Химические средства защиты растений. К широко распространенным антропогенным экосистемам относятся сельскохозяйственные угодья, на которых выращиваются культурные растения для производства продовольствия. Их рост и развитие сдерживают различные сорняки и вредители, с которыми с древних времен ведется борьба, чтобы повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Со второй половины прошлого века обширные поля, сады, виноградники и некоторые приусадебные огороды обрабатываются пестицидами.
Различают четыре вида пестицидов:
– гербициды для уничтожения сорняков, потребляющих органические и питательные вещества из почвы, необходимые культурным растениям для их роста;
– инсектициды для борьбы с вредителями-насекомыми, которые съедают листья и плодыкультурных растений и переносят возбудителей болезней живых организмов;
– фунгициды для ликвидации плесени и грибков, поражающих растения и их плоды;
– родентициды для уничтожения грызунов – крыс и мышей.
Одна из важнейших задач сельскохозяйственного производства – снизить потери урожая, применяя пестициды, которые подавляют либо уничтожают сорняки и вредителей без опасного воздействия на другие живые организмы, включая организм человека, и которые быстро разлагаются на безвредные составляющие. К сожалению, такими избирательными и вполне приемлемыми свойствами не обладают в полной мере многие пестициды, синтезированные в последнее время.
До средины прошлого века широко применялись препараты, произведенные преимущественно из растительного сырья и не оказывавшие заметного антропогенного воздействия на окружающую среду. Это были химически нестойкие органические соединения, которые легко включались в естественный круговорот веществ в природе. Например, порошок пиретрум, приготовленный из головок хризантемы, – эффективное средство против вредителей, широко используемое в Китае до сих пор. Можно назвать и другие эффективные средства: кофеин против табачной гусеницы, мучного хрущака, молочайного жука и личинок москитов; никотин в виде сульфата никотина, извлекаемого из табака; красный перец для борьбы с муравьями; чесночные и лимонные растворы против блох, личинок москитов, мух и других насекомых. Все эти действенные средства, проверенные на практике в течение длительного времени, способствуют в той или иной мере производству экологически чистой продовольственной продукции без ущерба окружающей среде, к чему стремятся современные хозяева-фермеры.
Во второй половине прошлого века началось массовое промышленное производство пестицидов из химически стойких органических веществ, включающих токсичные металлы: мышьяк, свинец и ртуть. Некоторые из таких веществ оказались вредными для многих живых организмов, и в настоящее время они не производятся. Следы подобных пестицидов до сих обнаруживаются в ряде культурных растений спустя десятилетия после их применения.
В 1939 г. опытным путем было установлено, что ДДТ (дихлородифенилтрихлорэтан), синтезированный в 1874 г., – сильнодействующий инсектицид. В настоящее время производится множество пестицидов разных составов. Во всем мире ежегодно потребляется более 2,5 млн т пестицидов, что соответствует 0,3–0,4 кг на каждого жителя нашей планеты. Примерно 80 % производимых и потребляемых пестицидов приходится на развитые страны. Например, в США около 70 % инсектицидов и 80 % гербицидов вносятся в почву при выращивании кукурузы, хлопка, пшеницы и сои. Свыше 90 % американцев используют пестициды в жилых помещениях (против жуков, муравьев, тараканов, мышей и крыс) и вне дома на газонах, в садах и огородах. При этом их потребление в среднем на единицу площади примерно в пять раз больше, чем в фермерских хозяйствах.
Известные в настоящее время инсектициды по химическому составу можно условно разделить на четыре группы:
– хлорированные углеводороды (ДДТ, алдрин, диелдрин, эндрин, линдейн и др.);
– органофосфаты (малатион, паратион, монокротофос, метамидофос и др.);
– карбаматы (карбарил, манеб, приопоксор, алдикарб и др.);
– пиретроиды (пеметрил, декаметрин и пр.).
Многие названные химические препараты убивают не только вредных, но и полезных насекомых. Все группы синтезированных инсектицидов различаются устойчивостью и продолжительностью активного действия. Относительно высокой устойчивостью (от 2 до 5 лет) обладают хлорированные углеводороды. Производство и потребление таких долгоживущих инсектицидов было запрещено либо ограничено в ряде развитых стран в конце прошлого века. Предполагается, что их заменят другие быстро разлагающиеся инсектициды...
Различают три основных группы известных гербицидов:
– контактные гербициды (атразин, паракуат и др.);
– системные гербициды (феноксиевые соединения: 2,4-Д; 2,4,5-Т; силвекс, диурон, нореа, глифосат и др.);
– стерилезаторы (трифлуралин, дефеномид, дилапон, битилат и др.).
Большинство гербицидов сохраняют свою активность непродолжительное время. Во многих странах запрещено применение, например, системного гербицида 2,4,5-Т.
Названные группы гербицидов различаются механизмами воздействия на растения. Так, атразин и паракут, блокируя фотосинтез, приводят к увяданию листьев и гибели растений. Системные гербициды продуцируют гормоны роста, и в результате погибают крупные растения из-за недостатка питательных веществ для их ускоренного роста. Стерилизаторы уничтожают в почве микроорганизмы.
Преимущества и недостатки пестицидов. Сторонники применения пестицидов, прежде всего производители сельскохозяйственной продукции, считают, что современные пестициды обладают рядом преимуществ по сравнению с ранее применяемыми средствами борьбы с вредителями и сорняками. Действительно, многие пестициды (ДДТ и другие хлорированные углеводороды и органофосфаты) спасли миллионы жизней от передаваемой комарами малярии от бубонной чумы, распространяемой крысиными блохами; от тифа, разносимого платяными вшами и блохами; от сонной болезни, передаваемой мухами це-це, и от других заразных болезней.
Благодаря применению пестицидов увеличивается объем производства продовольствия и снижается его стоимость. Например, при выращивании кукурузы без внесения пестицида триазина ее урожайность падает примерно на 8 %, а цена кукурузной продукции повышается на 31 %.
По сравнению с альтернативными средствами пестициды действуют быстрее и эффективнее. Их можно относительно долго хранить. Они легко транспортируются и при соблюдении агротехнических правил наносят минимальный ущерб живой природе.
В последнее время активно ведутся научно-исследовательские работы по синтезу безопасных и эффективных средств защиты культурных растений от сорняков и вредителей. И некоторые подобные средства уже найдены, и к ним можно отнести пиретроидальные инсектициды, обладающие сравнительно невысокой токсичностью и эффективныпри относительно малых дозах, и их период устойчивости небольшой – время их полного разложения составляет всего несколько дней.
Защитники окружающей среды в отличие от заинтересованных лиц в применении пестицидов приводят свои экологически обоснованные аргументы. Они считают, что их широкомасштабное применение сопровождается опасными последствиями. Например, при той или иной обработке пестицидами погибает большая часть вредителей, но у выжившей оставшейся части вырабатывается более сильный иммунитет – высокая сопротивляемость к применяемому химическому препарату. Небольшая часть выживших насекомых-вредителей и болезнетворных организмов (с относительно небольшим периодом размножения) в течение непродолжительного времени может произвести огромное потомство, устойчивое к пестицидам. Наблюдения показывают: к 1990 г. генетическая сопротивляемость одному или нескольким пестицидам проявлялась у 70 видов сорняков, 50 видов плесени и 10 видов грызунов. Некоторые виды малярийных комаров стали устойчивыми к пестицидам: ДДТ, линдейну, диэлдрину и др., – что послужило причиной роста повторяющегося заболевания малярией в период с 1970 по 1988 г. в 84 южных странах тропических и субтропических широт.
Многие инсектициды убивают не только вредителей, но и их естественных врагов (хищников и паразитов), которые могли бы контролировать популяции вредителей. Без естественных врагов быстро воспроизводящиеся популяции вредителей могут восстановиться в прежней численности в течение нескольких дней или недель после обработки пестицидами.
До вредителей доходит не более 10 % пестицидов, распыляемых самолетами, вертолетами или наземной техникой. А это означает, что большая их часть рассеивается в воздухе, осаждается на почве, в реках и водоемах и частично попадает в продукты питания, а вместе с ними и в организм человека и животных, например, пингвинов, обитающих в северных широтах, казалось бы, далеких от цивилизации местах.
Попавшие в атмосферу пестициды, особенно, разбрызгиваемые самолетами и вертолетами, могут переноситься ветром на большие расстояния. После осаждения на почву и проникновения в глубину они доходят до грунтовых вод. Анализ показал, что в 38 штатах США незначительные концентрации более 70 видов пестицидов и их производных обнаружены в грунтовых водах.
Согласно статистике Всемирной организации здравоохранения, ежегодно отравляется пестицидами миллионы человек, из которых от 3000 до 20 000 умирают. Большая часть отравленных и умерших – производители сельскохозяйственной продукции развивающихся стран, где не всегда и не везде соблюдаются меры безопасности применения пестицидов. Даже при соблюдении таких мер отравления неизбежны – например, в США ежегодно отравляются пестицидами более 300 тыс. человек, занятых преимущественно в сельском хозяйстве.
Остаточные следы почти 500 из 700 активных ингредиентов, используемых для производства пестицидов, обнаружены во многих пищевых продуктах. В результате лабораторных исследований установлено, что пестициды: ДДТ, алдрин, диелдрин, гептахлор, мирекс, эндрин и др. – вызывают рак печени подопытных мышей. Относительно высокая концентрация ДДТ и его производных выявлена в организме людей, умерших от раковых заболеваний, цирроза печени, гипертонии и других болезней. В 1987 г. в США были опубликованы результаты многолетних исследований: активные ингредиенты 90 % известных фунгицидов, более 60 % всех гербицидов и около 30 % всех инсектицидов могут вызвать раковые заболевания. В 1970-х годах в этой стране были приняты законы, запрещающие производство и применение свыше 40 видов пестицидов, представляющих угрозу здоровью человека. В их число вошли хлористые углеводородные инсектициды, несколько карбанатных и фосфорорганических инсектицидов и гербициды: 2,4,5-Т и силвекс. Однако принятые законы не всегда и не везде исполняются.
Спасение биосферы от загрязнения пестицидами. С давних времен известны эффективные и безопасные способы борьбы с вредителями и сорняками без применения пестицидов. К таким способам, проверенным многовековой практикой, относятся севооборот, посадка защитных полос, выбор оптимального времени посева, чересполосица и др. При правильно организованном севообороте – чередовании сельскохозяйственных культур и пара по полям и времени – создаются неблагоприятные условия для роста сорняков и размножения вредителей и, кроме того, восстанавливается плодородие почвы. Посаженные защитные полосы из кустарников и деревьев препятствуют вторжению насекомых-вредителей и служат средой обитания их природных врагов. Время посева выбирается так, чтобы вредители успели погибнуть от голода до прорастания культурных растений либо были уничтожены их естественными врагами. Чересполосица – расположение земельных участков с разными культурами – также помогает избавиться от сорняков и вредителей.
В последнее время с применением генных технологий выращиваются модифицированные сельскохозяйственные культуры и выводятся новые породы домашних животных, устойчивые к некоторым видам вредителей и болезней.
Весьма эффективен биологический контроль, при котором численности различных популяций вредителей регулируются их различными природными врагами: хищниками, паразитами, патогенными организмами (болезнетворными бактериями и вирусами). Например, крошечные осы предотвратили уничтожение в Африке урожая маниоки мучнистым червецом и спасли таким образом важнейшую продовольственную культуру для 200 млн человек в 35 странах этого южного континента.
Сторожевые собаки, домашние кошки, утки, гуси, куры, птицы, аллелопатичные растения – все они, выполняя свои основные функции, способны обеспечить эффективное биологическое регулирование в живой природе. Сторожевые собаки защищают домашних животных от хищников, кошки ловят грызунов, утки уничтожают вредных насекомых и слизней, гуси очищают фруктовые сады от сорняков, куры регулируют популяции насекомых-вредителей и сорных трав, птицы поедают насекомых, пауки – злейшие враги многих видов вредных насекомых. Аллелопатичные растения выделяют вещества, токсичные для сорняков либо отпугивающие или отравляющие вредителей. Например, в садах для подавления сорняков выращиваются некоторые сорта ячменя, пшеницы, ржи, сорго и суданской травы. Для защиты от насекомых-вредителей целесообразно чередовать и комбинировать посадки маниоки и фасоли, картофеля и зеленой горчицы, подсолнечника, кукурузы, овса и кунжута. Посаженная в огороде перечная мята отгоняет муравьев. Мята широко используется для приготовления многих блюд и кулинарных изделий. Сорванный, вымытый и прожеванный лист мяты освежает полость рта.
Биологический контроль имеет много преимуществ, среди которых можно назвать главное – природные средства избирательно действуют только на тех видов вредителей и сорняков, против которых они применяются, не нанося вреда другим живым организмам и ущерба биосфере в целом.
Многолетняя практика сельскохозяйственного производства показывает: наиболее эффективный способ борьбы с вредителями и сорняками включает предварительный этап работы – всесторонний анализ сельскохозяйственного угодья как цельной экосистемы, для развития которой подбираются конкретная оптимальная защита, включающая в первую очередь наиболее приемлемую обработку земли, биологический контроль, а затем, при крайней необходимости, и применение безопасных пестицидов.
Потребление различных пестицидов можно существенно сократить, если вместо них применять давно известные способы и доступные средства борьбы со следующими вредителями:
– Муравьи. У входа в дом посадить мяту, а вблизи дверей и под окнами рассыпать кофейную гущу либо измельченные листья мяты. На муравьиные дорожки посыпать красный перец или борную кислоту. Поверхность обеденного стола протереть слабым раствором уксусной кислоты.
– Москиты (комары). Устранить все источники застоявшейся воды в огороде и вблизи дома, построить и развесить скворечники в огороде, под окнами и у входных дверей посадить базилик. Над входной дверью вмонтировать лампу желтого цвета, при выходе из дома нежелательно использовать одеколон, духи и ароматное мыло (все они содержат душистые вещества, привлекающие москитов, а для их отпугивания достаточно протереть открытые части тела слабым раствором уксуса). На открывающихся окнах и дверях установить москитные сетки.
– Мухи. Регулярно убирать мусор и мыть посуду, не оставлять открытыми перезревшие фрукты и остатки пищи. Посадить у входной двери базилик или пижму, а над ней подвесить марлевый мешочек со смесью в равных количествах измельченных лавровых листьев, клеверных головок и листьев эвкалипта. Посадить на кухне базилик, развесить по комнатам мешочки со сладким клевером.
– Термиты. Эти насекомые (их более 2600 видов), обитают главным образом в тропиках, разрушают древесину, бумагу и портят сельскохозяйственную продукцию. Для борьбы с ними необходимо убрать вокруг дома остатки загнивающей древесины, стружки, опилки, картон и другие предметы быта, содержащие целлюлозу. Заменить поврежденные и загнившие подоконники, лаги и половые доски. Заполнить пустоты в бетонных или кирпичных стенах цементным раствором. Обработать паяльной лампой зараженные термитами места при температуре 60 °С в течение 10 мин.
В естественной природной среде произрастает множество видов диких растений и обитает не меньшее множество видов диких животных. И в ней создаются благоприятные условия для равновесного сосуществования всех видов живых организмов вне зависимости от того, считаются ли они полезными или вредными. Очевидно, чем ближе любая антропогенная система к естественной экосистеме, тем легче бороться с вредителями, так как включается природный механизм самозащиты. Например, без особых усилий можно воспроизвести живой уголок в огороде и вокруг дома, и тогда многие проблемы, связанные с вредителями и сорняками будет решать сама природа. Высокая трава – лучшая среда для обитания природных врагов многих видов вредителей, и в ее тени не разрастаются сорняки. Чтобы высокая трава не мешала ходить, на тропинки следует посыпать мелкие древесные щепки либо мелкую щебенку. И тогда отпадет необходимость регулярно косить или подстригать траву. Все эти маленькие шаги каждого человека приближают его к живой природе.
В настоящее время некоторые просвещенные и образованные люди осознают, что многие изобретенные сравнительно недавно химические средства защиты от вредителей оказываются небезопасными для экосистем и всей биосферы в целом. В этой связи одна из важнейших задач современного человечества заключается в том, чтобы, как можно быстрее приблизить все антропогенные системы к естественным, в которых гармонично сочетаются все виды живого вне зависимости от того, вредны или полезны они человеку.
Библиографические ссылки
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов, 13-е изд. М.: Директ-Медиа, 2018.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум, 6-е изд. М.: Директ-Медиа, 2016.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник в 2-х кн., 2-е изд., М.: Директ-Медиа, 2017.
Карпенков С.Х. Экология. Практикум, 2-е изд. М.: Директ-Медиа, 2022.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник для бакалавров. М.: Логос, 2014.
Карпенков С.Х. Технические средства информационных технологий. 4-е изд. М.: Директ-Медиа, 2021.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Справочник. М.: Высшая школа, 2004.
Карпенков С.Х. Незабытое прошлое. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Воробьёвы кручи. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Русский богатырь на троне. М.: ООО «Традиция», 2019.
Карпенков С.Х. Стратегия спасения. Из бездны большевизма к великой
России. М.: ООО «Традиция», 2018.
Карпенков С.Х. К истории одного преступления // Уничтоженные как класс. М.: ООО «Традиция», 2020. С. 3 – 65.
Карпенков Степан Харланович
