Сопоставив материалы предыдущих глав, можно было бы сказать, что в них недостаточно часто указывалось на пределы применения биологических методов. Однако цель книги заключалась в первую очередь в описании возможностей соответствующих методов, которые возникают при защите живых организмов от вредителей. Об ограничениях свидетельствует динамика численности популяций, описанная в первой главе. Все организмы, в том числе и полезные для человека, подвержены ограниченным влияниям, действующим на них в виде живых или неживых факторов окружающей среды. В каждой главе, кроме того, показаны пределы управления этими факторами в соответствии с современным состоянием знаний. Ни стерильные насекомые, ни энтомофаги (наездники, хищники) или патогены не могут в отдельности способствовать решению всех проблем сокращения численности вредителей до необходимого уровня, но в определенной степени содействуют этому, причем, как нам кажется, в значительно большей степени, чем пока доказано. Таким образом, эта книга носит оптимистический характер, причем по хорошим причинам, так как она должна стимулировать дальнейшие исследования и практическое экспериментирование на базе изложенного материала. Кроме того, она пытается искоренить некоторые старые предрассудки, например представление о том, что полезные организмы никогда не достигнут нужной в наше время активности, так как, уничтожая вредителей, они подвергают опасности сами себя.
Биологические методы борьбы с вредителями
Принципы интегрированного подхода к борьбе с вредителями, о которых говорилось в предыдущих разделах, кратко рассмотрены ниже, главным образом на примерах интегрированной защиты растений (ИЗР) дифференцированно для различных культур. Преобразование защиты растений на базе концепции интеграции постепенно осуществляется во всем мире. Масштабы применения системы ИЗР не могут быть определены по следующим причинам:
- уже в прежние времена относительно еще немногочисленные вмешательства защитного характера в культурные фитоценозы проводились согласованно, и старые традиции часто сохраняются в новой концепции;
- официально осуществляемые программы дальнейшего развития ИЗР повсеместно возбуждают личную инициативу фермеров экономно расходовать пестициды, используя улучшенные прогнозы, возделывать более устойчивые сорта или делать другие, пусть небольшие попытки в этом направлении, которые не входят ни в одну статистику;
- наконец, достигнуть последней ступени совершенной системы защиты растений невозможно, так как требования потребителей, признаки возделываемых культур и методы защиты от вредителей постоянно меняются.
Борьба с вредителями без применения пестицидов
Обойтись без химических средств защиты можно скорее всего в тех районах, где порог вредоносности случайно превышает лишь незначительное число видов вредителей. Подобные сбалансированные экосистемы могут первично сохраняться во многих лесных насаждениях, в районах экстенсивного земледелия или зонах здоровья для человека, животных и растений. Вероятность массового размножения вредителей можно снижать с помощью агротехнических методов или введения антагонистов. Потенциальное значение культуртехнических методов для интегрированной защиты растений и здоровья человека становится общепризнанным. Прежде всего, возделывание сельскохозяйственных культур в соответствии с местными условиями (плодородие почвы, техника посева) и селекция устойчивых сортов могут привести к тому, что потребность в уничтожении вредителей снизится или совсем исчезнет. Правда, стремление к устойчивому получению высоких урожаев отличного качества часто приводит к использованию определенных методов растениеводства и сортиментов в соответствии с техническими возможностями современной защиты растений, но вопросы последействия и безопасности остаются без внимания. Одним из поучительных примеров в этом отношении является так называемая зеленая революция: во многих развивающихся странах массовое возделывание очень урожайных, но и очень восприимчивых новых сортов риса и пшеницы привело к тому, что сельское хозяйство находится в кризисной ситуации и полностью зависит от постоянного внесения высоких доз минеральных удобрений и пестицидов.
Данные вышеупомянутых исследований динамики популяций, увязанные с показателями потерь урожая (в защите растений), процентом заболевания (в медицине и ветеринарии) или другими потерями, вызываемыми исследуемым вредителем, обусловливают пороги вредоносности, ниже которых проведение каких-либо мер борьбы экономически нецелесообразно. В соответствии с этим основное требование при осуществлении интегрированной защиты заключается в следующем: расходовать энергию только в том случае, если это экологически, экономически или гигиенически оправдано. На примере защиты растений некоторые исследования показывают, что при биологическом процессе производства (возделывание культурных растений) даже безграничная затрата энергии обеспечивает лишь ограниченные урожаи.
Ранее были последовательно обсуждены отдельные методы борьбы с вредителями. Если большинство этих методов объединить таким образом, что они сольются в одну систему, без каких-либо взаимных нарушений, причем проделать это с учетом защитных сил экосистемы, то таким путем мы создадим интегрированную форму борьбы с вредителями. В литературе это понятие часто трактуется как «pest management», т. е. «управление вредителями», которое, в свою очередь, входит в общую систему хозяйствования и регулируемого использования источников энергии (управление ресурсами).
Так называемые биотехнические методы борьбы с вредителями предполагают естественную реакцию вредителей на определенные физические или химические раздражители, в целевом отношении отличающиеся от их природного значения для организма. Такие методы трудно отнести и к традиционным способам борьбы с вредителями, и к биологическим, поскольку в их основе не лежит воздействие на организмы, клетки, вирусы или генетический материал. Аналогично подлинным биологическим методам, биотехнические методы не предполагают в первую очередь искоренение вредителей; скорее, их цель — в сведении плотности популяций ниже экономического порога вредоносности или даже только в выдерживании вредителей на расстоянии от объекта защиты. Область биотехнических методов находится в стадии усиленного развития, поэтому в данном разделе только кратко рассказано о различных способах и новых начинаниях. Биотехнические методы часто комбинируют с традиционными или биологическими методами.
Продукты питания для человека и корма для животных легко подвержены порче; они подвергаются нападению различных микроорганизмов, особенно метаболически активных бактерий и грибов, которые делают их не только непригодными в пищу, но иногда и ядовитыми за счет бактериальных токсинов (токсин ботулизма) или микотоксинов (афлатоксин и др.).
Чужеродные антагонисты патогенов
Опыты по борьбе с фитопатогенными бактериями путем использования бактериофагов впервые проведены в 1976 г.
Предварительные исследования показали, что фаги поглощаются проростками риса из воды через гидатоды и затем системно транспортируются в растении, в конце концов выделяясь с жидкостью при гуттации. Далее Редди и др. установили, что развитие пятен бактериального ожога на рисе будет полностью подавлено, если растения за 12 часов до искусственного заражения Xanthomonas oryzae полить водой, содержащей фаг. Практическая ценность этого метода профилактики должна быть доказана в полевых опытах.
Наряду с возбудителями болезней человека, полезных животных и культурных растений, к вредным относятся также микроорганизмы, отравляющие продукты питания и корм, а также вредные почвенные и водные микроорганизмы. В борьбе с ними принимают участие медицина, ветеринария, служба защиты растений и служба защиты окружающей среды и продуктов питания. Ниже будут рассмотрены некоторые примеры, которые основаны либо на использовании чужеродных видов-антагонистов, либо на применении особей того же вида (с ослабленной вирулентностью) или родственных видов по типу «самоподавления».
Преимущество использования фитопатогенов для борьбы с сорной растительностью заключается в том, что они представляют собой естественные факторы ограничения численности, безвредные для человека и животных. Два основных критерия определяют успех применения фитопатогенов, как и других микробиологических средств: специфичность и эффективность.