ГЛАВА 6. ВОЗНИКНОВЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ К ПЕСТИЦИДАМ У ВИДОВ-МИШЕНЕЙ

Практика применения пестицидов показала, что в результате химической обработки виды-мишени могут не только не уничтожаться, а, напротив, могут приобретать резистентность (устойчивость) к применяемым против них пестицидам.

6.1. Механизм возникновения устойчивости

Химики – разработчики пестицидов – не учли главного закона живой природы – естественного отбора.

Когда какой-то многочисленный вид подвергается давлению необычного фактора, выживают и дают потомство те особи, которые случайно оказались менее чувствительными к этому фактору. Если это свойство (нечувствительность) оказалось наследственным, все их потомство оказывается уже менее чувствительным к действующему фактору. Именно так многие миллионы лет происходит в природе процесс эволюции. На уровне популяций этот процесс называется микроэволюцией. Приведем несколько общих положений популяционной генетики, важных для понимания действия пестицидов.

Скорость микроэволюции (быстрота возникновения нового приспособления, в нашем случае – устойчивости к пестицидам) зависит, во-первых, от величины давления этого фактора (т.е. насколько он касается всех особей в популяции). В случае применения пестицидов давление оказывается практически 100%-ным, так как влиянию пестицидов подвергаются все особи в популяции (и, соответственно, скорость возникновения нового признака очень высокая - 2-3 поколения). Во-вторых, скорость возникновения устойчивости зависит от численности: чем выше численность, тем больше вероятность того, что уже в первом поколении найдутся менее чувствительные особи. Исходная численность у подавляемых форм всегда очень высока (иначе бы не стоило их подавлять). Следовательно, среди каждой подавляемой популяции неизбежно окажутся и более устойчивые особи.

Все это связано с законами популяционной генетики. Естественный темп мутационного процесса, т.е. скорость возникновения мутации в природной популяции, составляет 10⁴-10⁷ на поколение. Это означает, что по крайней мере одна особь из 10 000 несет какую-то необычную мутацию, которая, если будет «подхвачена» отбором, может превратиться в новый популяционный признак.

Нечувствительность к необычному, ранее не встречавшемуся за миллионы лет эволюции химическому веществу - это редкий признак, и частота таких мутаций будет ближе не к 10⁴, а к 10⁷ или даже 10⁹. Ясно, что если численность подавляемого вида больше 1 млрд особей, уже в первом поколении обязательно найдутся несколько нечувствительных или менее чувствительных особей. Они-то и дадут потомство. Через 3-4 поколения первоначальная численность восстановится или даже будет увеличена, однако при этом большинство особей будет уже менее чувствительным к этому веществу.

Примеры такого, на первый взгляд, неожиданного эффекта применения пестицидов довольно многочисленны.

Так, общеизвестны достижения эпидемиологов в борьбе с малярией с использованием пестицидов для подавления комаров-переносчиков. Если до их применения в Индии ежегодно заболевало малярией 40 млн человек, то после массированных обработок в 1950 гг. число заболеваний сократилось до 40 тыс. человек в год. Однако, уже через 10-15 лет возникла резистентность комаров ко всем использовавшимся пестицидам. Это привело к тому, что общее количество заболевающих малярией увеличилось на конец 1990 гг. в 1500 раз и достигло 59 млн человек в год, т.е. оно стало много больше того, что было до начала применения пестицидов.

В Перу в долине Каньете традиционно выращивали хлопок, и до 1940 гг. его урожай в среднем составлял 42,5 т/га. Когда начиная с 1949 г. против хлопковой тли и совки начали использовать ДДТ и токсафен, урожаи сначала удвоились. Однако к 1955 г. насекомые прибрели устойчивость к применяемым пестицидам, к тому же появились новые виды, поражающие хлопок (инсектициды уничтожили попутно полезных насекомых-хищников, сдерживавших численность видов, поражающих хлопок). Пестицидное «новаторство» не прошло бесследно, и к 1956 г. выращивание хлопка в этих краях пришлось прекратить [521].

Устойчивость закарпатских популяций колорадского жука к инсектицидам ДДТ, гамма-ГХЦГ и полихлорпинену за несколько лет резко возросла [508]. И этот процесс оказался всеобщим (табл.6.1).

Еще раз отметим, что общим механизмом возникновения резистентности у видов-мишеней является естественный отбор. Такому отбору способствуют многие генетические факторы: возрастание частоты и числа аллелей резистентности, их доминирование, пенетрантность и экспрессивность, взаимодействие разных генов, скорость смены поколений, число особей в каждой генерации, характер системы размножения (половое или бесполое) и целый ряд других факторов [522].

Таблица 6.1. Возрастание устойчивости к пестицидам представителей разных семейств насекомых [1]

Среди других биологических факторов, способствующих возникновению резистентности у насекомых, называют следующие [523]:

• увеличение чувствительности к инсектицидам и успешное избегание их,
• увеличение способности организма к детоксификации инсектицидов,
• повышение нечувствительности поражаемых инсектицидами биохимических процессов в организме,
• уменьшение проницаемости покровов тела насекомых для пестицидов,
• увеличение плодовитости,
• изменение скорости развития на разных этапах жизненного цикла.

Все эти свойства могут быть подхвачены отбором и в считанные поколения обеспечат нечувствительность популяции вида-мишени к применяемому пестициду или комбинации пестицидов. Теоретически можно представить себе, что возможно, часто меняя пестициды и их комбинации, замедлить процесс адаптации видов-мишеней. Можно замедлить, но не остановить вообще. Однако и это замедление не будет выходом из положения, поскольку будет происходить (и уже происходит) лавинообразное нарастание негативных последствий такой «пестицидной мельницы» и для живой природы, и для самого человека.