5.2. Другие отрицательные последствия применения пестицидов для растениеводства
Объекты-мишени, для подавления которых используются пестициды, обычно составляют в любом агроценозе не более нескольких долей процента от общего числа видов.
Наличие естественных врагов и паразитов в природе обычно является надежным сдерживающим массовые размножения фактором. Уничтожение (или резкое сокращение численности) таких форм, которое неизбежно наступает при использовании пестицидов, часто приводит к вспышке численности подавляемых форм, к созданию большей угрозы для защищаемых сельскохозяйственных культур, чем до применения средств химической защиты [1].
Известны, например, последствия применения ДДТ в садах: гибель «вредных» насекомых сопровождалась вспышкой размножения паутинных клещей, до того не наносивших вреда плодовым культурам. При уничтожении с помощью ДДТ гусениц бабочки-белянки (Pieridae) попутно уничтожались также многие членистоногие-хищники, в результате чего популяция белянки не только восстанавливались, но и возрастала [92].
Приведем еще несколько примеров.
Потери урожая кукурузы в США от насекомых до применения пестицидов в 1940 гг. составляли примерно 3,5%. Однако с введением монокультуры кукурузы потери урожая увеличились до 12%, несмотря на тысячекратное увеличение использования пестицидов. В целом же с 1945 по 1989 г. в США применение инсектицидов возросло в 10 раз, а потери сельского хозяйства от подавляемых насекомых… увеличились с 7 до 13%!
Типичной является и история борьбы с одним из видов кузнечиков, поражающих рис в Юго-Восточной Азии. Массовое размножение этого вида в 1970 гг., как результат монокультуры риса в Индонезии, привело к недобору миллионов тонн риса (потери Индонезии превысили в середине 1980 гг. 1,5 млрд долларов). После этого были выведены устойчивые сорта и внедрены новые пестициды. После некоторых успехов в этой борьбе кузнечик снова стал опасным «вредителем». Причина была в том, что вместе с кузнечиком пестициды уничтожали более сотни видов других насекомых - естественных врагов кузнечика.
НЕОЖИДАННАЯ БЕДА
«Если критически оценить положение с сельскохозяйственными вредителями во всем мире, то станет ясно, что применение пестицидов лишь способствует их распространению. Это относится к таким видам, как рисовая кобылка, хлопковая совка, белокрылка, капустная моль и великое множество других вредителей, обитающих практически на всех видах овощных, зерновых, хлопковых и плантационных культур. Пестициды уничтожают естественных врагов вредителей, которые борются с ними успешнее, чем ядохимикаты».
Джефф Вааге, директор Международного института биологического контроля.
Журнал «Наша планета». 1997. Т.8. № 4. С.27.
Химическая технология была заменена технологией знания - так характеризуют следующий этап борьбы, когда химические средства защиты были заменены биологическими - разведением пауков, жуков, кузнечиков-конкурентов, стрекоз. Компании по производству пестицидов бешено боролись за сохранение химических методов защиты, однако Индонезия приближалась к экологической катастрофе.
Крупномасштабный эксперимент был проведен по инициативе ФАО в 1986 г.: 2500 фермеров, как и обычно, использовали пестициды (в среднем 4 обработки за вегетационный сезон) и получили в среднем урожай риса 61 ц/га. Другая группа, состоящая из 7000 фермеров, использовала в основном биологическую защиту (они провели в среднем менее одной химической обработки за сезон) и получили средний урожай 74 ц/га. В результате эксперимента с 1987 г. в Индонезии было прекращено государственное субсидирование применения 57 видов наиболее распространенных пестицидов [506].
В последние годы ФАО провела такие эксперименты с аналогичными результатами на Филиппинах, в Малайзии, Таиланде и ряде других стран.
Второй пример относится к практике борьбы с «сорняками» на рисовых чеках. Применение пропанида (стама Ф-34 – гербицида группы 3,4-Д) на рисовых полях сначала вызвало восторг в рисосеющих странах благодаря высокоэффективному подавлению «сорняков» из рода ежовников (Echinochloa) [1]. Однако вытеснение ежовников оказалось причиной засорения рисовых чеков сорно-полевыми краснозерными дикими разновидностями риса. Последние, к тому же, служат активными переносчиками опасного грибкового заболевания риса – пирикулярии (для борьбы с ним используется токсичный фунгицид цинеб). В отличие от ежовников краснозерных засорителей риса уже невозможно стало подавлять какими-либо гербицидами, поскольку они относятся к тому же роду (а иногда и виду) растений, что и культурный рис [398].
Что касается самого риса, то пропанид снижал его высоту, замедлял рост и развитие конуса нарастания, накопление сухого вещества, уменьшал ассимиляционную поверхность листьев, удлинял продолжительность вегетации, особенно скороспелых сортов [30]. Вскоре применение пропанида повсеместно сократилось.
Серьезным отрицательным эффектом действия пестицидов для сельского хозяйства является создание после их применения благоприятной обстановки для массового размножения форм, которые до применения пестицидов были в незначительном количестве.
Один из отрицательных эффектов применения пестицидов связан с их возможным стимулирующим действием на подавляемые объекты. Так, ДДТ и некоторые другие пестициды могут ускорять развитие и увеличивать частоту смены поколений у подавляемых видов (например, у паутинного клещика).
То же самое наблюдалось при некоторых операциях по контролю колорадского жука. Сублетальные дозы ДДТ, дильдрина и тиофоса не снижают, а каким-то неясным пока образом увеличивают яйцепродукцию колорадского жука – на 33-65% [507]. Еще в 1976 г. появились данные о том, что в ряде штатов США применение карбофурана (фурадана) увеличило численность колорадского жука [81]. Хлорофос в определенных дозах также стимулирует развитие колорадского жука.
Некоторые инсектициды могут так изменять возрастно-половую структуру популяции, что оставшиеся особи начинают продуцировать больше потомства. Например, у колорадского жука после первоначального резкого снижения его численности под влиянием пестицидов число яйцеклеток у выживших особей резко увеличивается [508]. Таким образом, сами пестициды включают механизмы, способствующие ускоренной выработке резистентности (через ускорение естественного отбора).
На многих примерах показано, что численность грызунов, сокращенная родентоцидами (зооцидами), восстанавливается быстрее, чем сниженная воздействием природных факторов. Так, половое созревание серых сурков (Marmota baibacina) протекает быстрее в популяциях, обработанных химическим методом. Здесь же выше процент самок, участвующих в размножении, во всех возрастных группах в первые 2 года после применения родентоцидов [509]. В обработанных пестицидами популяциях темп роста этих грызунов в ряде случаев оказался выше.
Негативным последствием использования пестицидов является необходимость применения специальных средств защиты урожая от нежелательного действия пестицидов: адсорбентов, антидотов для растений, микробиологических средств детоксикации и т.п. Это не только существенно удорожает сельскохозяйственное производство, но и, главное, увеличивает химическую нагрузку на агроценозы [510].
Одним из направлений в сельском хозяйстве Запада является выработка устойчивости к действию каких-либо гербицидов у возделываемых растений. Это позволяет использовать более сильные дозы гербицидов для борьбы с нежелательной растительностью без ущерба для основного вида культуры. Оказалось, однако, что, например, придание кукурузе генетической устойчивости против популярного гербицида 2,4-Д связано с более чем трехкратным ростом поражаемости кукурузы тлями и рядом других болезней. Конечным итогом селекции устойчивых к гербицидам сортов растений всегда оказывалось растущее применение гербицидов и фунгицидов, возрастание химической нагрузки на окружающую среду [511].
То же самое, несомненно, произойдет и с широко рекламируемым промышленностью биотехнологическим подходом. Здесь направление действия идет по нескольким путям.
Во-первых, пытаются внедрить «ген устойчивости» к какому-то конкретному пестициду или группе пестицидов в геном защищаемой формы. Это делает сельскохозяйственное растение устойчивым к большим количествам пестицидов, которые и должны сразить приспособившихся к малым дозам врагов. Этот подход не может дать длительных положительных результатов. Во-первых, трудно (если вообще возможно) повысить таким образом устойчивость не к одному, а к нескольким пестицидам, которые обычно и применяются в практике. Во-вторых, увеличение доз применяемых пестицидов не дает длительного эффекта и потому, что подавляемые «вредители» и «сорняки» всегда в конце концов выигрывают и увеличивают численность, несмотря на использование больших концентраций пестицидов (см. главу 6).
ОПАСНЫЕ «УСПЕХИ» ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ
«Компания Монсанто, гигант химии и биотехнологии (St.Louis, США), объявила, что ею отозваны «маленькие количества» генетически измененных семян canola, которые содержат неподходящий ген, попавший в семена по ошибке.
Canola – культура, выращиваемая на корм скоту и для изготовления масла, потребляемого людьми. Масло Canola используется для приготовления пищи с низким содержанием жира, в фармацевтике, в качестве пищевых добавок, в кондитерских продуктах, в маргарине, в предметах личного туалета, смазках, мылах и моющих средствах.
Введение ненужного гена в коммерческий продукт - вид ошибки, десятилетиями предсказывавшийся противниками генетической инженерии. Ее сторонники отвечали, что это не может случиться и вследствие обеспечения качества работ самой промышленностью, и из-за серьезного регулирования со стороны правительств.
Отзыв был инициирован компанией Монсанто-Канада. Отозванным семенам canola с помощью генетической инженерии было привито свойство противостоять воздействию глифосата – гербицида фирмы Монсанто, который продается под торговой маркой раундап. Идея заключается в том, чтобы обрабатывать этим гербицидом зерновые культуры, «совместимые с раундап», с тем чтобы уничтожались сорняки, а модифицированные культуры оставались неповрежденными. Компания Монсанто отказалась сообщить, сколько «неправильных» семян canola было отозвано (количество будто бы было «маленькое»).
Должностные лица правительства Канады говорят, что отозванное было большим. Издатели Канадского информационного бюллетеня по вопросам продовольствия сообщили, что всего было отозвано 60 000 мешков семян canola двух типов (LG3315 и LG3295), поскольку или один, или оба типа семян содержали ошибочный ген. Отозванное количество достаточно для того, чтобы засеять от 600 000 до 750 000 акров земли. Когда Монсанто обнаружила свою ошибку, некоторые семена уже были засеяны.
В Канаде существует три уровня утверждения для генетически-инженерных зерновых культур: с точки зрения экологии (возможность возделывания), домашнего скота (возможность кормления скота) и человека (возможность питания людей). Были одобрены два устойчивых к раундап гена культуры canola (RT-73 и RT-200), причем для домашнего скота и людей одобрили лишь RT-73. Однако неодобренный ген RT-200 оказался в семенах, которые теперь должны быть отозваны.
Присутствие неодобренного гена canola в коммерческом продукте свидетельствует, что в данном случае программа обеспечения качества компании Монсанто потерпела неудачу и что система регулирования биотехнологий в Канаде неэффективна. В США она еще слабее.
Данные новейшей истории свидетельствуют, что могут возникать серьезные проблемы в тех случаях, когда генетически измененные продукты появляются на рынке без должной проверки.
В 1989 г. одна японская фирма торговала L-триптофаном - аминокислотой, которая производилась с помощью генноинженерной бактерии. В конечном продукте неожиданно оказались следы загрязнителей, в результате чего от 5 до 10 тысяч человек в США заболели серьезной болезнью eosinophilia-myalgia syndrome (EMS).
Очевидно, что генноинженерные продукты нуждаются в тщательном тестировании, прежде чем их эффекты могут быть поняты. Идея, что гены управляют только одной характеристикой бактерии, растения или животного, как оказалось, неверна. Гены содержат потенциал, который может проявляться по-разному в зависимости от той среды, в которой ген растет: ген может развиваться одним способом в одной среде и совсем иным - в другой. Тестирование в одной среде не может выявить того, что ген будет делать, когда попадет в другую среду. Это было изящно продемонстрировано Craig Holdrege в книге «Генетика и манипулирование жизнью: забытый фактор ситуации».
Датские исследователи показали, что генно-манипулированные гены (трансгены), введенные в зерновые культуры, в полевых условиях могут перейти в близлежащие сорняки. Таким образом, генетические ошибки того вида, что случилась в семенах canola компании Монсанто, могут распространиться в природную среду и постоянно изменять природный мир способами, которые никто не готов понять».
Peter Montague, “Rachel’s environment & health weekly”, № 549, 5 июня 1997 г.
Другое направление современной биотехнологии - встройка в геном культурных растений генов, делающих растение невкусным, не поедаемым вообще или даже ядовитым для питающихся его тканями видов животных или для заглушающих его рост «сорных» растений. И этот путь, несмотря на кажущуюся привлекательность, теоретически бесперспективен. Во-первых, у «вредителей» и «сорняков» всегда через некоторое время обязательно возникает резистентность к искусственному гену. Во-вторых, со временем найдутся другие организмы, для которых невкусное растение будет вкусным (см. также главу 6). Кроме того, внедрение любого нового гена в отшлифованный миллионами лет эволюции геном всегда будет приводить не только к возникновению ядовитости или резистентности, но и обязательно к расстройству всей сложной генетической системы и, таким образом, не к усилению, а к ослаблению защищаемого организма.
Влияя на содержание микроэлементов и других веществ в растениях, пестициды могут изменять пищевую ценность растений, а также их способность к хранению. Такое влияние обнаружено для ХОП на зерновые и бобовые культуры. Так, например, обработка посевов пшеницы некоторыми фунгицидами (цинеб, байлетон, тилт) против стеблевой ржавчины (Puccinia) обусловливает снижение качества выпекаемого хлеба [512].
Обнаружено отрицательное влияние пестицидов на пищевые качества пшеницы и картофеля.
Иногда обработка гербицидом может изменить вкусовые качества растений, а это может иметь опасные последствия. Так, после обработки гербицидом метоксоном (2М-4Х) прежде несъедобные для скота лютики начинают поедаться в большом количестве; это приводит к сильному отравлению и даже смерти скота. Есть случаи, когда обработка полей гербицидами делала хозяйственно важные растения доступными для поедания жуками-листоедами [1].
Влияя на протекание внутриклеточных и межклеточных биохимических процессов в растениях, пестициды могут резко изменять агротехнические качества возделываемых культур. Так, например, гербициды группы сим-триазинов и производные мочевины блокируют транспорт электронов в процессе фотосинтеза, что приводит к изменению характера вегетации растений. Прометрин подавляет процесс симбиотической фиксации азота и способствует переходу бобовых на минеральный тип азотного питания. В результате резко снижается ценность бобовых культур как азотонакопителей. Содержание азота (мг/10 растений) в сое менялось [513]: контроль (без гербицидов) – 1493; при обработке прометрином – 1092.
Одним из отрицательных последствий применения пестицидов является опасность уничтожения современных генетически весьма неустойчивых сортов высокоурожайных растений из-за быстрого накопления в них мутаций [442]. Например, применение на хлопчатнике таких гербицидов, как линурон, которан, толуин и ТХАН, ведет к быстрому разрушению генетической структуры сортов [66]. Такое же действие оказывают ДДВФ (дихлорфос), фталофос, симазин, хлорофос на сорта пшеницы, а также дилор, карбофос, ТМТД (тирам) – на томаты (в последнем случае генетические последствия особенно отчетливо проявляются не сразу, а во втором поколении) [1].
Показано, что пестициды могут не только изменять генетическую структуру популяций растений, но и вызывать повреждения растений, стерильность, уродливые разрастания (морфозы) вегетативных и генеративных органов. Так, в обработанных пестицидами посевах ячменя обнаруживалось до 70% растений с измененными колосьями. Известны даже случаи выбраковки по этой причине посевов [514]. Обработка 2,4-Д и фоксимом вызывала у ячменя увеличение числа растений с морфозами в 18-24 раза [515]. В табл.5.2 приведены сводные данные по влиянию разных пестицидов (не только гербицидов, но и инсектицидов, акарицидов, нематоцидов и фунгицидов) на возникновение уродливых форм растений.
Таблица 5.2. Влияние некоторых пестицидов на появление уродливых форм растений (карликовость, нарушение строения завязи и колоса, цветка, листьев и др.) [66]
|
Растение |
Пестицид, вызывающий уродства |
| Кукуруза |
Авадекс, АТА, политриазин, прометрин, симазин, триаллат, эптам |
| Пшеница |
АТА, атразин, банвел-Д (дикамба), , политриазин, симазин, триаллат, фталофос, хлорофос |
| Ячмень |
АТА, банвел-Д (дикамба), метоксурон, 2М-4Х, 2М-4ХМ, 2М-4ХП, триаллат, монокротофос, байтекс, метафос, МННГ, оксидеметонметил, триаллат, ТСХ, фенилтрион, фосфамидон (димекрон), хлорофос, гранозан |
| Горох, бобы |
АТА, атразин, политриазин, симазин, суффикс, гранозан |
| Хлопчатник |
АТА, малеингидразид |
| Томаты |
Дилор, карбофос, кельтан (дикофол), фозалон, хлорофос, бордосская жидкость, ТМТД (тирам), фентиурам, цинеб |
Пестициды часто подавляют иммунитет (устойчивость к заболеваниям) сельскохозяйственных растений. Так, после обработки гербицидом 2,4-Д поднимается содержание нитрогенов в кукурузе, и в результате вспыхивает численность тлей, паразитирующих на растении [516]. Одним из малоизученных, но, несомненно, грозных последствий применения пестицидов является распространение некоторых вирусов, ранее не вызывавших тяжелых поражений у растений. Распространение ряда вирусов на подсолнечнике, возбудителя ризомании на сахарной свекле, вируса шарки на сливе, возбудителя желтой карликовости ячменя, ряда вирусов на пшенице, вируса желтой мозаики фасоли на люпине оказалось прямым следствием использования некоторых гербицидов на этих культурах [517].
Среди других примеров влияния гербицидов на заболеваемость растений отметим следующие.
После внесения обычных норм играна (тербутрина) и дикурана (хлортолурона) пшеница сильнее поражалась возбудителями мучнистой росы. Так же действовали арезин (монолинурон) и симазин на растения озимой пшеницы. Такие гербициды, как метоксон (2М-4Х), иоксинил, дикамба и некоторые другие, увеличивали поражаемость озимой пшеницы корневой гнилью в среднем на 60% по сравнению с контролем. Обработка посевов зерновых культур с помощью 2,4-Д благоприятствовала развитию таких болезней, как мучнистая роса и альтернариоз. Этот и другие гербициды гормонального действия (2,4-ДМ, 2М-4ХП) влияют на развитие гельминтоспороза мятлика лугового. Гербициды сим-триазиновой группы, обладая высокой гербицидной активностью в посевах кукурузы, стимулируют в то же время развитие ее опасного заболевания – пузырчатой головни (Ustilago maydis) [30].
Под влиянием пестицидов может изменяться элементный состав почв. Некоторые пестициды могут увеличивать в растениях содержание одних микро- и макроэлементов (азота, фосфора, кальция, калия, магния, марганца, железа, меди, бария, алюминия, стронция и цинка) и уменьшать содержание других [518].
Пестициды могут приводить к накоплению аммиачных соединений в почве. Фосфамид и флуометурон (которан) способствуют увеличению в почве содержания нитратов, а ДДТ, севин и ГХЦГ резко снижают его. На 30-40% снижается содержание нитратов в почве при применении прометрина. Обработка гербицидом 2,4-Д ведет к увеличению нитратов в соломе.
Серьезным и обычно недооцениваемым отрицательным последствием использования гербицидов оказывается резкое увеличение эрозии почвы. Отсутствие травянистого покрова делает почву беззащитной перед ветром, дождями, талым снегом. На лишенной трав почве эрозия быстро развивается на склонах с крутизной всего 1-2%, т.е. более чем на 90% пашни в России.
При использовании гербицидов в лесном хозяйстве активизируются процессы минерализации, снижается количество органики в почве, уменьшается общее содержание азота и кальция.
В заключение подчеркнем: отрицательное влияние пестицидов на сельскохозяйственные растения – непреложный факт. И это влияние гораздо серьезнее и разнообразнее, чем считают сторонники применения пестицидов.
| « Назад | Оглавление | Вперед » |