих коровок и птиц. От нежелательных гостей, в частности пернатых, спасет самая обычная сетка.
Солнышко - биологический враг тли.
ИЗВЕСТНО ЛИ ТЕБЕ, ЧТО...
- Численность центральноевропейской популяции сапсанов снизилась в 1950-1975 годах на 90% в связи с использованием пестицидов, особенно ДДТ.
- В развивающихся странах, для борьбы с вредителями используется ДДТ, который приводит к сокращению численности хищных птиц и влияет на толщину скорлупы их яиц.
- Почти 25% от совокупной массы инсектицидов в развитых странах используется для охраны комнатных и садовых растений.
- У гусениц яблоневых плодожорок выработался иммунитет к ДДТ. Кроме того, они не едят отравленную ним еду.
- Инсектицид паратион действует подобно нервно-паралитического газа, который использовался во время Второй Мировой войны. 100 миллиграммов этого вещества достаточно, чтобы убить человека.
- В общемировом масштабе использования пестицидов, к сожалению, ежегодно увеличивается на 12%. Например, в Великобритании в 1990 году еженедельно использовалось 450 тонн этих веществ.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕСТИЦИДОВ
Для борьбы с сорняками и вредителями фермеры используют гербициды и инсектициды. Наиболее опасным ядом среди пестицидов являются инсектициды. Инсектициды в наши дни используются главным образом в сельском хозяйстве. Самые ядовитые химические пестициды появились в конце 60-х годов, а самыми вредными из них считают соединения хлора и органфосфатив. Большие дозы ядохимикатов способны убить крупных животных и даже человека.
ДДТ разлагается в течение многих лет и имеет свойство постепенно накапливаться в организмах животных. В современном сельском хозяйстве уменьшается объем использования пестицидов (особенно ДДТ), но желание повысить производительность хозяйств в развивающихся странах, замедляет этот процесс.
Пестициды распыляются на большой площади. В результате применения ДДТ странствующий дрозд почти исчез.
ПОЛЯ, НЕСУЩИЕ СМЕРТЬ
В 50-х и 60-х годах на полях многих европейских стран погибли тысячи птиц. Они кормились зерном, которое было отравлено пестицидным диелрином. На земле находили тысячи голубей, зябликов, дроздов, полевых жаворонков и других певчих птиц. Ситуация повторилась в США, где птицы отравились от ДДТ.
В Великобритании произошла еще масштабнее беда. Здесь погибло огромное количество лисиц, которые ели отравленных пестицидами птиц. Сократилась численность хищных птиц, например, ястребов-перепелятников, скопин и сапсанов.
Последствия использования пестицидов ощущались еще много лет, поскольку остатки этих вещест продолжали свой страшный "крестовый поход" по естественной цепи питания. В самой печальной ситуации оказались животные, стоящие на вершине пищевой пирамиды, то есть хищники. В организме хищных птиц постепенно возрастала концентрация этого яда.
ВРЕДНОЕ ОПРЫСКИВАНИЕ
Пестициды поступают к трофической цепи и продвигаются по ней, накапливаясь в организме животных. Пчеле (1) и полевом жаворонку (2) грозит отравление пестицидами. Яд накапливается в организме лугового конька (4), который питается червями (3). На кузнечиков охотится сапсан (5) и лиса (6). Из почвы пестициды попадают в воду, накапливаются в организме личинок поденок (7) - пищи гольяна (8), головли (9) и серой цапли (10).
На американских фермах и в некоторых африканских государствах для распыления пестицидов используются самолеты, которые летят низко над землей. Иногда подобную практику можно наблюдать и в европейских странах. Таким образом химикаты распыляются на много километров, попадая за рамки полей, отравляя не только вредителей, но и птиц и даже такие хрупкие создания, как бабочки.
Во время опрыскивания плодовых деревьев под струю инсектицидов могут попасть и пчелы. Эти неутомимые труженицы погибают не сразу - их умертвляет "часовой" на входе в улей, который уже не может опознать их по запаху. Пестициды могут попасть на землю, например, когда дождь смывает их с растений. Ядовитый раствор проникает в почву, а оттуда - в каналы, ручьи и реки, текущие к морю. Рыбы, которые дышат в воде жабрами, вместе с кислородом поглощают остатки растворенных пестицидов, постепенно накапливаются в их телах. Такие рыбы не умирают от отравления, они становятся легкой добычей хищников. В организме хищной рыбы происходит быстрое накопление пестицидив и перенасыщение ими - в результате животное погибает. Рыбой питаются также некоторые млекопитающие, в результате отравления гибнут и эти животные.
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.
Многолетнее использование пестицидов на огромных сельскохо-зяйственных и лесных территориях, часто с применением авиации, привело к масштабному загрязнению окружающей среды. Более того, молекулы ядохимикатов (особенно это относится к стойким соеди-нениям) включаются в природные процессы миграции и кругово-рота веществ и разносятся вместе с атмосферными потоками на боль-шие расстояния. Например, в Антарктиде, за десятки тысяч кило-метров от зон применения, ледниковый панцирь накопил более 2000 т ДДТ. Химические вещества вместе с водным стоком с полей попада-ют в реки и озера, накапливаются в донных отложениях, поступают в Мировой океан. Но самое главное -- они включаются в экологи-ческие пищевые цепочки: из почвы попадают в воду и растения, затем -- в организмы животных и птиц, а в конечном счете -- с пищей и водой -- в организм человека. И на каждом этапе миграции они наносят вред и ущерб. Однако так как вредные насекомые со временем приспосабливаются к ядовитым свойствам этих веществ и эффективность пестицидов падает, их количество на единицу сельс-кохозяйственной продукции приходится постоянно увеличивать.
Многим, вероятно, известна история ДДТ -- пестицида, в свое время получившего чрезвычайно широкое распространение. Его со-здатель П. Мюллер был удостоен Нобелевской премии. Казалось, что ДДТ принес человечеству долгожданное освобождение от малярии, желтой лихорадки, эпидемий тифа. Однако более поздние исследования показали: последствия применения этого препарата весьма плачевны.
Чем устойчивее и токсичнее пестициды, тем серьезнее их нега-тивное воздействие на живую природу и человека. При этом устой-чивость к факторам окружающей среды (солнечный свет, кислород, микробиологические разложения и т. д., способность ядохимикатов сохраняться длительное время) в большей мере определяет их опас-ность. Пестициды на основе хлорорганических, фосфорорганических и карбаматных соединений значительно отличаются по своей стой-кости. ДЦТ -- типичное хлорорганическое соединение -- способен более 50 лет циркулировать в биосфере. Более того, продукты его разложения (например, ДДЕ) -- опасные и стойкие вещества, по-рой они более токсичны, чем исходное вещество.
Один из механизмов отрицательных последствий -- передача и концентрирование стабильных пестицидов по трофическим цепям. Устойчивые к определенным пестицидам, флора и фауна могут на-капливать их без разложения. В результате концентрация токсиканта в организме может многократно превысить исходную концентрацию его в окружающей среде. Этот процесс биологического концентри-рования имеет особенно серьезное экологическое значение в пище-вых цепях, связанных с водной средой. Классический пример био-логического концентрирования -- накопление ДДТ и препаратов
ртути в организме морских птиц. Эти птицы -- конечное звено тро-фической цепи: морская вода -- планктон -- рыба, потребляющая планктон, -- хищная рыба -- птица, питающаяся рыбой. При этом концентрация токсиканта от исходного звена (морская вода) к ко-нечному (птица) возрастает во много тысяч раз.
В 1988 г. Национальная Академия наук США опубликовала док-лад, в котором говорится, что в предстоящие 70 лет более одного миллиона американцев рискуют заболеть раком, вызванным нали-чием 28 канцерогенных пестицидов в пище.
По данным индийских ученых, злоупотребление пестицидами уже в следующем десятилетии способно спровоцировать взрыв рако-вых заболеваний и мутаций в развивающихся странах. Эти генети-ческие изменения необратимы.
Из всех химических веществ, которые поступают в организм человека с воздухом, водой, пищей, наиболее опасными считаются пестициды. Стойкие пестициды способны накапливаться в жировой ткани людей и животных, отрицательно воздействуя на нервную и сердечно-сосудистую системы.
Особенно опасны пестициды для детей. В России, в районах мас-сированного применения пестицидов, общая заболеваемость детей от шести лет (болезни кожи, пищеварительного тракта, органов ды-хания, нарушение обмена веществ, отставание в физическом разви-тии) в 4,6 раза выше, чем в районах с наименьшей химизацией. За 25 лет в 300 раз увеличились случаи аллергических заболеваний.
Поданным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно пестицидами отравляются 500 тыс. человек, более 5 тыс. -- со смер-тельный исходом.
Исследования показали, что стойкие хлорорганические пестици-ды обнаруживаются почти во всех организмах, обитающих на суше и в воде. Распространение ДЦТ имеет глобальный характер. Повсюду ДЦТ, алдрин, дилдрин, гексахлорциклогексан и другие стойкие пе-стициды содержатся в тканях птиц, млекопитающих, земноводных, пресмыкающихся, рыб, моллюсков и других обитателей суши, мор-ских и пресных вод.
Содержание пестицидов в тканях и органах живых организмов, точно так же, как и любых других загрязняющих веществ, намного больше, чем в среде обитания. Это явление характеризуется коэффи-циентом накопления (отношение концентрации в организме к кон-центрации в среде). Очень велики коэффициенты накопления у жи-вотных, обитающих в воде: у рыб -- 10--15, у моллюсков -- 25 тыс. Содержание ДЦТ в различных тканях и органах одного вида значи-тельно колеблется. Так, например, в мышцах североатлантической трески концентрация его -- 1--10 мг/кг, а в печени -- 180--1800 мг/кг.
По предложению ООН в 1998 г. была принята конвенция в рам-ках программы по охране окружающей среды, ограничивающая тор-говлю опасными веществами и пестицидами типа ДДТ, ртутных соединений и органофосфатов. В новом международной договоре при-няли участие 95 стран.
Нерациональное применение пестицидов в сельском хозяйстве приводит к их накоплению в почве, пищевых продуктах. Однако не вызывает сомнения, что повышение культуры земледелия, улучше-ние технологии внесения пестицидов, ограничение их применения в районах, близко прилегающих к водоемам, строгая дозировка при внесении в почву могут в значительной степени снизить их негатив-ное воздействие.
Загрязнение пестицидами продуктов питания. Чаще всего пищевые продукты загрязнены хлор-, фосфор- и ртутьорганическими соедине-ниями, производными карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кис-лот, бромидами. Из группы хлорорганических пестицидов в продуктах обнаружены ДДТ, ДДЕ, алдрин, дидцрин и некоторые другие, из фосфорорганических -- тиофос, карбофос и др., из карбаматов -- севин, цинеб и др. Хлорорганические пестициды находят в продуктах животного и растительного происхождения, а фосфорорганические и карбаматные соединения -- преимущественно в растениях.
Накопление стойких химических веществ в продуктах питания чаще всего связано с нарушением правил и регламента их примене-ния, с завышением рекомендуемых доз препарата, несоблюдением сроков последней обработки растений перед сбором урожая (время ожидания) и др.
Во многих случаях причиной загрязнения пестицидами фуражных культур является выращивание их в междурядьях обработанных садов.
Влияние пестицидов на биогеоценозы . Экологическая активность пестицидов зависит от характера экосистемы (целой или ее части), а также от физико-химических свойств используемых препаратов. Пести-цидами могут обрабатывать внутренний водоем, используемый для разведения рыбы, земельный участок, на котором выращивается урожай, лесные насаждения, луга, животную или растительную популяцию.
Как уже отмечалось, неблагоприятное воздействие пестицидов в решающей степени зависит от физико-химических свойств. Длительное время в сельском хозяйстве в качестве химических средств защиты растений применялись главным образом неорганические пестициды, содержащие мышьяк, фтор, ртуть, обладающие чрезвычайно высо-кой токсичностью. Применяли их с большими предосторожностями и в ограниченном количестве. Вместе с тем пестициды этого класса не обладают способностью накапливаться в организме и довольно быстро разлагаются в условиях внешней среды.
Более значительные нарушения в биогеоценозах отмечаются при систематическом применении стойких высокотоксичных пестицидов, главным образом хлорорганических соединений, особенно препаратов ДДТ и ГХЦГ. Эти препараты, как уже отмечалось, плохо разлагаются в воде и почве, обладают способностью накапливаться в растениях, организме животных и поэтому оказывают существен-ное воздействие на многие стороны биогеоценозов.
Пестициды, обладая определенной устойчивостью, не только накапливаются в почве, воде, продуктах питания, но и участвуют в круговороте веществ.
Отрицательные последствия, связанные с пестицидами, обусловлены, главным образом, разрушением биогеоценозов, в которых само существование и численность отдельных видов животных тесно связаны между собой. Пестицид, уничтожая вредителя, разрушает связи, благодаря которым численность данного вредителя поддерживалась в естественных условиях на определённом уровне. Если у такого вредителя возникает устойчивость к применяемым препаратам, то происходит вспышка (массовое развитие), поскольку связи, сдерживающие этот процесс либо разорваны, либо ослаблены.
Характеризуя возможные ситуации, связанные с применением пестицидов, следует помнить, что они всегда отрицательно влияют на обитателей почв, жизнедеятельность которых лежит в основе поддержания почвенного плодородия. В частности, пестициды (особенно медьсодержащие) угнетают процесс нитрификации. Известны случаи, когда в результате чрезмерной химической нагрузки на почву доминирующее положение в ней занимали фитопатогенные микроорганизмы. При интенсивном использовании пестицидов отмечается стерилизация почвы.
Гербициды воздействуют на микробоценоз, нарушая гомеостаз (устойчивое колебание вокруг определенного среднего уровня численности отдельных групп или активности метаболических процессов) , вызывая стресс (обратимая депрессия, или временное угнетение жизнедеятельности) , изменяя резистентность и индуцируя смену доминантных форм, а также обуславливая репрессии (необратимые реакции) .
Если микробиологическая деятельность восстанавливается в течение 60 сут. после воздействия, то реакция микробоценоза считается обратимой; если ингибирование определенных форм микроорганизмов не менее чем на 50% сохраняется до конца вегетационного периода, реакция считается необратимой.
При использовании гербицидов на фоне отсутствия или слабого развития травяного покрова многократно увеличивает вероятность развития процессов эрозии почвы.
Вода - основной компонент биосферы и незаменимый фактор существования биоты – является главным транспортным средством для пестицидов. Почвенные и грунтовые воды, внутренние водоемы и водотоки, а затем и Мировой океан при наличии определенных условий становятся конечными пунктами сосредоточения токсикантов.
Регулярное применение в больших количествах стойких липофильных пестицидов на обширных территориях непременно становится причиной загрязнения водоемов. Токсиканты перемещаются с жидкими и твердыми стоками.
Загрязнение поверхностных вод пестицидами происходит из-за прямого поступление в результате аварий, а так же при нарушении правил транспортировки и хранения препаратов, при сносе аэрозолей или паров пестицидов в процессе их применения, в процессе стока поверхностных или дренажных вод с угодий, обработанных пестицидами. Мировая практика применения пестицидов свидетельствует, что пестициды несут в себе потенциальную опасность.
Нетоксичных пестицидов для человека нет.
Любой пестицид будучи внедренным в экосистему, неизбежно вызывает в ней глубокие изменения. Вследствие этого можно констатировать следующее:
ü для пестицидов характерен широкий диапазон токсического действия на живое вещество биосферы;
ü пестициды токсичны для человека и животных;
ü пестициды всегда применяются против популяций;
ü действие пестицидов не зависит от плотности популяции, но их применяют только тогда, когда численность популяции объекта подавления достигает высоких значений;
ü руководствуясь ошибочным пониманием надежности обработки полей, угодий, акваторий, как правило, преднамеренно расходуют значительно большее количество препаратов, чем необходимо для уничтожения вредителей;
ü остаточные количества пестицидов аккумулируются и биоконцентрируются в пищевых (трофических) цепях;
ü имеет место вынос остаточных количеств пестицидов за пределы обрабатываемых территорий;
ü появляются резистентные к пестицидам формы вредных организмов;
ü гибнут некоторые полезные организмы и происходят глубокие нарушения взаимосвязей в биоценозах;
ü возрастает вероятность отдаленных последствий, связанных с патологическим и генетическим действием ряда препаратов на биоту.
Поиски максимальной продуктивности сельскохозяйственных земель во многих развитых странах уже привели к пересыщению почв химическими удобрениями, что угрожает не только здоровью человека, но подвергает опасности и стабильность агроэкосистем.
Нарушение круговорота органических веществ на обрабатываемых площадях ставит под угрозу сохранение плодородия земель на длительный период. Внося в почву удобрения, человек перестал во имя «рентабельности» или в связи с дефицитом возвращать в культивируемые земли гумус в виде органических удобрений, который обеспечивал их плодородие. Недостаток гумуса нарушает структуру почв, поскольку при этом наносится невосполнимый ущерб поглощающему глинисто-перегнойному комплексу, благодаря которому питательные элементы становятся доступными для растений. Современная цивилизация в результате применения удобрений способствовала нарушению биогеохимических круговоротов, в том числе круговорота азота и фосфора. Осознание этого явления приводит к логическому выводу о необходимости крайне ограниченного использования химических удобрений на лесных землях.
Лесоводы в достаточной мере владеют экологическими приемами сохранения и повышения плодородия лесных почв - это смена пород, оптимизация структуры породного состава и густота насаждений, использование порубочных остатков, люпинизация, использование торфяных запасов. Применение же химических удобрений на лесных площадях, где это необходимо, целесообразно ограничить территориями лесных питомников и плантаций.
Среди видов загрязняющих веществ особое место занимают пестициды. Их вносят в естественную среду для уничтожения вредных, с точки зрения человека, насекомых, грибной инфекции, грызунов, а также сорной травянистой и древесной растительности. Необычайный успех пестицидов объясняется большой эффективностью их воздействия и резким снижением затрат ручного труда и технических средств в сельском и лесном хозяйствах. Современные пестициды являются органическими синтезированными веществами, которые делят в зависимости от назначения на следующие категории: инсектициды (предназначены для уничтожения вредных насекомых); фунгициды (служат для борьбы с фитопатогенными грибами); гербициды (позволяют уничтожать сорную травянистую растительность); арборициды (служат для уничтожения нежелательной древесно-кустарниковой растительности); родентициды (употребляют против грызунов и др.).
Инсектициды по происхождению разделяют на три основные группы: минеральные вещества, инсектициды растительного происхождения и синтезированные вещества, которые в настоящее время употребляются чаще других. Современные синтезированные инсектициды делятся на 5 основных групп: хлорорганические, фосфорорганические, карбаматы, пиретроиды и гормоноподобные инсектициды.
Хлорорганические инсектициды получают путем хлорирования ароматических или гетероциклических жидких углеводородов (например, терпенов). Органофосфаты - это сложные эфиры различных спиртов ортофосфорной кислоты или одной из ее производных - тиофосфорной. Карбаматные инсектициды - это, как правило, сложные эфиры N-метилкарбаминовой кислоты. Пиретроидные соединения представляют собой искусственно полученные аналоги широко известного природного инсектицида пиретрина, содержащегося в далматской ромашке. Действующим веществом димилина является дифтор-бензурон-1-(4-хлорфенил)-3 (2,6-дифторбензол) мочевина.
Все они в достаточной степени токсичны и способны вызывать быстрое отравление насекомых, поскольку совершенно свободно проходят через их кутикулярный покров, а также воздействуют через пищевой тракт при попадании туда с пищей; хорошо испаряющиеся инсектициды поражают насекомых через дыхательные пути. Ряд инсектицидов (системные), проникая в соки растений через листья и корневые системы, могут делать эти соки токсичными для колющих насекомых - клопов, тлей, щитовок, клещей. В настоящее время большое внимание исследователей и практиков защиты растений в СССР и за рубежом привлекают инсектициды на основе синтетических пиретроидных соединений и препараты гормоноподобного действия, из которых наиболее изучен димилин. Эти препараты отличаются от других исключительно высокой инсектицидностью, эффективны в малых дозах; по мнению испытателей, они мало токсичны для млекопитающих, экологически толерантны (устойчивы) и считаются наиболее совершенными и перспективными из современных химических средств борьбы с насекомыми. Специфика действия гормоноподобных соединений заключается в способности блокировать метаморфоз насекомого. К этой группе инсектицидов - ингибиторов синтеза хитина у насекомых принадлежит препарат димилин. Своеобразное действие димилина позволяет применять его против многих насекомых, резистентных к фосфорорганическим, карбаматным и хлорорганическим инсектицидам. В СССР димилин испытывался в основном из расчета 10-25 г/га действующего вещества для защиты сосновых и дубовых насаждений от группы наиболее обычных для этих пород филлофагов. Смертность при авиационном применении препарата составила 90-100 %. Отмечено также, что применение небольших доз димилина (2,5-5 г/га д. в.) в качестве добавки к бактериальным препаратам повышает эффективность последних, особенно в борьбе с устойчивыми популяциями вредных насекомых, что очень важно для защиты лесов, в которых запрещено использование химических средств при обычных нормах расхода.
Фунгициды применяются против инфекционного полегания хвойных, снежного и обыкновенного шютте сосны, шютте лиственницы, корневой губки сосны, мучнистой росы дуба, ржавчины сосны, лиственницы, пихты, тополя, осины, березы, ивы и др., парши тополя и осины, некрозно-раковых болезней лиственных и хвойных пород, сосудистого микоза, соснового вертуна, цитоспороза тополя и осины, язвенного рака ивы и др.
Самые старые из известных фунгицидов (соли меди, сера и ряд минеральных соединений серы) в настоящее время хотя и не потеряли своего значения, но уже в значительной мере замещаются органическими соединениями.
Гербициды объединяют большую группу химических веществ, применяемых для уничтожения нежелательной (сорной) растительности. Гербициды, уничтожающие древесную растительность, относятся к арборицидам. Известно свыше 1000 соединений с гербицидными свойствами, однако на практике их используется около 250, Различают гербициды сплошного действия и избирательного (селективные); деление это условно, так как результат воздействия зависит от концентрации, норм расхода и условий применения. Контактные гербициды, попадая на растения, вызывают местное отравление тканей, а системные, передвигаясь по сосудам растений, вызывают общее отравление.
Стремясь предупредить нежелательную смену пород и таким образом повысить производительность древостоев, в последние десятилетия в некоторых районах нашей страны начали использовать арборициды с целью изменить состав молодняков в пользу хвойных пород. Дефицит рабочей силы провоцирует лесоводов на применение арборицидов. Обработка насаждений арборицидами проводится обычно с помощью авиации и, как правило, на значительных площадях. Химический уход за составом в лиственно-хвойных молодняках, с лесоводственной точки зрения, создает специфические условия среды, характеризующиеся усилением солнечной радиации, увеличением амплитуды суточных колебаний температуры приземного слоя воздуха и влажности, обогащением почв гумусом и доступными формами NPK, изменением живого напочвенного покрова в пользу светолюбивых видов, а в сырых условиях обитания в пользу политрихума и сфагнума. На достаточно богатых почвах изменение всей совокупности условий среды в молодняках после интенсивного химического ухода крайне неблагоприятно для последующего семенного возобновления хвойных и лиственных пород.
Применение химических и биологических средств защиты растений от вредителей и болезней в лесах СССР строго лимитируется. Госкомлесом СССР периодически публикуются списки разрешенных для применения в лесном хозяйстве препаратов. Они служат официальным документом, устанавливающим на определенный срок основные регламенты использования пестицидов для защиты растений от вредителей и болезней. Последний список со сроком действия с 1986 по 1990 г. содержит 105 наименований, среди них инсектицидов - 49, фунгицидов - 20, протравителей (по существу также фунгицидов) - 13, биопрепаратов - 18, антибиотиков для предпосевной обработки семян и полегания сеянцев - 3, феромонов для надзора и борьбы с короедом типографом - 2. Кроме того, в период действия основного списка ежегодно будет устанавливаться дополнительный перечень средств защиты растений, а также вноситься необходимые изменения в регламент применения рекомендованных препаратов.
Списки утверждаются Госкомлесом СССР после согласования их с заместителем Главного государственного санитарного врача СССР, Государственной комиссией по химическим средствам борьбы с вредителями и болезнями растений и сорняками, Главным управлением по охране и воспроизводству рыбных запасов и регулированию рыболовства Минрыбхоза СССР, Главным управлением ветеринарии Госагропрома СССР, Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии. Чем вызвана такая строгость, выразившаяся в подключении большого количества ответственных государственных инстанций? Дело в том, что пестицид, каким бы он ни был, неизбежно вызывает глубокие изменения всей экосистемы, в которую его внедрили. Его действие никогда не бывает однозначным, что вытекает из совокупности следующих свойств пестицидов.
1. В большинстве случаев пестициды имеют широкий спектр токсического воздействия как на виды растений, так и на виды животных. Таким образом, названия инсектициды, фунгициды, гербициды и др. порой вводят в заблуждение, так как не дают представления о реальном воздействии этих веществ.
2. Пестициды очень токсичны для теплокровных и пойкилотермных позвоночных.
3. Пестициды воздействуют на все живые организмы.
4. Действие пестицидов не зависит от плотности популяции, но их употребляют только тогда, когда численность вредителя достигает большого значения, т. е. их применение зависит от плотности.
5. Как правило, используют значительно большее количество пестицидов, чем необходимо для уничтожения вредителя; преднамеренные излишки обработки допускаются обычно в целях «надежности».
6. Обрабатываемые пестицидами площади в современном мире весьма значительны, что заставляет предполагать негативные последствия их применения (угроза здоровью людей и стабильности экосистем планеты).
7. Многие пестициды могут сохраняться в почве месяцами и в течение многих лет. Их стабильность чревата различными последствиями, которые еще больше усугубляют проблемы, связанные с этим видом загрязнения. Пестициды распространяются далеко за пределы обрабатываемых площадей. Даже при использовании наименее летучих компонентов более 50 % активных веществ в момент воздействия переходит в атмосферу.
Согласно систематике, различают две категории форм воздействия пестицидов .
Первая категория - демоэкологическая, она выражается совокупностью воздействий на уровне популяций отдельных видов, чувствительных к какому-либо фйтосанитарному веществу. В этой категории различают ряд эффектов. Первый эффект, когда последствия применения пестицида сказываются незамедлительно. Пестицид является экологическим фактором, независимым от плотности популяции, т. е. какой бы ни была численность популяции, занимающей определенную территорию, данная концентрация пестицидов вызовет одинаковый процент смертности в популяции. Другие эффекты характеризуются замедленным действием. Например, есть пестициды, обладающие свойством накапливаться в пищевой цепи до тех пор, пока животное (пищевой объект хищника) не достигает критического порога, с которого начинается хроническая интоксикация. И наконец, третий демоэкологический эффект характеризуется не столь явной, но не менее вредной формой влияния пестицидов на биологические виды, которая выражается в уменьшении их биотического потенциала, т. е. в снижении плодовитости или полном бесплодии.
Последствия загрязнения пестицидами, особенно биоценотические, изучены еще недостаточно. Сведения, которыми располагает каждое лесное предприятие, основываясь на собственном опыте, ограничиваются чаще всего видами, против и в защиту которых проводились обработки, т. е. определяется только целенаправленный положительный или отрицательный эффект, который, по существу, не дает полного представления о негативных последствиях применения пестицидов. А они огромны! Применение пестицидов на больших площадях всякий раз вызывает ощутимые потрясения структуры лесной экосистемы вплоть до нарушений биологического равновесия. И как это непарадоксально, нередко оно проявляется в увеличении численности той популяции, против которой проводили борьбу.
Обработка инсектицидами может стимулировать размножение других видов с аналогичной специализацией, в том числе и тех, которые не считались прежде массовыми видами, но теперь заняли освободившиеся экологические ниши. Примером могут служить пяденицы-шелкопряды, вспышки массового размножения которых имели место в 60-70-х гг. в ряде районов, где ежегодно проводились авиахимобработки против обычных массовых видов.
Инсектициды убивают не только насекомых-филлофагов или кровососущих, но и в такой же степени, если не в большей, насекомых опылителей и энтомофагов, без которых не может нормально существовать растительность, в том числе и та, ради которой применялись обработки. Так как обрабатываются, строго говоря, не вредители, а экосистемы, то смертность вредителя нередко уравновешивается смертностью полезных видов. Изучение влияния хлорорганических и фосфорорганических соединений на энтомофауну дубрав показало, что оба соединения вызывают гибель сотен видов насекомых. Фосфорорганические соединения, которые чаще других применялись в лесном хозяйстве, отрицательно влияют на фауну позвоночных животных. Например, даже малые дозы фосфорорганических соединений (0,6 кг/га действующего вещества) при обработке насаждений в штилевую погоду могут вызывать гибель птиц, рептилий и мелких млекопитающих.
В последнее время все чаще стали сталкиваться с аналогичными явлениями и при применении фунгицидов. Многие грибы - возбудители заболеваний проявляют резистентность к тем или иным фунгицидам.
Инсектициды и фунгициды могут снижать эффективность фотосинтеза у обрабатываемых растений вследствие загрязнения поверхности листьев, засорения устьиц и нарушения физиологических процессов в листьях. Физиологическое воздействие на листья оказывает, например, бордоская жидкость, уменьшение фотосинтеза вызывает фракция растворимой меди. Особой способностью к подавлению фотосинтеза обладают инсектициды на масляной основе.
Все пестициды очень токсичны. Сложные последствия, вызываемые их массовым применением в сельском и лесном хозяйствах, все более настоятельно требуют поиска более совершенных из них, а также совершенствования машин и технологии обработок в направлений снижения доз, постепенной замены пестицидов биологическими средствами защиты растений.
Лесные предприятия посредством совершенствования агротехники выращивания устойчивых насаждений должны стремиться к умеренному использованию инсектицидов и жесткому ограничению применения гербицидов и арборицидов на лесных площадях.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
