« Предыдущий выпуск | Архив | Следующий выпуск »
*******************************************************************
* П Р О Б Л Е М Ы Х И М И Ч Е С К О Й Б Е З О П А С Н О С Т И *
*******************************************************************
* Сообщение UCS-INFO.465, 11 августа 1999 г. *
*******************************************************************
Химия и жизнь
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО — БЕЗ «ХИМИИ» (2)
(биологический метод защиты)
Биологическая защита — это использование живых организмов или
продуктов их жизнедеятельности для предотвращения или уменьшения
ущерба, наносимого сельскому хозяйству.
В природе, в естественных экосистемах, нет ни «вредителей»,
ни «сорняков». Даже в агроценозах общее число полезных видов в
десятки и сотни раз выше числа видов-»вредителей». Задача состоит
в том, чтобы не подавлять численность естественных видов-регуляторов,
а поддерживать ее, вплоть до специального насыщения агроценозов
желательными видами.
К достоинствам биологических методов относятся экологическая
чистота, низкая энергоемкость и относительная дешевизна.
Основное внимание агронауки при защите урожая направлено на
изучение видов, наносящих ущерб. Однако эти виды составляют лишь
доли процента от общего числа видов в агроценозах. На самом деле
необходимо изучить десятки тысяч видов насекомых, клещей, нематод -
потенциальных врагов наших врагов.
Биологические методы защиты разнообразны. Прежде всего речь
идет о разведении и выпуске в агроценозы видов, которые могли бы
непосредственно снижать численность нежелательных в условиях
сельскохозяйственного ландшафта видов. Сюда относятся божья
коровка, жужелицы, мухи-журчалки, златоглазки, трихограммы,
муравьи и многие другие насекомые хищники и паразиты.
Широк набор видов естественных регуляторов численности
насекомых, клещей, «сорняков». Он включает вирусы, бактерии,
токсичные растения, грибы, простейшие, гельминты, а также
многие виды беспозвоночных и позвоночных. Учитывая значительную
пестроту природных условий, ясно, что в каждом регионе должны
быть свои биорегуляторы. Это исключает разработку какого-то
одного, универсального, микробного инсектицида.
Потенциальные возможности биологического метода очень велики.
Для капусты известно, например, 50 «вредителей»-фитофагов. В
то же время уже сейчас известно более 500 видов энтомофагов,
снижающих численность фитофагов. А фидофаги («пожиратели тлей»)
на зерновых и зернобобовых культурах способны полностью подавить
популяции жертвы при соотношении численности «хищник-жертва»
1:20-1:40.
Благодаря биологическим антагонистам удалось надежно
оттеснить примерно 100 видов «вредителей». Классическими
примерами является полное уничтожение в 1880 г. в Калифорнии
завезенного австралийского желобчатого червеца с помощью
дополнительно завезенного из Австралии жуна родолия.
Работы Института зоологии и паразитологии АН Литвы
показали, что применение пестицидов приводит к устойчивому
сокращению численности полезной энтомофауны и не подавляет в
достаточной степени «вредящие» виды.
Мировая практика использует на промышленной основе
более 300 видов «врагов наших врагов». В СНГ используется пока
не более полутора десятков.
Эффективность использования биологического метода защиты
показана на примере подавления паутинного клеща, поражающего
культуру огурцов, с помощью ХОП кельтана и клеща-хищника
фитосейулюса. Биологический метод оказался не только много
эффективнее химического, но и на 26% дешевле.
Применение пауков для защиты цитрусовых на Филиппинах
оказывается эффективнее применения химических пестицидов.
После применения пестицида численность паутинного клеща
быстро восстанавливается, при биометоде держится на стабильно
низком уровне.
Для защиты растений в закрытом грунте украинские зоологи
имеют разработки, касающиеся использования против одного
фитофага двух и более хищников или паразитов, экологические
ниши которых существенно различны.
Однако пока получается, что разработка биометодов
сдерживается отвлечением специалистов и средств на химические
методы защиты, а применение биометода становится
бессмысленным при условии вторжения пестицидов в агроценозы.
Масштабы применения биологических средств защиты растений в
странах СНГ, к сожалению, пока растут медленно, что едва ли не
в первую очередь определяется агрессивной политикой химизации
сельского хозяйства.
Для совершенствования биологического метода необходимо
развитие фундаментальных исследований.
Это иллюстрируется следующим примером. Одним из лидеров в
биологической защите является наездник трихограмма — род
паразитических перепончатокрылых из семейства хальцид.
Использование трихограммы почти исключило применение пестицидов
против подгрызающих и листогрызущих совок и кукурузного мотылька.
В 1990-е гг. различные формы трихограммы специально разводилась
и успешно применялась в СССР против совок, мотыльков, плодожорок,
листоверток на площади 13 млн га. В то же время полный видовой
состав этого рода в мировой фауне до сих пор не известен: не
исключено, что самые эффективные для биометода виды еще не найдены.
До настоящего времени нельзя признать достаточным
состояние изученности большинства крупных групп насекомых. По
некоторым группам фауны, которые могли бы быть нашими
помощниками в борьбе за урожай, в мире нет ни одного
специалиста или работают любители (по некоторым осам,
наездникам, орехотворкам, хальцидам, браконидам, птеромалидам
и многим другим).
Обращаясь к экономике использования биологических
методов в целом, отметим следующее. Как уже упоминалось,
считается, что «химические» пестициды окупают затраты на их
разработку в 5-кратном размере. В этом отношении энтомофаги
особенно предпочтительны, поскольку использование
биологических методов защиты окупает затраты З0-кратно. В
условиях закрытого грунта окупаемость биометодов защиты 4-7-
кратная.
БАКТЕРИАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
Важным направлением развития биологического метода
защиты растений является создание микробиологических (в том
числе вирусных и бактериальных) препаратов, поражающих тот
или иной вид, наносящий ущерб сельскому хозяйству. Внедрения
микробиологических препаратов открывает широкие перспективы
защиты урожая.
Известно более 1000 микроорганизмов — потенциальных
агентов биологической защиты, в том числе около 100 бактерий,
патогенных для насекомых.
В мире в 1986 г. производство микробиопрепаратов
составило 5% общего объема средств защиты растений;
предполагалось, что к 2000 г. оно могло бы составить 50%. В
сдерживании распространения этих видов решающую роль играет
агрессивная политика химических компаний — производителей
пестицидов.
В США в 1981 г. применение микробиопрепаратов составило
до 5% от общих поставок пестицидов, в 1990 г. — до 10%. В конце
1980-х гг. в США было разрешено применение 16
микроорганизмов в качестве биоинсектицидов и 2 в качестве
биогербицидов. Основой для нескольких десятков коммерческих
биопрепаратов являются 16 «микробных» пестицидов (для
сравнения: в США в это же время было разрешено применять 45
тыс. коммерческих препаратов «химических» пестицидов).
В бывшем СССР было разрешено к применению 5 бактериальных и
других препаратов. В их числе: биотоксибациллин — бактериальный
инсектицид, созданный на основе серотипа бактерии Bacillus
thuringiensis; содержит споры, кристаллы эндотоксина и
экзотоксина; был рекомендован в СССР против многих «вредителей»;
бактероденцид — бактериальный препарат, содержащий в качестве
действующего начала возбудителей тифа грызунов; используетcя для
борьбы с мышевидными грызунами; боверин — биологический инсектицид,
созданный на основе гриба Beauverine bassiana.
К сожалению, ни один из пяти разрешенных к применению
вирусных препаратов не вырабатывался отечественной
промышленностью. Не в пользу биологических средств
складывались в бывшем СССР и общие усилия. Если разработкой
«химических» инсектицидов было занято около 10 тыс. научных
сотрудников, то всеми направлениями биологического метода -
несколько сот научных сотрудников.
Наметился определенный переход международных и
национальных программ по борьбе с возбудителями и
распространителями особо опасных инфекций (филяриоз,
онхоциркоз и др., а также с москитами) в направлении
использования микробных инсектицидов на основе Bacillus
thuringiensis и B. Sphericus. При этом ведутся перспективные
исследования в области разработки препаратов не разового
действия, а таких, которые были бы способны размножаться в
погибших насекомых и таким образом самовоспроизводиться в
местах выплода с объектами борьбы. По существу, это
направление работ близко подходит к сознательному
конструированию экосистем, регулирующих вредоносность
входящих в их состав видов.
Препараты на основе Bacillus thuringiensis действуют на
ранней стадии различных чешуекрылых, например на белянок,
яблоневую моль, различные пяденицы, коконопряда-колечника,
дубовую листовертку, гусениц совок.
Среди других работ необходимо указать создание группы
вирусных препаратов вирин на основе бакуловирусов,
возбудителей ядерного полиэдроза и гранулеза американской
белой бабочки, яблонной плодожорки, кольчатого шелкопряда.
Отметим, однако, что при всей привлекательности
микробиологических средств защиты они не смогут стать
«абсолютными».
Возникновение резистентности объектов поражения к этим
средствам защиты неизбежно. Уже обнаружена, например,
резистентность у некоторых видов насекомых к токсину Bacillus
thuringiensis.
Слабыми сторонами биопрепаратов считаются также их
нестойкость, сравнительно медленное действие и высокая по
сравнению с химическими препаратами видоспецифичность.
Последнее свойство, впрочем, является позитивным с
экологической точки зрения.
ГЕРБИФАГИ
Крайне перспективный метод биологической защиты растений -
это использование узкоспециализированных фитофагов против
«сорняков».
В качестве таких гербифагов могут выступать жуки-листоеды (в
фауне стран СНГ известно около 450 видов листоедов, из которых 65
видов являются перспективными гербифагами в условиях юга России и
Украины), жуки-долгоносики, жуки-горбатки, высшие перепончатокрылые
(личинки многих видов хальцид и орехотворок — активные
специализированные фитофаги). Из уже известных 315 видов высших
перепончатокрылых фауны СССР по крайней мере 32 вида перспективны в
качестве гербифагов в европейской части бывшего СССР.
Перспективность гербифагов в защите растений от «сорняков»
заключается прежде всего в их высокой специфичности к
растениям-хозяевам, что практически гарантирует невозможность
перехода их на другие виды растений. Кроме того, использование
различных групп гербифагов — перепончатокрылых, личинки которых
повреждают семена и стебель изнутри, и жуков-листоедов — позволяет
комбинировать и усиливать их воздействие на объекты подавления,
поскольку они не являются прямыми конкурентами друг друга.
Успешные разработки в области применения гербифагов ведутся
во всем мире и в странах СНГ, особенно в Институте зоологии АН
Украины и Зоологическом институте РАН. Однако масштаб этих работ
не соответствует той огромной практической выгоде, которую сулит
применение гербифагов, позволяющих полностью отказаться от
использования гербицидов при подавлении численности таких
засоряющих поля растений, как осот полевой, многие виды чертополоха,
васильки, крестоцветные, молочаи, лютики, вьюнки, пастушья сумка,
хвощи, пырей ползучий, острец, некоторые виды плевела, завезенная
амброзия полыннолистная, т.е. подавляющего большинства тех
«сорняков», против которых и применяются гербициды.
Для развертывания работ по гербифагам в надлежащих масштабах
нужны средства, в тысячи раз меньшие, чем для разработки и
производства пестицидов. Речь идет об изучении видового состава
(фауны), экологии (и прежде всего кормовой специфичности разных
видов) и о разработке методов искусственного наращивания численности
«врагов наших врагов» с целью применения их в агроценозах (сейчас
фауной перечисленных групп занимается не более 3-4 человек, и
полного описания фауны можно ожидать лишь через несколько десятков
лет). Ясно, что этих небольших средств не находится прежде всего
потому, что распространение биометода не выгодно
транснациональным химическим компаниям.
СЕЛЕКЦИЯ РАСТЕНИЙ НА УСТОЙЧИВОСТЬ
Важный элемент биологических методов защиты растений — придание
им устойчивости против заболеваний и «вредителей» путем направленной
селекции. Опыт человечества в этом направлении значителен.
Например, в США выведены сорта хлопка без нектарников и с
гладкими листьями, затрудняющими хлопковой совке прикрепление на
растения ее яиц. Таким методом можно добиться существенного (до 20%)
сокращения популяции «вредителей». В полеводстве США доля подобных
устойчивых сортов достигает 75-95%.
В распространении пестицидов определенную роль сыграла
односторонняя селекция, направленная на получение высокопродуктивных
сортов без учета необходимости селекции на устойчивость к
заболеваниям и энтомофагам. Хотя проблема возникновения иммунитета
была поставлена еще Н.И.Вавиловым, она разрабатывалась в СССР
очень слабо. В результате в России среди сортов полевых культур
возделывались только 5% устойчивых к «вредителям» и 15-20% — к
возбудителям заболеваний. В Горьковской, Владимирской, Кемеровской,
Новосибирской, Иркутской областях устойчивые сорта капусты занимали
в конце 1980-х гг. не более 10% площадей, отведенных для этой культуры.
Резервы защиты растений в селекции устойчивых сортов огромны -
устойчивость отдельных сортов к поражениям может различаться в
несколько раз.
Использование устойчивых к гессенской мухе сортов озимой пшеницы
позволило полностью исключить химическую защиту посевов на площади
более 6 млн. га; возделывание яровых пшениц с опушенными листьями
(которые оказались устойчивыми к красногрудой пьявице) в районах
недостаточного увлажнения позволило на площади до 15 млн га в
1980-е гг. в странах СНГ отказаться от химических обработкой против
пьявицы. Распространение ряда устойчивых сортов позволило существенно
повысить порог вредоносности клопа-черепашки. В СССР были созданы
сорта ячменя, устойчивые к шведской мухе, гельминтоспориозу,
твердой и пыльной головне, сорта кукурузы, устойчивые к кукурузному
мотыльку, пузырчатой головне и фузариозу. Примеров такого рода по
самым разным культурам немало.
Несомненно, что выведение и распространение устойчивых сортов -
экологически перспективный путь развития сельского хозяйства. Этот
процесс обязательно должен идти непрерывно, поскольку абсолютной
устойчивости создать невозможно и устойчивость к любому агенту рано
или поздно может быть преодолена возбудителями болезней и
«вредителями». Тем не менее экономическая эффективность этого метода
защиты может быть весьма велика и превышать эффект от использования
пестицидов в несколько десятков раз.
Известно, что в результате специальной селекции можно повысить
устойчивость сельскохозяйственных растений к гербицидам. Однако
утверждения, что возделывание таких растений «снимет с повестки дня
борьбу с сорняками», глубоко ошибочны, по крайней мере по двум
причинам. Во-первых, опыт показывает, что с некоторым запозданием,
но неизбежно в результате бессознательного отбора устойчивость к
гербицидам возникает. И, во-вторых, дальнейшее повышение общего
«пестицидного фона» неприемлемо из-за опасности для здоровья человека.
Поскольку и производство сортов, и производство гербицидов
находится обычно в руках одних и тех же транснациональных компаний,
то выгоду от введения этих сортов, увеличения производства и
применения гербицидов получают именно эти компании.
* * *
Настоящий текст является отрывком из книги Л.А.Федорова и
А.В.Яблокова «Пестициды — токсический удар по биосфере и человеку»,
которая в настоящее время готовится к выпуску.
Предыдущие сообщения о вреде ртути и ртутноорганических
соединений см. UCS-INFO.160,262,378,393,459,464