Химические методы основаны на применении веществ, ядовитых для вредителей. Они распространены так широко, что неспециалист, услышав выражение «борьба с вредителями», всегда прежде всего думает об использовании ядохимикатов. Химическая борьба с вредителями всех видов имеет прежде всего следующие преимущества: она быстро осуществляется, при правильном проведении обусловливает высокий процент гибели вредителей и требует сравнительно небольших знаний о характерных особенностях последних.
В настоящее время разработан большой набор веществ, которые с помощью более или менее сложной аппаратуры можно вносить в виде дустов, гранул, суспензий, аэрозолей или газов. Они действуют как кишечные, контактные или дыхательные яды. Опытные консультанты государственных служб защиты растений помогают фермеру при выборе ядохимикатов; кроме того, для ориентировки можно использовать соответствующие инструкции.
Разработка новых химических препаратов для борьбы с вредителями и сорняками, называемых пестицидами, получила широкое развитие после второй мировой войны.
От английского слова «pest», т. е. вредный организм. Пестицид — ядовитое вещество, предназначенное для уничтожения вредных животных, растений и микроорганизмов, например грызунов (родентициды), насекомых (инсектициды), клещей (акарициды), нематод и других кольчатых червей (нематициды), сорняков (гербициды), грибов (фунгициды) или бактерий (бактерициды).
Определение «пестицид» общепринято в международной системе специальных терминов. В государственной службе защиты растений ФРГ ему соответствуют понятия «средства защиты растений» (применяемые в защите растений пестициды, включая гербициды) и «средства обработки растений» (средства защиты растений вместе с гербицидами общего действия и регуляторами роста растений). Эти формулировки не указывают, что речь идет о веществах (вплоть до регуляторов роста), ядовитых для многих живых существ.
Человечество многим обязано пестицидам, прежде всего увеличением урожаев культурных растений, а также подавлением многих эпидемий, распространяемых членистоногими (малярия, сыпной тиф, желтая лихорадка и т. д.). В данной книге нет возможности подробно обсуждать свойства и использование пестицидов. Однако, согласно теме этой главы, следует все же немного остановиться на том, почему не оправдались все первоначальные надежды, которые возлагались на новые химические препараты, и почему теперь активнее, чем прежде, разрабатывают и другие, нехимические методы борьбы.
В последние десятилетия вследствие особенно интенсивного применения пестицидов обнаружен целый ряд нежелательных сопутствующих явлений.
Формирование устойчивых рас вредителей
Долговременное сокращение численности популяции каким-либо новым губительным фактором, в данном случае искусственно вносимыми ядовитыми веществами, благоприятно для тех отдельных особей, которые менее восприимчивы к соответствующему препарату или могут своевременно избегать его действия (поведенческая устойчивость). Сегодня известно, что наследственная; восприимчивость к пестицидам у вредителей обнаруживает огромную индивидуальную изменчивость. Отсюда, следует, что при достаточно длительном отборе выживающие толерантные особи становятся основателями расы, невосприимчивой к пестицидам.
В настоящее время нет ни одного важного семейства вредителей, в котором по отношению к любой длительное время применяемой группе активных веществ не начали бы формироваться устойчивые линии. По данным Меткафа, только среди насекомых и клещей найдено свыше 400 видов, устойчивых по крайней мере к одному инсектициду или акарициду. К этому можно добавить, что организмы, устойчивые к одному препарату, быстрее становятся невосприимчивыми к более или менее родственным ему пестицидам (групповая устойчивость).
Как только возникает необходимость в многократном увеличении дозы, чтобы добиться желаемой высокой гибели вредителей, на препарат накладывают запрет большей частью по экономическим, а нередко и по гигиеническим соображениям. В связи с этим число активных, пестицидов постоянно сокращается.
Несмотря на то, что разработка новых действующих веществ и удобных в применении препаративных форм требует значительного времени, промышленности до последнего времени обычно удавалось заменять новыми препаратами те пестициды, которые в определенных условиях стали непригодными из-за возникновения устойчивости к ним вредителей.
Действующие вещества в комбинации с поверхностно-активными агентами представляют собой препаративные формы для разных способов внесения.
Однако в последние два десятилетия численность устойчивых вредителей стала возрастать по экспоненциальной кривой. В связи с этим решение проблемы устойчивости путем замены пестицидов становится все более бесперспективным, даже если делаются всяческие усилия по разумному применению, прежде всего в США, еще не потерявших эффективности препаратов (управление устойчивостью).
Там, где это не удается, поскольку все имеющиеся пестициды либо уже не пригодны, либо необходимые их дозы превышают допустимый предел, естественно, идут поиски других методов борьбы. Таким образом, повсеместное появление устойчивых рас насекомых и клещей в значительной мере способствовало развитию нехимических и прежде всего биологических методов борьбы с вредителями на современном уровне.
Подобная же ситуация сложилась и в группе фитопатогенных бактерий и грибов, из которых к 1976 г. уже 67 видов стали устойчивыми к 42 действующим веществам. Например, многие паразитарные грибы приобрели устойчивость к соединениям бензимидазола. Этот же процесс начался у сорняков (например, у Stellaria media к атразину) и у вредных грызунов (у Rattus norwegicus к антикоагулянтам).
Действие пестицидов на животный мир
Как правило, пестициды неспецифичны, т. е., помимо целевых вредителей, они уничтожают и другие живые организмы. Пестициды особенно опасны для представителей почвенной фауны, например ногохвосток (Collembola), клещей (Acarina), дождевых червей (Lumbricidae), поскольку все препараты длительного действия рано или поздно попадают в почву. Гумусобразующая деятельность обитателей почвы очень важна для поддержания круговорота веществ, поэтому побочное действие пестицидов может наносить весьма существенный вред.
С другой стороны, животные организмы, обитающие на поверхности земли, попадают под действие, например инсектицидов, уже во время или после их применения. При каждом поверхностном внесении инсектицидов или акарицидов гибнет большое число членистоногих. Следовательно, в районах, часто подвергающихся обработке химическими препаратами, фауна членистоногих все более обедняется. Помимо уничтожающих вредные организмы насекомых, пауков и клещей, о которых речь пойдет далее, важную роль в комплексе природных факторов играют так называемые индифферентные виды. Ими питаются, например, многие энтомофаги (хищные насекомые, птицы и млекопитающие), когда численность вредителей сокращается.
Прямую опасность представляют многие инсектициды для домашней пчелы. Поэтому в настоящее время средства защиты растении еще до регистрации испытывают на токсичность для пчел; результаты проверки указывают на упаковке. Однако, несмотря на все проверки и предостережения, из-за неправильного внесении или сноса ветром пестициды ежегодно вызывают значительную гибель пчел. Каждый фермер и пчеловод должен знать, как устанавливать причины гибели пчел и как ее избежать.
Наконец, ко многим пестицидам восприимчивы различные позвоночные и прежде всего рыбы. Среди теплокровных особенной опасности подвергаются две группы: те, кто поедает непосредственно обработанные концентрированными инсектицидами продукты (например, голуби, которые склевывают покрытые алдрином семена), и скот, выпасаемый на лугах поблизости от обработанных опушек леса вскоре после внесения пестицида, например эндосульфана для уничтожения майского хруща.
Это же относится ко всем хищным животным и мертвоедам, в частности к животным с непостоянной температурой тела, так как в пищевых цепях концентрации устойчивых ядовитых веществ возрастают. Так, в Северной Америке на следующий год после обработки ДДТ насаждений вяза против вязового заболонника в массе погибли жившие в лесах дрозды-белобровики. Как показали исследования, концентрация ДДТ в листьях и в поедающих их дождевых червях настолько возросла, что’ оказалась смертельной для дроздов, склевывавших этих, червей.
Хищные птицы как последнее звено в пищевой цепи: во многих регионах нашей планеты также подвергаются большой опасности, непрерывно поглощая остатки устойчивых пестицидов, прежде всего хлорированных углеводородов (ДДТ). При поедании отравленных, жертв в их телах накапливается такое количество этих ядов, что, например, они теряют возможность нормально формировать прочную скорлупу яиц.
Внушают опасения количества пестицидов, регулярно поступающие в поверхностные воды. Оттуда через планктон, поедающих его водных животных и последующие звенья пищевой цепи они достигают жировой ткани человека. С тех пор как Рейчел Карсон столь эффектно представила результаты проведенных до 1962 г. исследований, вызвав тревогу у мировой общественности, число примеров вредоносности, связанной с накоплением пестицидов, намного увеличилось. Теперь благодаря многочисленным, тщательно проанализированным наблюдениям и модельным опытам мы знаем, что многие пестициды, вызывая острые или хронические отравления, ведут к обеднению природных сообществ.
Вспышки размножения вредителей
Способность пестицидов вызывать новые массовые вспышки размножения вредителей на первый взгляд кажется необъяснимой. Такое неожиданное явление, которое нередко действительно можно наблюдать, происходит при двух условиях: если применяемые пестициды непосредственно стимулируют размножение других вредителей и если они подавляют естественных врагов вредителей. Прямая стимуляция имеет место при использовании некоторых инсектицидов и фунгицидов, которые- способствуют размножению ряда вредных клещей на плодовых культурах и винограде, причем одновременно — вследствие изменения растения-хозяина. Косвенное действие, через уничтожение биотических антагонистов, часто можно наблюдать в посадках, регулярно обрабатываемых инсектицидами. В основном оно связано с тем, что энтомофаги более восприимчивы к распространенным в практике контактным ядам широкого спектра действия (неспецифическим), чем фитофаги. Кроме того, фитофаги быстрее оправляются от больших потерь, так как их враги всегда должны сначала дождаться некоторого прироста численности своих жертв, прежде чем их популяция разрастется.
В результате вреда, наносимого энтомофагам, нередко можно наблюдать, что целевой вид, появлявшийся большей частью лишь изредка, увеличивается в численности быстрее, чем до проведения борьбы с ним, и становится постоянным вредителем. Например, в США вспышки размножения непарного шелкопряда Lymaniria dispar значительно удлиняются во времени после проведения химической борьбы. Часто оказывается также, что какой-либо растительноядный вид, не наносивший ущерба из-за его малочисленности, после гибели подавляющих его врагов становится вредителем. Примером может служить увеличение численности тлей и вредных гусениц в яблоневых садах после их регулярных опрыскиваний в борьбе с яблонной листоверткой Adoxophyes orana.
В районах с более теплым климатом подавление фитофагов их врагами, как правило, играет особо важную роль, поэтому неправильное использование пестицидов широкого спектра действия часто дает отрицательные последствия именно в развивающихся странах. Случайно добившись успеха в защите урожая с помощью этих препаратов, фермеры приходят к выводу о том, что и дальше надо поступать так, и только так. Обычные побочные повреждения, возникающие при неограниченном применении пестицидов в странах с теплым климатом, часто предсказуемы и относятся к так называемому пестицидному синдрому. Классическим, хотя и удручающим, примером подобного развития событий служит борьба с вредителями риса в Юго-Восточной Азии. Обзор данных по этому вопросу можно найти у Риппера, Крофта и Брауна, Меткафа и в книгах, цитируемых в предисловии.
Повреждение растений
Кроме вышеупомянутого косвенного повреждения растений путем влияния на почвенную фауну, пестициды могут наносить им и непосредственный ущерб. Некоторые серо- и медьсодержащие фунгициды, а также различные инсектициды вызывают у растений ожоги или задерживают их рост. Естественно, что в первую очередь опасны гербициды, так как они предназначены для уничтожения растений. В настоящее время путем правильного выбора препаратов, целенаправленного их внесения и соблюдения рекомендаций о сроках обработки удается выборочно устранять многие сорняки в пределах данного посева культурных растений. Однако неожиданные резкие смены погоды или снос гербицидов ветром на соседние поля чувствительных культур бывают очень опасными. Кроме того, обработанные гербицидами культурные растения часто становятся менее устойчивыми к возбудителям болезней.
Полное уничтожение отнесенной к сорным растениям сопутствующей флоры не всегда дает оптимальное решение проблемы. С одной стороны, сорняки вредоносны
для культурных растений как конкуренты за питание, а иногда и как резерваторы возбудителей болезней. С другой стороны, многие фитофаги, питающиеся корнями, например проволочники (Elateridae) или ногохвостки (Collembola), переходят на культурные растения только после уничтожения сорняков. Кроме того, разнообразная растительность способствует выживанию полезных насекомых, благодаря чему сохраняются следы природных регуляторных способностей. Наконец, сорная растительность препятствует эрозионным процессам на склонах. На севере ФРГ при возделывании зерновых культур удалось доказать целесообразность перехода от установившегося в практике стихийного применения гербицидов к целевым обработкам на основе показателей порогов вредоносности. Неоспоримым остается большое экономическое преимущество применения гербицидов в то время, когда рабочих рук в сельском хозяйстве становится все меньше. По аналогии с синтетическими инсектицидами, которые были встречены с таким энтузиазмом 30 лет назад, но об обоюдоостром действии которых теперь уже хорошо известно, при использовании гербицидов полезно своевременно подумать о возможных последствиях одностороннего их использования. Уже сейчас сорняки, больше не поддающиеся уничтожению гербицидами, становятся в некоторых местностях настоящим бичом сельского хозяйства (например, в южной части ФРГ — ежевика, бородач и щирица в посадках овощей, картофеля и кукурузы). Наконец, угрожающее обеднение флоры открытых ландшафтов, которое сопровождается исчезновением многих растений, приводит к еще не предсказуемому по своим последствиям снижению природного и генетического многообразия биоценозов.
Опасность пестицидов для здоровья человека
Пестициды — это яды, предназначенные для уничтожения живых организмов, поэтому неудивительно, что многие из них могут быть токсичными для человека. Во избежание этой опасности разработаны точные инструкции по обращению с ядохимикатами. Если по легкомыслию или по иной причине требования инструкции остаются без внимания, то обычно возникают острые отравления, т. е. повреждения высокими разовыми дозировками. Например, некоторые фосфорорганические соединения столь ядовиты, что их нельзя вносить, не имея защитной одежды и масок.
Ядовитые вещества применяют в каждом хозяйстве, но не всегда при участии специалистов, что обязательно, например, при обработке складов многими газообразными инсектицидами, и это приводит вновь и вновь к неправильному использованию пестицидов и даже к несчастным случаям. Именно в развивающихся странах часто пренебрегают опасностью пестицидов для здоровья человека. Только в Никарагуа, Гватемале и Сальвадоре за последнее время устанавливают ежегодно до 4—5 тыс. случаев тяжелых отравлений вследствие легкомысленного обращения с высокотоксичными препаратами для защиты растений. По оценке Всемирной Организации Здравоохранения, в 19 странах, особенно опасных в этом отношении, ежегодно бывает до 500 тыс. отравлений пестицидами при 1% случаев с летальным исходом. Надеяться на то, что наличие инструкций по использованию ядохимикатов может решить проблему, — значит тешить себя иллюзиями. Это нереально даже для индустриально развитых стран и тем более для стран, где население в большинстве своем неграмотно.
Основная масса потребителей обеспокоена, однако, возможной опасностью постоянного загрязнения пищи так называемыми остаточными количествами пестицидов, что может вызвать хронические отравления. При массовом распространении некоторых стойких препаратов этого в настоящее время едва ли можно избежать, тем более что вода и воздух также могут быть загрязнены ими.
Во многих промышленно развитых странах составлены точные, опирающиеся на новейшие данные медицины инструкции, которые допускают лишь совершенно определенные максимальные дозы (допуски) остаточных количеств пестицидов в пищевых продуктах. При установлении таких допусков токсикологи и эксперты по защите растений работают в тесном контакте, а государственные исследовательские институты должны контролировать их соблюдение.
Ни тот, кто применяет ядовитые вещества, ни тот, кто потребляет продукты, не может обнаружить подобные следовые количества препаратов. Поэтому введено понятие «период ожидания», т. е. время от последней обработки пестицидами до уборки урожая, при соблюдении которого остаточные их количества в сельскохозяйственной продукции не будут превышать нормы.
Такие предписания, которые содержат целый ряд подробностей и относятся ко всем химическим средствам защиты важнейших культурных растений, уже показывают, насколько серьезно учитывается в настоящее время опасность применения подобных препаратов для здоровья людей. Можно только приветствовать инициативу многих государств в резком ограничении использования стойких препаратов, например хлорированных углеводородов (ДДТ, гексахлорана, эндрина, алдрина, гептахлора и других). Все это делается с целью еще большей защиты окружающей среды от загрязнения остаточными количествами пестицидов.
Загрязнения воздуха и воды сами по себе несут такую большую опасность в гигиеническом плане, что при разработке ограничивающих предписаний относительно средств защиты растений просто нет смысла искать в каждом отдельном случае доказательств непосредственного их вреда для человека. Вполне достаточно знать, что остаточные количества опасны для теплокровных животных, которые питаются в принципе так же, как и человек. В последнее время появились, кроме того, многочисленные доказательства мутагенного, тератогенного и канцерогенного побочного действия пестицидов на млекопитающих, что привело к запрещению даже тех препаратов, которые были допущены к применению совсем недавно.
Остатки стойких пестицидов обнаружены в рыбах, обитающих в Балтийском море, в материнском молоке (в ФРГ — в огромном количестве), в патентованных смесях для питания грудных детей, в жировых тканях взрослых. Из жировых тканей тела пестициды выделяются под влиянием особых стрессов или определенных медикаментов.
Эти и другие тревожные открытия побудили законодательные органы активнее заняться решением проблемы охраны здоровья, связанной с защитой растений. Вошедший в силу в мае 1968 г. закон о защите растений в ФРГ вместе с опубликованными в 1975 г. дополнениями к нему можно считать вполне удовлетворительным. В нем, как и в соответствующих законах многих других стран, защита здоровья человека и животных признается по меньшей мере равноценной защите культурных растений. Новые положения о регистрации пестицидов должны в еще большей степени, чем раньше, учитывать экологические взаимозависимости и предусматривать, например, предварительные испытания на дождевых червях и свободноживущих позвоночных. Деятельность многочисленных международных комиссий имеет целью дальнейшее и более тесное согласование соответствующих предписаний, принятых в разных странах.
Однако многие вопросы остаются пока еще открытыми. Период ожидания гарантирует, например, соблюдение предписываемого допуска только в том случае, если соблюдены дозировки и если затем на пестицид оказывают полностью свое влияние условия погоды, что невозможно при использовании неотрегулированного оборудования или при обработке культур в закрытом грунте. В почвах закрытого грунта остатки препаратов, когда-то разрешенных для применения и лишь позже зарегистрированных как высокотоксичные (например, гексахлорбензола и дитиокарбаматов), сохраняются в течение многих лет.
Сам факт, что пестициды, ранее допущенные к использованию, один за другим попадают под запрет, указывает, на какой непрочной основе зиждется мнение ответственных за регистрацию учреждений. Очень мало известно о взаимодействии многих пестицидов друг с другом или с иными вредными соединениями (например, кадмия или свинца) при совместном их внесении, избежать которого практически невозможно; имеющиеся данные уже внушают достаточную тревогу. Предупредить безответственные передозировки или накопление повышенных остаточных количеств пестицидов можно лишь в том случае, если государственные службы будут постоянно контролировать состояние аппаратуры для внесения пестицидов и соответствующие продукты питания, но пока мы еще далеки от этого.
Плоды и овощи, выращиваемые в ФРГ для собственного потребления и составляющие примерно 40—50% общей продукции, поступают в пищу без всякого контроля за содержанием в них токсических остаточных количеств. Для многих разрешенных пестицидов еще не установлены (пока) показатели допустимого содержания пестицидов. Столь же неудовлетворительна ситуация и с продуктами питания, импортируемыми из стран с менее строгими предписаниями в отношении использования пестицидов. Кроме того, пестициды зачастую бездумно применяют не только для защиты растений и хранящейся продукции, но и при борьбе с комарами, мухами и домашними паразитами, а также для обработки текстильных товаров, поскольку предписания для соответствующего контроля отсутствуют. Едва ли можно ожидать, что неосведомленный фермер откажется — частично или полностью — от продающегося без ограничений препарата лишь для того, чтобы избежать возможных неприятных последствий для себя и окружающих.
Заключение
Подводя итоги вышесказанному, следует еще раз подчеркнуть, что химические методы борьбы с вредителями и сорняками растений могут привести к целому ряду нежелательных побочных явлений. С одной стороны, при разумном н контролируемом использовании пестицидов они не столь опасны, чтобы нужно было полностью отказаться от этого действенного оружия защиты. С другой стороны, побочные действия вынуждают нас изыскивать другие пути достижения той же цели. Важным моментом при этом является предрасположенность производства продуктов питания к кризисам. В современном сельском хозяйстве производство в большой степени зависит от таких требующих существенных затрат энергии звеньев, как минеральные удобрения, машины и пестициды. Национальная Академия США недавно опубликовала материалы о возможном кризисе технологии сельского хозяйства, основанные на изучении взаимозависимостей между производственными издержками и урожаем.
Все больше распространяется во всем мире представление о том, что биосфера — это тонкая оболочка Земли, содержащая живые организмы, — не может эксплуатироваться лишь по желанию человека. Необдуманные вмешательства в экосистемы, т. е. в комплексы живых существ и мест их обитания, могут уничтожить их уравновешенный баланс, несокрушимость которого отнюдь не постоянна, но люди понимают это слишком поздно.
Предостерегающим примером служат карстовые районы Средиземноморья или огромные эродированные территории Северной Америки, первоначальный характер которых был полностью разрушен человеком в ходе исторического развития. В этом плане, а также с точки зрения упомянутого скачкообразного роста народонаселения становится понятным, что при выборе методов борьбы с вредителями следует ориентироваться не только на экономические соображения текущего момента, но н на получающие все большее значение долговременные экологические требования.
Это также означает, что следует требовать не дальнейшего совершенствования аппарата надзора за вредностью пестицидов, и без того поглощающего громадные средства, а решительного введении нехимических средств защиты растений и здоровья человека, которыми до настоящего времени пренебрегали. Только тогда станет возможным проведение в жизнь систем интегрированной борьбы, а это цель, которой не удастся быстро достигнуть.