 |
ТЕМА 23. Экологические последствия использования средств защиты растений.
|
|
|
|
Цель – познакомить студентов с химическими средствами защиты растений – пестицидами и влиянием их на окружающую природную среду и здоровье человека.
Задачи. 1.Рассмотреть основные признаки, по которым классифицируют пестициды.
2.Разъяснить в чем заключается потенциальная опасность использования пестицидов.
3.Познакомить с перспективами использования биологического метода защиты растений.
Краткая теория вопроса.
Уже более столетия пестициды играют важную роль в борьбе с возбудителями болезней, вредителями и сорной растительностью. Необходимость такой борьбы обусловлена тем, что в современном мировом земледелии потенциальные потери урожая составляют от 23,9 до 46,4% (Соколов и др., 1994).
По разным оценкам в последние годы в мире используется более 1000 соединений, на основе которых выпускаются десятки тысяч препаративных форм пестицидов. Обычно пестициды классифицируют в зависимости от их целевого назначения (задание 1).
Также пестициды могут быть классифицированы по химическим признакам. Наиболее распространенные:
- хлорорганические пестициды – галоидопроизводные полициклических и ароматических углеводородов, углеводородов алифатического ряда;
- фосфорорганические пестициды – сложные эфиры фосфорных кислот;
- карбаматы – производные карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот;
- азотсодержащие пестициды – производные мочевины, гуанидина, фенола.
Подавляющее число пестицидов – кумулятивные яды, токсичное действие которых зависит не только от концентрации, но и длительности воздействия.
В результате биотрансформации наряду с детоксикацией пестицидов имеет место и токсификация, то есть образуются вещества с еще более ядовитыми свойствами.
|
|
|
По токсичности для человека и теплокровных животных пестициды делятся на:
-сильнодействующие – ЛД50 до 50 мг/кг живой массы (летальная доза, вызывающая гибель 50% организмов) – бромистый метил,глифтор…;
-высокотоксичные – ЛД50 до 200 мг/кг – базудин, метафос…;
-среднетоксичные – ЛД50 до 1000 мг/кг – медный купорос, полихом, рамрод…;
-малотоксичные – ЛД50 более 1000 мг/кг – бордоская жидкость, витавакс, диален, сера, неорон…
По устойчивости к разложению в почве пестициды делят на:
-очень стойкие (время разложения на нетоксичные компоненты составляет свыше 2 лет);
-стойкие (от полугода до 2 лет);
-умеренно стойкие (до 6 месяцев);
-малостойкие (1 мес.).
По степени комплексного воздействия на организм пестициды подразделяют на четыре класса:
I – чрезвычайно опасные; II – высокоопасные; III – умеренно опасные; IV – малоопасные.
Разработана шкала экотоксикологической оценки пестицидов, включающая систему критериев, среди которых токсиколого-гигиенические, экотоксикологические (коэффициент избирательности действия) и эколого-агрохимические – персистентность в почве (месяцы), миграция по почвенному профилю (см), транслокация в культурные растения, фитотоксическое действие через почву, реакция на действие инсоляции.
Мировая практика применения пестицидов свидетельствует о том, что они несут в себе потенциальную опасность. Нетоксичных для человека пестицидов нет. При определенных условиях, связанных в первую очередь с теми или иными нарушениями регламентов, правил хранения и применения препаратов, существует вероятность аллергенных, канцерогенных, мутагенных и др. воздействий на живые организмы, отравлений их сильнодействующими веществами.
Действие пестицидов никогда не бывает однозначным. Исходя из присущей всем пестицидам совокупности свойств, можно констатировать следующее негативное их влияние на окружающую природную среду и здоровье людей и животных:
|
|
|
-как правило, для пестицидов характерен широкий диапазон токсического действия на живое вещество биосферы;
-подавляемые формы в любом агроценозе составляют не более доли процента от общего числа видов (в биосфере максимум 0,5%); при применении же пестицидов поражаются не только объекты подавления, но и множество других видов, не являющихся мишенями действия, в том числе естественные враги и паразиты подавляемых форм. В результате происходят глубокие нарушения взаимосвязей в биоценозах;
-руководствуясь ошибочным пониманием надежности обработки полей, угодий, акваторий, как правило, преднамеренно расходуют значительно большее количество препаратов, чем необходимо для уничтожения вредителя. При этом остатки пестицидов аккумулируются и биоконцентрируются в трофических цепях, выносятся за пределы обрабатываемой территории;
-появляются новые резистентные к пестицидам конкуренты человека в борьбе за урожай: насекомые, которые раньше не имели значения для сельского хозяйства; болезни растений, на которые раньше не обращали внимания; сорняки, считавшиеся редкими, а иногда даже экзотическими видами;
-возрастает вероятность отдаленных последствий, связанных с патологическим и генетическим действием ряда препаратов на биоту;
Пестициды могут приводить к образованию злокачественных опухолей у человека. Примерно 70% применяемых соединений попадает в организм человека с мясом, молоком и яйцами, а 30% - с растительной пищей.
Критерием оценки содержания пестицидов является ПДК или ДОК. В разных странах эти нормативы неодинаковы, что затрудняет обмен продовольствием. Основная причина таких различий – использование разных методов определения остаточных количеств препаратов и продуктов их распада.
Наиболее часто в пищевых продуктах содержатся остатки дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) и изомеров гексахлорциклогексана (ГХЦН). Растения по степени накопления остаточных количеств хлорорганических пестицидов (ХОП) в продуктивных органах располагаются в следующем порядке: морковь > петрушка > картофель > свекла > многолетние травы > томат > кукуруза > капуста белокочанная.
|
|
|
Фосфорорганические пестициды практически не накапливаются в продуктах питания.
В состав пестицидов комплексного действия в качестве микропримеси входят супертоксиканты – диоксины. Угрозу человечеству от этой группы веществ можно сравнить с последствиями ядерного оружия. Диоксины концентрируются наиболее активно в организме рыб и дойных коров. В России установлены максимально допустимые концентрации диоксинов: для пищевых продуктов – 0,036 нг/кг, для молока – 5,2 и для рыбы – 8,8 нг/кг (Федоров, 1993).
Из-за наличия диоксинов в пестицидах, особенно в хлорорганических, в некоторых странах (Италия, Россия, США, Швеция) запрещено использование гербицида на основе 2,4,5-Т. В Канаде запрещено применение гербицидов на основе 2,4-Д. В других государствах вопрос решается путем регулирования ассортимента и совершенствования технологии производства.
По своей сути химизация сельского хозяйства представляет собой активное вмешательство человека в круговорот веществ в природе.
Основное направление биологического метода - использование полезных насекомых и клещей (энтомофагов) в борьбе с вредными. Энтомофаги представлены в природе хищниками и паразитами. Хищники (божьи коровки, златоглазки, жужелицы, мухи-журчалки, муравьи) ведут активный образ жизни, питаются особями одного или чаще нескольких видов вредителей. Паразиты живут до достижения взрослой стадии внутри или на теле одной особи вредителя и питаются ею (перепончатокрылые насекомые: трихограммы, бракониды, теленомусы, энкарзии, ихневмониды и др., и мухи – тахины и др.).
Биологические средства начали использовать для защиты растений и от болезней. Так, на основе изучения гиперпаразита мучнистой росы огурца создан биопрепарат против этого опасного заболевания. Разрабатываются приемы использования ряда авирулентных штаммов бактерий и грибов против различных корневых гнилей, ржавчины и мучнистой росы зерновых и других культур. Исследуется возможность использования биологических методов в борьбе с сорной растительностью (горчаком розовым, амброзией, повиликой, заразихами). Перспективно использование против сорняков специальных растительноядных насекомых (гербифагов).
|
|
|
Комплексный подход к защите сельскохозяйственных растений от вредителей, болезней, сорных растений послужил основой для создания интегрированной системы защиты растений – совместное использование всех доступных форм подавления вредного организма, включая механические, физические, биологические, биоценотические, агротехнические, химические способы борьбы и регулирования численности вредного вида.
ЗАДАНИЕ 1. Заполните таблицу 1:
1.Классификация пестицидов в зависимости от их целевого назначения
| Пестициды | Назначение |
| Гербициды | |
| Инсектициды | |
| Фунгициды | |
| Родентициды (зооциды) | |
| Альгициды | |
| Бактерициды | |
| Дефолианты | |
| Десиканты | |
| Ретарданты |
(для борьбы с: бактериями и бактериальными болезнями расте
ний; грибковыми заболеваниями растений и различными грибами; грызунами; сорными растениями; вредными насекомыми; для торможения роста растений и повышения устойчивости стеблей против полегания; для уничтожения водорослей и сорной растительности в водоемах; для удаления листьев и ботвы; для подсушивания листьев перед уборкой).
ЗАДАНИЕ 2.Нарисуйте и проанализируйте схему миграции и биоконцентрации хлорорганических соединений в пищевых цепях:
Вода Планктон Рыбы – птицы
водоросли
Птицы
ХОС Дикие животные Человек
 | |||||
 |  | ||||
Растения Грудное молоко
Сельскохозяйственные животные,
мясо, яйца, молоко и продукты
его переработки Новорожденные
ЗАДАНИЕ 3. Используя теоретический материал, заполните
таблицу 2:
2.Разнообразие подходов к классификации пестицидов
| Признаки | Классификация |
| По химическим признакам | |
| По токсичности для человека и теплокровных животных | |
| По устойчивости к разложению в почве | |
| По степени комплексного воздействия на организм |
ЗАДАНИЕ 4.Нередко использование пестицидов против сельскохозяйственных вредителей на следующий год вызывает еще большую вспышку их численности. Это связано с тем, что пестициды (подберите ответ):
а) слабоядовиты для вредителей; б) усиливают репродуктивные способности вредителей; в) подавляют вредителей и одновременно их естественных регуляторов.
ЗАДАНИЕ 5.Из предложенного набора видов составьте три пищевых цепи с разным количеством звеньев и проанализируйте в какой из них накапливается больше остаточных количеств пестицидов и в каком звене (уж, кузнечик, пшеница, ястреб, лягушка, мышь полевка).
|
|
|
Контрольные вопросы.
1.Какие по химическому составу и свойствам пестициды относятся к наиболее токсичным?
2.Какие супертоксиканты входят в качестве микропримеси в состав пестицидов комплексного действия? Охарактеризуйте их.
3.Какие негативные экологические последствия связаны с использованием пестицидов? Чем они обусловлены?
4.Какими путями пестициды могут поступать в организм человека?
5.Что является критерием оценки содержания пестицидов?
6.Различаются ли растения по степени накопления остаточных количеств пестицидов в продуктивных органах?
7.В чем суть биологического метода защиты растений от вредителей, болезней и сорной растительности?
Литература:
1.Агроэкология. Черников В.А., Чекерес А.И. –М: Колос, 2000 г.
2.Агроэкология. Черников В.А. Модуль 6. Сельскохозяйственная экология. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2000 г.
3.Черников В.А. и др. Экология и устойчивое сельское хозяйство: Материалы для чтения. М.: Изд-во МСХА, 2000.
4.Материалы для чтения. М.: Изд-во МСХА, 2000 г.
|
|
|
