токсичность. Проблема21Поэтому переход к производящему сельскому хозяйству получил название неолитической
 Скачать 222.43 Kb.
|
|
Издательская группа «Основа» Пилотный выпуск 2010 ПРОБЛЕМА 21 Поэтому переход к производящему сельскому хозяйству получил название «неолитической» (или аграрной) революции. Постоянные и достаточно большие запасы пищи позволили основывать дол- говременные поселения. Появилось свободное вре- мя для того чтобы заниматься усовершенствовани- ем инструментов и быта: создавались лучшие ин- струменты, лучшие дома, лучшие методы земледе- лия, полезные новые изобретения, живопись, му- зыка и т. д. Избыток продовольствия стимулиро- вал его обмен; начали развиваться транспорт, до- роги, торговля. В результате происходило повыше- ние общего уровня развития цивилизации. В конечном итоге человек оказался одним из наиболее успешных живых существ на планете Зем- ля. В течение последних нескольких тысяч лет че- ловечество колонизовало все континенты, приспо- собилось практически к каждому типу местооби- тания, непрерывно увеличивало численность и за- полнило весь земной шар. Однако развитие земледелия не проходило гладко и без проблем. Создание человеком искус- ственных экосистем (агроценозов) неизбежно при- вело к нарушению устойчивости и равновесия, ко- торые характерны для естественных экосистем. Аг- роценоз даже теоретически не может быть устойчи- вым с точки зрения экологии, его продуктивность зависит от притока энергии извне, причем энергии, отличной от солнечного света (в простейшем слу- чае это может быть, например, мышечная энергия, затраченная земледельцем при прополке). С уро- жаем земледелец выносил значительное количество питательных веществ, что приводило к истощению почв; выращивание на ограниченном участке зем- ли растений одного вида и одного сорта создавало благоприятные условия для массового распростра- нения в посевах вредителей и болезней. Достаточ- но вспомнить унесший примерно 4 млн. жизней го- лод в Ирландии в 1845–1849 гг., к которому при- вело практически полное уничтожение картофеля возбудителем фитофтороза в этой стране. Несмотря на подобные события, человек пред- ставляет собой биологически успешное существо, и этот успех в значительной степени обусловлен на- шей способностью решать возникающие проблемы. В настоящее время развитие науки и технологий позволяет контролировать возбудителей болезней, грибы, сорные растения, насекомых, птиц, грызунов и других паразитов и вредителей, которые могли бы сокращать нашу жизнь или конкурировать с на- ми за пищу. Современное сельское хозяйство обе- спечивает достаточное количество продуктов жи- вотноводства и земледелия, удовлетворяющее на- ши потребности в пище, фураже и сырье для про- мышленности. Однако ни один живой вид на нашей плане- те не может бесконечно наслаждаться неограни- ченным ростом численности популяции. Числен- ность всех живых организмов ограничивается до- ступными ресурсами, болезнями или природны- ми катастрофами. Человечество не представляет собой исключения. Природные ресурсы не смогут поддерживать устойчивый рост численности людей неограниченно долго; рано или поздно эта величи- на должна будет стабилизироваться на определен- ном уровне (по оценкам разных экспертов макси- мальная численность человечества составит от 12 до 14 млрд). И в настоящее время, и когда прои- зойдет стабилизация численности людей на плане- те имеющиеся природные ресурсы необходимо ис- пользовать эффективно. В частности, практически исчерпаны возможности увеличения площади па- хотных земель, поэтому кормить нынешние более 6 млрд и будущие 12–14 млрд можно только с ис- пользованием технологий высокопродуктивного ин- тенсивного земледелия. Применяемые в земледелии химические соеди- нения, в частности пестициды, как раз и предна- значены для эффективного использования земель- ных ресурсов. Фактически обилие качественной пи- щи и высокие стандарты жизни в развитых стра- нах были бы невозможны без пестицидов. Шамрай С. Н. ПЕСТИЦИДЫ — ЗЛО ИЛИ БЛАГО? Сельскохозяйственной деятельностью человечество занимается примерно 10 тыс. лет. Зарождение земледелия и животноводства позволило людям сделать решающий шаг в своем культурном и эко- номическом развитии. Присваивающее хозяйство, которым люди занимались до этого и которое включало собирательство, охоту и рыбную ловлю, определяло чрезвычайно высокую зависимость от природы и не допускало территориальной концентрации населения, которая была бы в состо- янии обеспечить становление и прогресс цивилизации. Кроме того, само население, не распола- гая надежной, устойчивой и достаточно обильной продовольственной базой, росло очень медлен- но — меньше, чем на 0,01 % в год. Частым явлением был голод, что также сказывалось на чис- ленности человечества. Пилотный выпуск 2010 ХИМИЯ. ВСЕ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ ПРОБЛЕМА 22 К сожалению, в последние годы сложилась си- туация, когда многие люди начали считать пести- циды недопустимо опасными для окружающей сре- ды или людей. Такая точка зрения формируется у неспециалистов под влиянием популярных нау- кообразных публикаций в различных СМИ, вклю- чая Интернет. Авторы подобных публикаций, ча- ще всего, мало осведомленные в тех вопросах, ко- торые они обсуждают, акцентируют внимание толь- ко на потенциальных рисках, связанных с примене- нием пестицидов, и запугивают незнакомых с ре- альным состоянием дел читателей возможными не- благоприятными последствиями. Не будет преуве- личением сказать, что иногда при обсуждении про- блем, связанных с пестицидами, дело доходит до массовой истерии, даже на уровне правительствен- ных органов. Но для ясного представления о преимуществах и рисках, которые несет с собой использование пе- стицидов, вместо истерии необходим тщательный и взвешенный анализ всех положительных и отри- цательных последствий их применения. Рациональ- ный подход должен включать сопоставление поль- зы и риска, которые обусловлены применением этих препаратов. По своей природе пестициды являются опасными веществами, однако польза от их приме- нения также существенна и очевидна. И те люди, которые ратуют за полное запрещение применения пестицидов, должны быть готовыми делить свои жилища с различными членистоногими и мелкими млекопитающими, питаться заплесневевшими ово- щами и другими продуктами, загрязненными ток- синами, примириться с острой нехваткой продук- тов питания и чрезвычайно высокими ценами на них, согласиться переносить вспышки давно забы- тых заболеваний. Тем не менее, как быть с тем, что пестициды являются опасными? Многие пестициды токсичны для людей и таят в себе потенциальную угрозу. К счастью, этот риск постоянно снижается бла- годаря усилиям исследователей, природоохранных организаций и правительственных учреждений по- средством разработки более безопасных соедине- ний, имеющих специфическую активность только по отношению к вредным организмам, улучшения методов применения пестицидов. Принимаемые за- конодательные акты в развитых странах мира в от- ношении безопасности химических средств защиты растений предъявляют все более и более жесткие требования. В результате этих усилий соотношение между риском и пользой непрерывно увеличивает- ся в сторону пользы. К сожалению, встречаются ошибки и различно- го рода несчастные случаи при применении пести- цидов; кроме того, даже при правильном использо- вании некоторые пестициды могут быть опасными для окружающей среды и нецелевых живых орга- низмов. Так что и польза, и риск при применении пестицидов остаются реальными. Таким образом, всегда остается место для повышения безопасно- сти пестицидов, улучшения методов их примене- ния и контроля. В этой статье кратко рассматриваются история применения пестицидов, связанные с пестицидами преимущества и риски, тенденции в их использо- вании. Что такое пестициды? Словом «пестицид» (от лат. pestis — зараза и caedo — убиваю) обозначают химические со- единения, предназначенные для уничтожения паразитов и вредителей, то есть вредных ор- ганизмов (в английском языке — pests). Однако в природе «вредные организмы» не су- ществуют; люди назвали так любое животное, рас- тение или микроорганизм, который подвергает опасности наши запасы пищи, здоровье или ком- форт. По большому счету, «вредными» эти орга- низмы достаточно произвольно названы людьми, поскольку они, так или иначе, ухудшают качество жизни. Для контроля этих вредных организмов и используются пестициды, которые предназначены для их уничтожения или отпугивания. Они приме- няются не только в сельском хозяйстве, но и в жи- лищах, а также в других местах, где вредные орга- низмы могут причинить определенный ущерб. В зависимости от того, против каких объектов они используются, пестициды делятся на следую- щие основные группы: Акарициды — для борьбы с клещами. Альгициды — для уничтожения водорослей и другой водной растительности. Антисептики — для предохранения различных материалов от разрушения микроорганизмами; к этой же группе относят препараты, исполь- зуемые для дезинфекции с целью уничтожения опасных для человека и животных микроорга- низмов. Арборициды — против нежелательной кустар- никовой и деревянистой растительности. Бактерициды — против бактериальных болез- ней. Гербициды — для борьбы с сорной раститель- ностью. Зооциды — для борьбы с грызунами. В зару- бежной литературе эту группу веществ часто называют родентицидами или ратицидами. Лимциды или моллюскоциды — для борьбы с различными моллюсками, в том числе брю- хоногими. Издательская группа «Основа» Пилотный выпуск 2010 ПРОБЛЕМА 23 Нематоциды — для борьбы с паразитическими круглыми червями (нематодами). Инсектициды — для борьбы с вредными насе- комыми. Отдельные группы инсектицидов мо- гут носить и специальные названия, например афициды, предназначенные для борьбы с тлями. Фунгициды — против возбудителей грибных болезней. К пестицидам также относят регуляторы роста растений — химические вещества для стимуляции и торможения (ретарданты) роста растений, препараты для удаления листьев (дефолианты) и подсушивания растений (десиканты), препараты для отпугивания (ре- пелленты), привлечения (аттрактанты) и стерилизации (половые стерилизаторы) насекомых, а также препара- ты, отпугивающие насекомых от пищи (антифиданты). Наиболее широко используемыми пестицидами являются гербициды, инсектициды и фунгициды. Краткая история пестицидов Пестициды не являются чем-то новым, придуман- ным человеком только в последнее время. Поскольку вредители, возбудители болезней и сорные растения с самого начала эры земледелия ставили под угро- зу урожай, люди издавна пытались каким-то образом контролировать вредные организмы. Сорные растения в посевах чаще всего удаляли вручную прополкой. Примерно 2500 годом до н. э. да- тировано первое письменное упоминание об использо- вании серы в качестве инсектицида против насекомых и клещей на территории древнего Шумера. За 1200 лет до н. э. в древнем Китае пытались использовать отва- ры и экстракты некоторых растений в качестве инсек- тицидов и фунгицидов, а препараты ртути и мышья- ка использовали для борьбы с платяной вошью. Око- ло 200 года до н. э. римский цензор, оратор и писа- тель Маркус Порциус (Marcus Porcius) призывал опры- скивать растения маслом для борьбы с вредителями и болезнями. Также древние римляне использовали го- рящую серу для уничтожения насекомых и соль для борьбы с сорняками. На рубеже IV и V веков нашей эры китайский алхимик Ко Ханг (Ko Hung) рекомен- довал обработку корней белым мышьяком при высад- ке риса для защиты от насекомых-вредителей. В 1600-х годах для борьбы с муравьями использовали смесь ме- да и мышьяка. Реально научную основу защита растений приоб- рела в XIX столетии, когда произошла аграрная ре- волюция в Европе и США. Защита растений начала становиться распространенной и международной, че- му способствовало открытие инсектицидов раститель- ного происхождения — пиретрума и дерриса (первый получают из цветков некоторых видов ромашек, вто- рой — из корней некоторых тропических растений). В конце XIX века земледельцы использовали аце- тоарсенит меди (парижскую зелень), арсенат каль- ция, серу и некоторые другие вещества для контроля насекомых-вредителей сельскохозяйственных растений и бордосскую жидкость для борьбы с болезнями вино- града. Однако эффективность этих методов была часто невелика из-за примитивной химической промышлен- ности и методов применения. Рост использования пестицидов начался перед и особенно сильно — после Второй мировой войны. В 1939 году в Швейцарии был синтезирован первый хлорорганический инсектицид ДДТ (дихлордифенил- трихлорэтан), который широко применяли для борьбы как со вшами, так и с вредителями растений. В этот же период были синтезированы другие хлорорганиче- ские инсектициды, такие как бензолгексахлорид, ал- дрин, диелдрин и целый ряд других. Все хлороргани- ческие инсектициды блокируют функции нервной си- стемы насекомых, вызывая судороги и гибель. Эти но- вые препараты оказались недорогими, эффективными и приобрели огромную популярность. ДДТ был осо- Опрыскивание растений картофеля парижской зеле- нью против колорадского жу- ка в конце XIX века в США Современная технология опрыскивания сельскохозяйственных культур пестицидами Пилотный выпуск 2010 ХИМИЯ. ВСЕ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ ПРОБЛЕМА 24 бенно востребован, поскольку имел широкий спектр активности против вредных насекомых и невысокую токсичность для млекопитающих. Фосфорорганические инсектициды появились по- сле разработки в Германии отравляющих веществ нерв- нопаралитического действия в период Второй мировой войны (в частности зарина). На основе этих работ был синтезирован ряд фосфорорганических инсектицидов, некоторые из них применяются и в настоящее время (базудин, актеллик, золон, волатон, дурсбан, пиринекс). У насекомых, а также и у млекопитающих эти соеди- нения ингибируют холинэстеразу, что прерывает пе- редачу нервных импульсов с участием нейромедиато- ра ацетилхолина. Это приводит вначале к гиперактив- ности насекомых, затем к параличу и гибели. В течение 1940-х годов были разработаны герби- циды, имеющие активность фитогормонального ти- па: 2,4-Д (2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота и ее производные), 2,4,5-Т (2,4,5-три хлорфеноксиуксусная кислота и ее производные) и MCPA (2-метил-4- хлорфеноксиуксусная кислота и ее производные). Они избирательно токсичны для растений, и их применение не вызывает значительных экологических проблем. Эти препараты убивают в основном двудольные растения, слабо влияя в используемых концентрациях на злаки. Наиболее широкое распространение получил препарат 2,4-Д, который применяется и по сей день. В качестве фунгицидов, помимо бордосской жид- кости, до 60-х годов прошлого века широко исполь- зовали также хлорокись меди, препараты элементар- ной серы (молотую серу, коллоидную серу, известково- серный отвар) и органические соединения различной химической природы (дитиокарбоматы, производные фенола и др.). В качестве фунгицидов также приме- няли препараты, содержащие ртуть (гранозан, меркур- гексан). Однако чрезмерное увлечение недорогими и, как казалось, эффективными препаратами быстро выяви- ло опасности и риски, связанные с пестицидами. Так, при постоянном давлении отбора со стороны хими- ческих веществ многие вредные организмы приоб- рели устойчивость к пестицидам; первое сообщение об устойчивости насекомых к ДДТ появилось в 1946 г., в следующие два десятилетия устойчивые формы на- секомых широко распространились по всему миру. К 1984 году 17 видов насекомых были устойчивы к ин- сектицидам всех химических групп. В настоящее вре- мя свыше пяти сотен видов насекомых, включая пе- реносчиков заболеваний, таких как комары и клещи, устойчивы как минимум к одному инсектициду. Кро- ме этого, 270 видов сорных растений, 150 видов воз- будителей болезней растений и примерно половина видов крыс являются устойчивыми, по крайней ме- ре, к одному пестициду. Также оказалось, что многие препараты медленно разрушаются в почве и воде, накапливаются в тканях позвоночных и беспозвоночных животных при посту- плении с пищей, перемещаются по пищевым цепям вплоть до хищников верхнего уровня. По этой причи- не хлорорганические пестициды в период с 1973 г. до 1990-х годов были сняты с регистрации и запрещены к применению в большинстве стран мира. Кроме них в сельском хозяйстве были запрещены препараты, со- держащие мышьяк и ртуть. Следует отметить, что фос- форорганические инсектициды, в отличие от хлорор- ганических, не накапливаются в организме животных и не вызывают существенных проблем. После появления сообщений о потенциальной опасности пестицидов общественное мнение по отно- шению к ним начало изменяться. Пришло осознание рисков, связанных с их использованием, понимание до- статочно серьезных отрицательных последствий без- думного и неправильного применения средств борьбы с вредными организмами в сельском хозяйстве, про- мышленности и в быту. В результате дальнейшие исследования были на- правлены на синтез специфически действующих пре- паратов, безвредных для человека и окружающей сре- ды, а также на разработку более совершенных мето- дов их использования. Многие из применяемых в настоящее время пе- стицидов являются практически «природными» пре- паратами. Например, так называемые «пиретроидные» инсектициды (каратэ, децис, шерпа, штефесин и др.) — это аналоги пиретринов, природных ядов раститель- ного происхождения, которые сотни лет использова- ли для борьбы с насекомыми. Никотиноиды (регент, банкол, моспилан) и неоникотиноиды (актара, конфи- дор, калипсо) являются частично модифицированны- ми продуктами морских кольчецов. Начинают широко использоваться регуляторы ро- ста и развития насекомых, которые имитируют дей- ствие естественных гормонов, контролирующих разви- тие насекомых. Препараты такого рода предотвраща- ют формирование взрослых стадий насекомых из их личинок или препятствуют линьке. Ингибиторы роста насекомых (инсегар, димилин, номолт, аплауд) вызыва- ют гибель насекомого во время перехода его с одной стадии развития в другую. Ингибиторы синтеза хити- на насекомых (матч, сонет, римон) вызывают гибель личинок насекомого во время линьки. Ряд новейших инсектицидов разрабатывается на основе авермектинов (avermectins) — природных про- дуктов, выделяемых патогенными для насекомых по- чвенными бактериями и обладающих инсектицидным действием при очень низких концентрациях. Напри- мер, инсектицидные токсины Bacillus thuringiensis яв- ляются протеинами, и при попадании в кишечный тракт насекомого они нарушают специфическую по- глотительную способность стенок кишечника. Продукты природного происхождения использу- ются и при разработке фунгицидов. Одна из наиболее современных групп фунгицидов, так называемые стро- билурины, являются аналогами стробилурина А, при- родного продукта сапротрофного гриба-базидиомицета Strobilurus tenacellus. Другая группа современных фун- Издательская группа «Основа» Пилотный выпуск 2010 ПРОБЛЕМА 25 гицидов — фенилпирролы — это производные пиррол- нитрина, естественного продукта, выделяемого бакте- рией Pseudomonas pyrrocinia. Ряд новейших фунгици- дов являются индукторами защитных реакций расте- ний и вообще не обладают токсической активностью. Подобные препараты практически естественно- го происхождения, которые используют для контроля насекомых, бактерий, вирусов, грибов и других вред- ных организмов, получили название «биорациональ- ных» пестицидов. Широким фронтом проводятся исследования по возможности контроля вредных организмов с исполь- зованием их естественных врагов — хищников, пато- генных для вредных насекомых бактерий и вирусов, микроорганизмов, которые являются антагонистами возбудителей заболеваний растений. Препараты на основе подобных организмов называют «биопестици- дами». Средства биологического контроля защиты рас- тений занимают существенное место в арсенале пред- лагаемых для защиты растений препаратов, хотя прак- тика однозначно доказала, что только за счет биопе- стицидов, без использования синтетических химиче- ских препаратов, невозможно обеспечить достаточно приемлемый уровень защиты растений. Продолжают развиваться и гербициды. В сфере за- щиты растений от сорняков в 1970-х годах в производ- ство был внедрен атразин, однако этот гербицид легко вымывался из почвы дождями и, поскольку медленно разрушался, мог быть источником загрязнения воды. В конце 1980-х годов в производство был внедрен ра- ундап, производное глицина, для неселективного кон- троля сорных растений. Однако в настоящее время он используется как основной гербицид для селективного контроля сорняков, поскольку были сконструированы культурные растения, устойчивые к нему. Ряд других современных гербицидов хотя и явля- ются неселективными, быстро разрушаются в почве, и это позволяет высевать культурные растения вско- ре после внесения гербицида. В конечном итоге ассор- тимент современных гербицидов позволяет практиче- ски полностью отказаться от ручного труда при ухо- де за посевами. Помимо совершенствования самих препаратов, со- вершенствуются методы их применения. Повсеместное распространение получили инкрустация и дражиро- вание семян, оборудование для ультрамалообъемного опрыскивания растений. Все это позволяет наносить пестициды именно на защищаемое растение, исклю- чая их попадание в почву или воду. Разрабатываются стратегии для предотвращения появления устойчивых форм вредных организмов. С этой целью используется чередование препаратов, имеющих различный механизм действия, или смеси подобных препаратов. В настоящее время в США или европейских странах новый пестицид не регистрирует- ся, если при этом не прилагается стратегия по предот- вращению появления устойчивых к нему форм вреди- телей и патогенов. С 1960-х годов специалисты по защите растений начали разрабатывать научно обоснованный подход к контролю вредных организмов, названный интегриро ванным контролем вредных организмов (integrated pest management, IPM). В нашей стране такой подход на- зывают интегрированной защитой растений от вреди- телей, болезней и сорняков. Целью этого подхода яв- ляется сдерживание численности вредных организмов на таком уровне, на котором они не могут причинить экономически ощутимого вреда. На основе глубоко- го изучения биологии защищаемых растений и вред- ных организмов в рамках интегрированной защиты ис- пользуют методы возделывания растений, которые пре- пятствуют деятельности вредных видов, способствуют распространению хищников и паразитов, атакующих вредные организмы. При интегрированной системе за- щиты пестициды используют только в наиболее подхо- дящий период, когда их минимальное количество ока- зывает максимально положительный эффект, например на начальных стадиях ожидаемой вспышки численно- сти вредителей или при возникновении опасности мас- сового поражения растений болезнями (эпифитотии). При использовании интегрированных систем за- щиты допускается определенный уровень численности вредных организмов. Их полное уничтожение не яв- ляется необходимым для защиты, более того, полное уничтожение вредного организма может оказать отри- цательное воздействие на численность полезных хищ- ников или паразитов, которым этот вредный организм необходим для выживания. Интегрированные системы защиты не отменяют необходимости применения пестицидов, однако они позволяют использовать пестициды в сниженных ко- личествах и более эффективно. В то же время даже с использованием интегрированных систем применение пестицидов часто является единственным способом пре- дотвратить недопустимо большой экономический вред, который могут причинить вредные организмы. Кроме этого, в некоторых случаях любое количе- ство вредных организмов является недопустимым. На- пример, большинство людей не хотят делить свой дом даже с одной-единственной крысой или мышью. По- добным же образом большинство поставщиков ово- щей и фруктов не покупают продукцию с поврежде- ниями, вызванными вредителями или болезнями (та- кая продукция может оказаться опасной и для потре- бителя, например из-за накопления микотоксинов). По этой причине в развитых странах мира фермеры ис- пользуют пестициды в тех случаях, когда имеется опас- ность даже незначительных повреждений продукции. Польза пестицидов Используя тщательно подобранные препараты в нужное время в нужном месте в необходимом ко- личестве, производитель сельскохозяйственной продук- ции практически полностью устраняет потенциальный вред, который могли бы нанести вредители и пара- зиты. Этот вред выражается не только в экономиче- ских потерях — незащищенное фунгицидами продо- Пилотный выпуск 2010 ХИМИЯ. ВСЕ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ ПРОБЛЕМА 26 вольствие и фураж часто содержат значительное ко- личество крайне опасных микотоксинов, которые при хроническом употреблении могут вызвать такие забо- левания как рак. Очень характерными являются данные по корич- невой гнили плодов персика в США. Потери урожая от этого заболевания в 1850-х при отсутствии защит- ных обработок составляли в среднем 75 %, в 1920-х годах при обработке препаратами серы потери снизи- лись до 13 %, и, наконец, в настоящее время при об- работке современными синтетическими препаратами потери уменьшились до 1–2 %. В случае полного отказа от применения пестици- дов в земледелии такая страна как США уже не только не могла бы экспортировать продовольствие, но и вы- нуждена была бы его импортировать, поскольку уро- жаи, например, пшеницы и кукурузы снизились бы на 30–50 %, моркови — на 26 %, картофеля — на 45 %, томатов — на 29 %, арбузов — на 61 %. Такая же си- туация сложилась бы и в других странах с высокопро- дуктивным сельским хозяйством. Применение гербицидов в мировом масштабе обе- спечивает от 10 до 20 % повышения урожайности хлеб- ных злаков; этой прибавки достаточно для выпечки 15 батонов хлеба для каждого жителя планеты Земля. С использованием систем экстенсивного земледе- лия практически без применения пестицидов в нераз- витых странах в среднем 95 % населения производят количество продукции, которая почти полностью идет на обеспечение жителей этой же страны. В то же вре- мя в развитых странах картина обратная: 3–5 % насе- ления производят достаточное для всех остальных ко- личество продуктов питания; довольно значительный избыток идет и на экспорт. Производство такого ко- личества продуктов питания в развитых странах было бы невозможным без применения пестицидов. Значение пестицидов выходит за пределы сельско- го хозяйства. Несмотря на отрицательные последствия, которые имело применение ДДТ, этот инсектицид, тем не менее, сохранил миллионы жизней, обеспечив эф- фективный контроль численности переносчиков маля- рии. И сегодня многие болезни, распространение кото- рых связано с клещами или насекомыми (желтая лихо- радка, чума, брюшной тиф, малярия, сердечные черви собак, пятнистая лихорадка Скалистых гор), сдержива- ются на низком уровне благодаря пестицидам. Во мно- гих странах, например в США, пестициды длительно- го действия сохраняют миллионы домов от термитов. Иногда пестициды позволяют восстановить баланс в экосистемах, нарушенных вторжением экзотических видов. Например, морская минога вторглась в Великие Озера после открытия судоходства по каналу из района Ниагарского водопада, построенного в 1929 г. Миноги атаковали местные виды рыб, и к 1950-м популяции форели уменьшились в десятки раз. Для контроля их численности был использован пестицид TFM, и к на- стоящему времени популяции форели восстановились. Таким образом, можно ли отказаться от пести- цидов? Эти химикаты улучшают количество, качество и разнообразие продуктов питания, оказывают поло- жительное действие на здоровье людей посредством контроля продуцентов токсинов, загрязняющих пищу, повышают продукцию фруктов и овощей и обеспечи- вают контроль давно забытых большинством людей болезней. Они защищают дома и имущество людей. Они позволяют фермерам развитых стран оставаться конкурентоспособными в глобальной торговле сельско- хозяйственными продуктами. И, несомненно, высокие стандарты жизни в развитых странах также были бы невозможны без использования пестицидов. Риски при использовании пестицидов: опасности реальные и мнимые Осознанно относясь к пестицидам, нельзя замал- чивать и неблагоприятные последствия, связанные с их применением. Собственно говоря, мы должны вы- числить «сальдо» из соотношения между их очевидной пользой и столь же очевидными рисками. Вот здесь- то и заключена суть конфликта между сторонниками и противниками использования пестицидов, так как пользу и вред обычно сравнивают с использованием разных «единиц измерения». Пользу обычно измеря- ют в экономических категориях, например в количе- стве или цене прибавки урожая, обусловленной пести- цидами. В то же время когда говорят о потенциаль- ном вреде, то упоминают обычно здоровье людей или загрязнение окружающей среды. Однако люди разли- чаются по своим приоритетам. Невозможно сопостав- лять количество денег и человеческую жизнь. Вероят- но, наилучшим будет сосредоточить усилия на поиске решения, которое было бы благоразумным как в отно- шении воздействия на окружающую среду, так и реа- листичным с экономической точки зрения. Во всех развитых странах пестициды применяют- ся после регистрации в соответствующих государствен- ных органах. Также необходимо иметь лицензию для производства, хранения, продажи и применения пе- стицидов. Пестициды по своей природе являются вещества- ми, токсичными для живых существ, поэтому изна- чально они могут представлять собой угрозу. Риск от применения химических веществ является функцией их токсичности и длительности воздействия. Как го- ворили древние фармацевты, «яд делается дозой». Ток- сические вещества могут проникать в тело через кожу, рот, глаза или легкие. Выделяют два типа токсичности: острую токсичность, которая проявляется при кратков- ременном воздействии вещества, и хроническую ток- сичность, или эффект длительного действия вещества (до нескольких лет). Для измерения острой токсичности используют величину ЛД50, то есть летальную дозу, необходимую для того, чтобы убить 50 % лабораторных животных, использованных в тесте по определению острой ток- сичности. Обычно ее выражают в миллиграммах веще- ства на килограмм веса тела животного. Чем меньше Издательская группа «Основа» Пилотный выпуск 2010 ПРОБЛЕМА 27 ЛД50, тем более ядовитым является вещество. Нужно помнить, что практически любое вещество может быть токсичным при достаточно высоких дозах, например, обычная поваренная соль имеет величину ЛД50, рав- ную примерно 3 г/кг тела. Для маленьких детей ле- тальная доза поваренной соли составляет примерно две столовых ложки. Хроническую токсичность определить сложнее, поскольку она зависит от природы проверяемого ве- щества, длительности экспозиции, дозы, особенностей жизненного стиля испытуемого организма и других факторов. Но именно хроническая токсичность пе- стицидов вызывает наибольшую озабоченность людей. Общественное беспокойство относительно опасно- сти хронической токсичности пестицидов усиливает- ся по мере развития технологий. В 1950-х годах ми- нимальное количество вещества, которое можно бы- ло определить аналитическими методами, составляло одну часть на миллион*; любой более низкий уровень определялся как нуль. В середине 1960-х уже определя- ли одну часть на миллиард, в середине 1970-х — одну часть на триллион; в настоящее время — одну часть на квадриллион (квадриллион — единица с 24 нуля- ми). Истинный нуль в содержании каких-либо веществ становится все труднее найти. Таким образом, с развитием аналитической тех- ники после десятков лет применения пестицидов их можно обнаружить почти везде, где мы захотим их найти. Поэтому в настоящее время проблема состоит не в том, что их остаточное количество можно найти в пище, воздухе или воде, а в том, сколько их там содержится. Если мы можем найти пестицид в коли- честве, например, одной части на 1 000 000 000 000, то означает ли это, что его токсичность имеет какое-либо значение? На основании данных по токсичности препарата соответствующие государственные органы устанавли- вают максимально допустимое количество препарата, которое может быть обнаружено в продуктах питания. Эти величины устанавливаются на основании данных по дозе препарата, которая в исследованиях не оказы- вает никакого видимого эффекта. Затем эта величина делится на 100, 1000 или другой делитель, в зависимо- сти от количества продукта питания, которое в сред- нем потребляется в течение года или другого периода каждым жителем страны. Анализируется также ско- рость вывода или распада препарата в организме, ток- сичность продуктов его распада и другие необходимые показатели. На основании всех этих данных в конеч- ном итоге и определяют предельно допустимую дозу. Подобный подход используется во всех развитых странах, и он показал свою эффективность. В инструк- ции по применению пестицида приведены такие его дозы, которые гарантируют, что в собранном урожае его содержание не будет превышать предельно допу- стимого количества. В 1989 году Агентство по охране окружающей среды США провело масштабные иссле- дования содержания различных пестицидов в 14 492 случайно выбранных образцах продуктов питания, продаваемых США и производящихся в 79 странах. В 50 % продуктов никаких количеств пестицидов не было выявлено вообще, и только менее 1 % образцов содержали отдельные пестициды в количестве, дости- гающем или слегка превышающем предельно допусти- мые дозы. На основании этих исследований был сде- лан вывод об отсутствии риска со стороны пестици- дов при употреблении продуктов питания; говоря дру- гими словами, жители США употребляют безопасную чистую продукцию. Аналогичная ситуация с продуктами питания сло- жилась и в других развитых странах. В условиях вы- сокопродуктивного интенсивного земледелия с исполь- зованием интегрированных систем защиты и необхо- димых количеств пестицидов при строгом контроле со стороны соответствующих государственных служб производители сельскохозяйственной продукции пред- лагают на рынок безвредную, если угодно, экологиче- ски чистую продукцию. Этот факт находит отражение и в средней продолжительности жизни жителей этих стран, которая намного превосходит соответствующий показатель для стран с экстенсивным сельским хозяй- ством, в которых пестициды не применятся или при- меняются в незначительном количестве (но при этом часто неправильно, с нарушением соответствующих норм безопасности). Вопреки реальному состоянию дел, многие лю- ди, называющие и считающие себя специалистами в области охраны окружающей среды, пытаются дока- зать вред пестицидов на основании сомнительной ар- гументации и ратуют за полное запрещение примене- ния данных препаратов. Например, расхожей является точка зрения, что пестициды приводят к росту числа онкологических заболеваний. Однако подтверждается ли это досто- верными фактами? Ни в одном исследовании не бы- ла доказана связь между пестицидами и онкологиче- скими заболеваниями; из того факта, что различные формы рака имеют различное распространение в раз- ных странах, никак не следует, что это различие обу- словлено пестицидами. В любом исследовании, в кото- ром утверждается, что пестициды или другие химика- ты вызывают заболевания, необходимо рассматривать и другие факторы, такие как возраст, наследственность, курение и т. д. При тщательном рассмотрении всегда оказывалось, что эти факторы имеют намного большее значение, чем химикаты. Однако сторонники запреще- * В западной научной литературе концентрации веществ часто выражаются в частях на миллион. Пилотный выпуск 2010 ХИМИЯ. ВСЕ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ ПРОБЛЕМА 28 ния пестицидов либо не имеют соответствующей ин- формации, либо игнорируют ее. При этом не принимается в расчет и такой факт, что более 99,9 % канцерогенных веществ, которые лю- ди потребляют с пищей, являются природными про- дуктами (например, продуктами вторичного метабо- лизма растений). Многие из этих веществ имеют кан- церогенную активность, намного превосходящую ак- тивность синтетических пестицидов. Брюс Эймс (Bruce Ames), профессор университета Беркли в Калифорнии и ведущий эксперт в области злокачественных новооб- разований, в этой связи заметил, что одна чашка ко- фе содержит столько же канцерогенов, сколько чело- век в среднем получает в течение года в виде остаточ- ных количеств пестицидов при употреблении в пищу овощей и фруктов, выращенных при обычном интен- сивном земледелии. При этом, как заметили коллеги, профессор Эймс продолжает пить кофе. Что ожидает пестициды в будущем? С учетом растущего населения нашей планеты и повышения уровня его урбанизации потребность в пестицидах будет только возрастать. Фермеры долж- ны увеличивать урожай на остающейся постоянной или даже уменьшающейся площади пахотных земель. Бедные страны не смогут поддерживать растущую чис- ленность населения без контроля переносчиков забо- леваний. Население развитых стран, привыкшее к вы- соким стандартам жизни, будет предъявлять требова- ния относительно наличия изобилия высококачествен- ных продуктов питания, отсутствия распространяемых переносчиками заболеваний и вряд ли откажется от потребности жить в домах, свободных от нежелатель- ных животных. В то же время потенциальная опасность пестици- дов будет способствовать развитию научных исследо- ваний в направлении снижения рисков при их при- менении, совершенствования технологий применения и самих препаратов. Совершенствование методов инте- грированной защиты растений приводит к все умень- шающимся объемам применения пестицидов, посколь- ку в рамках интегрированных систем защиты пести- циды являются только одним инструментом из арсе- нала средств контроля вредных организмов, а весь ар- сенал включает генетические методы, биологический контроль и совершенствование агротехнической прак- тики. Для примера на рисунке ниже приведено исполь- зование фунгицидов в США. Хорошо заметно почти трехкратное снижение количества применяемых фун- гицидов за период с 1944 по 2002 гг. Год 1944 1971 1997 2002 Кол-во фунгицидов (млн фунтов в год) 300 150 110 100 Однако интегрированные системы защиты не снимают потребности в пестицидах, по крайней мере в обозримом будущем. Несмотря на меняющееся об- щественное мнение, выигрыш при применении пести- цидов очевиден. Они обеспечивают быстрое и эффек- тивное снижение вреда, причиняемого возбудителями и переносчиками болезней растений, человека и жи- вотных. В условиях растущей численности человече- ства нельзя рисковать количеством или качеством про- изводимого продовольствия, и для обеспечения людей продуктами питания необходимо использовать все ин- струменты, включая пестициды. И ответ на вопрос, поставленный в заголовке этой статьи, наверное, должен звучать примерно так: пести- циды не благо и не зло, они только лишь инструмент современного земледелия, который необходим, но тре- бует осторожного обращения. Тот факт, что люди получают травмы и погибают в автокатастрофах, а сами по себе машины произво- дят вредные выхлопы, не привел к запрету на авто- мобильный транспорт. Гибель людей в авиакатастро- фах не приводит к требованиям запретить авиацион- ный транспорт. Такое же отношение в обществе долж- но сформироваться и касательно пестицидов. Использованная и рекомендуемая литература 1. Защита растений от вредителей / Под ред. В. В. Исачева. — М.: Колос, 2002. — 472 с. 2. Интегрированная защита растений / Под ред. Ю. Н. Фадеева, К. В. Новожилова. — М.: Колос, 1981. 3. Каспаров В. А., Промоненков В. К. Применение пестицидов за рубежом. — М.: Агропромиздт, 1990. — 224 с. 4. Мельников Н. Н. Пестициды. Химия, технология и применение. — М.: Химия, 1987. — 712 с. 5. Baldwin B. C., Rathmell W. G. Evolution of concepts for chemical control of plant disease // Annu. Rev. Phytopathol. — 1988. –V.26. — P. 265–283. 6. Berry C. Pesticides are good for you // http://www. policynetwork.net/main/article.php?article_id=868&printer_ friendly=1 7. Delaplane K. S. Pesticide usage in the United States: history, benefits, risks, and trends // Cooperative Extension Service/The University of Georgia College of Agricultural and Environmental Sciences. Bulletin 1121. Reprinted November, 2000. 8. Knight S. C., Anthony V. M., Brady A. M. et al. Rationale and perspectives on the development of fungicides // Annu. Rev. Phytopathol. — 1997. — V.35. — P. 349–372. 9. McSpadden Gardener B. B., Fravel D. R. Biological control of plant pathogens: research, commercialization, and application in the USA // © 2002 Plant Management Network. http://www.plantmanagementnetwork.org/php/ 10. Morton V., Staub T. A short history of fungicides // http://www.apsnet.org/online/feature/fungi/ |