Отрицательные последствия, связанные с применением пестицидов в агроэкосистемах. Последствия применения пестицидов Отрицательные экологические последствия использования пестицидов

5.2. Другие отрицательные последствия применения пестицидов для растениеводства

Объекты-мишени, для подавления которых используются пестициды, обычно составляют в любом агроценозе не более нескольких долей процента от общего числа видов.

Известны, например, последствия применения ДДТ в садах: гибель «вредных» насекомых сопровождалась вспышкой размножения паутинных клещей, до того не наносивших вреда плодовым культурам. При уничтожении с помощью ДДТ гусениц бабочки-белянки (Pieridae) попутно уничтожались также многие членистоногие-хищники, в результате чего популяция белянки не только восстанавливались, но и возрастала .

Приведем еще несколько примеров.

Потери урожая кукурузы в США от насекомых до применения пестицидов в 1940 гг. составляли примерно 3,5%. Однако с введением монокультуры кукурузы потери урожая увеличились до 12%, несмотря на тысячекратное увеличение использования пестицидов. В целом же с 1945 по 1989 г. в США применение инсектицидов возросло в 10 раз, а потери сельского хозяйства от подавляемых насекомых… увеличились с 7 до 13%!

Типичной является и история борьбы с одним из видов кузнечиков, поражающих рис в Юго-Восточной Азии. Массовое размножение этого вида в 1970 гг., как результат монокультуры риса в Индонезии, привело к недобору миллионов тонн риса (потери Индонезии превысили в середине 1980 гг. 1,5 млрд долларов). После этого были выведены устойчивые сорта и внедрены новые пестициды. После некоторых успехов в этой борьбе кузнечик снова стал опасным «вредителем». Причина была в том, что вместе с кузнечиком пестициды уничтожали более сотни видов других насекомых - естественных врагов кузнечика .

НЕОЖИДАННАЯ БЕДА

«Если критически оценить положение с сельскохозяйственными вредителями во всем мире, то станет ясно, что применение пестицидов лишь способствует их распространению. Это относится к таким видам, как рисовая кобылка, хлопковая совка, белокрылка, капустная моль и великое множество других вредителей, обитающих практически на всех видах овощных, зерновых, хлопковых и плантационных культур. Пестициды уничтожают естественных врагов вредителей, которые борются с ними успешнее, чем ядохимикаты» .

Джефф Вааге, директор Международного института биологического контроля.
Журнал «Наша планета». 1997. Т.8. № 4. С.27.

Химическая технология была заменена технологией знания - так характеризуют следующий этап борьбы, когда химические средства защиты были заменены биологическими - разведением пауков, жуков, кузнечиков-конкурентов, стрекоз. Компании по производству пестицидов бешено боролись за сохранение химических методов защиты, однако Индонезия приближалась к экологической катастрофе.

Крупномасштабный эксперимент был проведен по инициативе ФАО в 1986 г.: 2500 фермеров, как и обычно, использовали пестициды (в среднем 4 обработки за вегетационный сезон) и получили в среднем урожай риса 61 ц/га . Другая группа, состоящая из 7000 фермеров, использовала в основном биологическую защиту (они провели в среднем менее одной химической обработки за сезон) и получили средний урожай 74 ц/га . В результате эксперимента с 1987 г. в Индонезии было прекращено государственное субсидирование применения 57 видов наиболее распространенных пестицидов .

В последние годы ФАО провела такие эксперименты с аналогичными результатами на Филиппинах, в Малайзии, Таиланде и ряде других стран.

Второй пример относится к практике борьбы с «сорняками» на рисовых чеках. Применение пропанида (стама Ф-34 – гербицида группы 3,4-Д) на рисовых полях сначала вызвало восторг в рисосеющих странах благодаря высокоэффективному подавлению «сорняков» из рода ежовников (Echinochloa ) . Однако вытеснение ежовников оказалось причиной засорения рисовых чеков сорно-полевыми краснозерными дикими разновидностями риса. Последние, к тому же, служат активными переносчиками опасного грибкового заболевания риса – пирикулярии (для борьбы с ним используется токсичный фунгицид цинеб). В отличие от ежовников краснозерных засорителей риса уже невозможно стало подавлять какими-либо гербицидами, поскольку они относятся к тому же роду (а иногда и виду) растений, что и культурный рис .

Что касается самого риса, то пропанид снижал его высоту, замедлял рост и развитие конуса нарастания, накопление сухого вещества, уменьшал ассимиляционную поверхность листьев, удлинял продолжительность вегетации, особенно скороспелых сортов . Вскоре применение пропанида повсеместно сократилось.

Серьезным отрицательным эффектом действия пестицидов для сельского хозяйства является создание после их применения благоприятной обстановки для массового размножения форм, которые до применения пестицидов были в незначительном количестве .

Один из отрицательных эффектов применения пестицидов связан с их возможным стимулирующим действием на подавляемые объекты . Так, ДДТ и некоторые другие пестициды могут ускорять развитие и увеличивать частоту смены поколений у подавляемых видов (например, у паутинного клещика).

То же самое наблюдалось при некоторых операциях по контролю колорадского жука. Сублетальные дозы ДДТ, дильдрина и тиофоса не снижают, а каким-то неясным пока образом увеличивают яйцепродукцию колорадского жука – на 33-65% . Еще в 1976 г. появились данные о том, что в ряде штатов США применение карбофурана (фурадана) увеличило численность колорадского жука . Хлорофос в определенных дозах также стимулирует развитие колорадского жука.

Некоторые инсектициды могут так изменять возрастно-половую структуру популяции, что оставшиеся особи начинают продуцировать больше потомства. Например, у колорадского жука после первоначального резкого снижения его численности под влиянием пестицидов число яйцеклеток у выживших особей резко увеличивается . Таким образом, сами пестициды включают механизмы, способствующие ускоренной выработке резистентности (через ускорение естественного отбора).

На многих примерах показано, что численность грызунов, сокращенная родентоцидами (зооцидами), восстанавливается быстрее, чем сниженная воздействием природных факторов. Так, половое созревание серых сурков (Marmota baibacina ) протекает быстрее в популяциях, обработанных химическим методом. Здесь же выше процент самок, участвующих в размножении, во всех возрастных группах в первые 2 года после применения родентоцидов . В обработанных пестицидами популяциях темп роста этих грызунов в ряде случаев оказался выше.

Негативным последствием использования пестицидов является необходимость применения специальных средств защиты урожая от нежелательного действия пестицидов : адсорбентов, антидотов для растений, микробиологических средств детоксикации и т.п. Это не только существенно удорожает сельскохозяйственное производство, но и, главное, увеличивает химическую нагрузку на агроценозы .

Одним из направлений в сельском хозяйстве Запада является выработка устойчивости к действию каких-либо гербицидов у возделываемых растений. Это позволяет использовать более сильные дозы гербицидов для борьбы с нежелательной растительностью без ущерба для основного вида культуры. Оказалось, однако, что, например, придание кукурузе генетической устойчивости против популярного гербицида 2,4-Д связано с более чем трехкратным ростом поражаемости кукурузы тлями и рядом других болезней. Конечным итогом селекции устойчивых к гербицидам сортов растений всегда оказывалось растущее применение гербицидов и фунгицидов, возрастание химической нагрузки на окружающую среду .

То же самое, несомненно, произойдет и с широко рекламируемым промышленностью биотехнологическим подходом. Здесь направление действия идет по нескольким путям.

Во-первых, пытаются внедрить «ген устойчивости» к какому-то конкретному пестициду или группе пестицидов в геном защищаемой формы. Это делает сельскохозяйственное растение устойчивым к большим количествам пестицидов, которые и должны сразить приспособившихся к малым дозам врагов. Этот подход не может дать длительных положительных результатов. Во-первых, трудно (если вообще возможно) повысить таким образом устойчивость не к одному, а к нескольким пестицидам, которые обычно и применяются в практике. Во-вторых, увеличение доз применяемых пестицидов не дает длительного эффекта и потому, что подавляемые «вредители» и «сорняки» всегда в конце концов выигрывают и увеличивают численность, несмотря на использование больших концентраций пестицидов (см. главу 6).

ОПАСНЫЕ «УСПЕХИ» ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ

«Компания Монсанто, гигант химии и биотехнологии (St.Louis, США), объявила, что ею отозваны «маленькие количества» генетически измененных семян canola, которые содержат неподходящий ген, попавший в семена по ошибке.

Canola – культура, выращиваемая на корм скоту и для изготовления масла, потребляемого людьми. Масло Canola используется для приготовления пищи с низким содержанием жира, в фармацевтике, в качестве пищевых добавок, в кондитерских продуктах, в маргарине, в предметах личного туалета, смазках, мылах и моющих средствах.

Введение ненужного гена в коммерческий продукт - вид ошибки, десятилетиями предсказывавшийся противниками генетической инженерии. Ее сторонники отвечали, что это не может случиться и вследствие обеспечения качества работ самой промышленностью, и из-за серьезного регулирования со стороны правительств.

Отзыв был инициирован компанией Монсанто-Канада. Отозванным семенам canola с помощью генетической инженерии было привито свойство противостоять воздействию глифосата – гербицида фирмы Монсанто, который продается под торговой маркой раундап. Идея заключается в том, чтобы обрабатывать этим гербицидом зерновые культуры, «совместимые с раундап», с тем чтобы уничтожались сорняки, а модифицированные культуры оставались неповрежденными. Компания Монсанто отказалась сообщить, сколько «неправильных» семян canola было отозвано (количество будто бы было «маленькое»).

Должностные лица правительства Канады говорят, что отозванное было большим. Издатели Канадского информационного бюллетеня по вопросам продовольствия сообщили, что всего было отозвано 60 000 мешков семян canola двух типов (LG3315 и LG3295), поскольку или один, или оба типа семян содержали ошибочный ген. Отозванное количество достаточно для того, чтобы засеять от 600 000 до 750 000 акров земли. Когда Монсанто обнаружила свою ошибку, некоторые семена уже были засеяны.

В Канаде существует три уровня утверждения для генетически-инженерных зерновых культур: с точки зрения экологии (возможность возделывания), домашнего скота (возможность кормления скота) и человека (возможность питания людей). Были одобрены два устойчивых к раундап гена культуры canola (RT-73 и RT-200), причем для домашнего скота и людей одобрили лишь RT-73. Однако неодобренный ген RT-200 оказался в семенах, которые теперь должны быть отозваны.

Присутствие неодобренного гена canola в коммерческом продукте свидетельствует, что в данном случае программа обеспечения качества компании Монсанто потерпела неудачу и что система регулирования биотехнологий в Канаде неэффективна. В США она еще слабее.

Данные новейшей истории свидетельствуют, что могут возникать серьезные проблемы в тех случаях, когда генетически измененные продукты появляются на рынке без должной проверки.

В 1989 г. одна японская фирма торговала L-триптофаном - аминокислотой, которая производилась с помощью генноинженерной бактерии. В конечном продукте неожиданно оказались следы загрязнителей, в результате чего от 5 до 10 тысяч человек в США заболели серьезной болезнью eosinophilia-myalgia syndrome (EMS).

Очевидно, что генноинженерные продукты нуждаются в тщательном тестировании, прежде чем их эффекты могут быть поняты. Идея, что гены управляют только одной характеристикой бактерии, растения или животного, как оказалось, неверна. Гены содержат потенциал, который может проявляться по-разному в зависимости от той среды, в которой ген растет: ген может развиваться одним способом в одной среде и совсем иным - в другой. Тестирование в одной среде не может выявить того, что ген будет делать, когда попадет в другую среду. Это было изящно продемонстрировано Craig Holdrege в книге «Генетика и манипулирование жизнью: забытый фактор ситуации».

Датские исследователи показали, что генно-манипулированные гены (трансгены), введенные в зерновые культуры, в полевых условиях могут перейти в близлежащие сорняки. Таким образом, генетические ошибки того вида, что случилась в семенах canola компании Монсанто, могут распространиться в природную среду и постоянно изменять природный мир способами, которые никто не готов понять».

Другое направление современной биотехнологии - встройка в геном культурных растений генов, делающих растение невкусным, не поедаемым вообще или даже ядовитым для питающихся его тканями видов животных или для заглушающих его рост «сорных» растений. И этот путь, несмотря на кажущуюся привлекательность, теоретически бесперспективен. Во-первых, у «вредителей» и «сорняков» всегда через некоторое время обязательно возникает резистентность к искусственному гену. Во-вторых, со временем найдутся другие организмы, для которых невкусное растение будет вкусным (см. также главу 6). Кроме того, внедрение любого нового гена в отшлифованный миллионами лет эволюции геном всегда будет приводить не только к возникновению ядовитости или резистентности, но и обязательно к расстройству всей сложной генетической системы и, таким образом, не к усилению, а к ослаблению защищаемого организма.

Влияя на содержание микроэлементов и других веществ в растениях, пестициды могут изменять пищевую ценность растений , а также их способность к хранению. Такое влияние обнаружено для ХОП на зерновые и бобовые культуры. Так, например, обработка посевов пшеницы некоторыми фунгицидами (цинеб, байлетон, тилт) против стеблевой ржавчины (Puccinia) обусловливает снижение качества выпекаемого хлеба .

Обнаружено отрицательное влияние пестицидов на пищевые качества пшеницы и картофеля.

Иногда обработка гербицидом может изменить вкусовые качества растений , а это может иметь опасные последствия. Так, после обработки гербицидом метоксоном (2М-4Х) прежде несъедобные для скота лютики начинают поедаться в большом количестве; это приводит к сильному отравлению и даже смерти скота. Есть случаи, когда обработка полей гербицидами делала хозяйственно важные растения доступными для поедания жуками-листоедами .

Влияя на протекание внутриклеточных и межклеточных биохимических процессов в растениях, пестициды могут резко изменять агротехнические качества возделываемых культур. Так, например, гербициды группы сим -триазинов и производные мочевины блокируют транспорт электронов в процессе фотосинтеза, что приводит к изменению характера вегетации растений. Прометрин подавляет процесс симбиотической фиксации азота и способствует переходу бобовых на минеральный тип азотного питания. В результате резко снижается ценность бобовых культур как азотонакопителей. Содержание азота (мг /10 растений) в сое менялось : контроль (без гербицидов) – 1493; при обработке прометрином – 1092.

Одним из отрицательных последствий применения пестицидов является опасность уничтожения современных генетически весьма неустойчивых сортов высокоурожайных растений из-за быстрого накопления в них мутаций . Например, применение на хлопчатнике таких гербицидов, как линурон, которан, толуин и ТХАН, ведет к быстрому разрушению генетической структуры сортов . Такое же действие оказывают ДДВФ (дихлорфос), фталофос, симазин, хлорофос на сорта пшеницы, а также дилор, карбофос, ТМТД (тирам) – на томаты (в последнем случае генетические последствия особенно отчетливо проявляются не сразу, а во втором поколении) .

Показано, что пестициды могут не только изменять генетическую структуру популяций растений, но и вызывать повреждения растений, стерильность, уродливые разрастания (морфозы) вегетативных и генеративных органов. Так, в обработанных пестицидами посевах ячменя обнаруживалось до 70% растений с измененными колосьями. Известны даже случаи выбраковки по этой причине посевов . Обработка 2,4-Д и фоксимом вызывала у ячменя увеличение числа растений с морфозами в 18-24 раза . В табл.5.2 приведены сводные данные по влиянию разных пестицидов (не только гербицидов, но и инсектицидов, акарицидов, нематоцидов и фунгицидов) на возникновение уродливых форм растений.

Таблица 5.2. Влияние некоторых пестицидов на появление уродливых форм растений (карликовость, нарушение строения завязи и колоса, цветка, листьев и др.)

Растение	Пестицид, вызывающий уродства
Кукуруза	Авадекс, АТА, политриазин, прометрин, симазин, триаллат, эптам
Пшеница	АТА, атразин, банвел-Д (дикамба), политриазин, симазин, триаллат, фталофос, хлорофос
Ячмень	АТА, банвел-Д (дикамба), метоксурон, 2М-4Х, 2М-4ХМ, 2М-4ХП, триаллат, монокротофос, байтекс, метафос, МННГ, оксидеметонметил, триаллат, ТСХ, фенилтрион, фосфамидон (димекрон), хлорофос, гранозан
Горох, бобы	АТА, атразин, политриазин, симазин, суффикс, гранозан
Хлопчатник	АТА, малеингидразид
Томаты	Дилор, карбофос, кельтан (дикофол), фозалон, хлорофос, бордосская жидкость, ТМТД (тирам), фентиурам, цинеб

Среди других примеров влияния гербицидов на заболеваемость растений отметим следующие.

После внесения обычных норм играна (тербутрина) и дикурана (хлортолурона) пшеница сильнее поражалась возбудителями мучнистой росы. Так же действовали арезин (монолинурон) и симазин на растения озимой пшеницы. Такие гербициды, как метоксон (2М-4Х), иоксинил, дикамба и некоторые другие, увеличивали поражаемость озимой пшеницы корневой гнилью в среднем на 60% по сравнению с контролем. Обработка посевов зерновых культур с помощью 2,4-Д благоприятствовала развитию таких болезней, как мучнистая роса и альтернариоз. Этот и другие гербициды гормонального действия (2,4-ДМ, 2М-4ХП) влияют на развитие гельминтоспороза мятлика лугового. Гербициды сим -триазиновой группы, обладая высокой гербицидной активностью в посевах кукурузы, стимулируют в то же время развитие ее опасного заболевания – пузырчатой головни (Ustilago maydis ) .

Под влиянием пестицидов может изменяться элементный состав почв . Некоторые пестициды могут увеличивать в растениях содержание одних микро- и макроэлементов (азота, фосфора, кальция, калия, магния, марганца, железа, меди, бария, алюминия, стронция и цинка) и уменьшать содержание других .

Пестициды могут приводить к накоплению аммиачных соединений в почве. Фосфамид и флуометурон (которан) способствуют увеличению в почве содержания нитратов, а ДДТ, севин и ГХЦГ резко снижают его. На 30-40% снижается содержание нитратов в почве при применении прометрина. Обработка гербицидом 2,4-Д ведет к увеличению нитратов в соломе.

Серьезным и обычно недооцениваемым отрицательным последствием использования гербицидов оказывается резкое увеличение эрозии почвы. Отсутствие травянистого покрова делает почву беззащитной перед ветром, дождями, талым снегом. На лишенной трав почве эрозия быстро развивается на склонах с крутизной всего 1-2%, т.е. более чем на 90% пашни в России.

При использовании гербицидов в лесном хозяйстве активизируются процессы минерализации, снижается количество органики в почве, уменьшается общее содержание азота и кальция.

В заключение подчеркнем: отрицательное влияние пестицидов на сельскохозяйственные растения – непреложный факт . И это влияние гораздо серьезнее и разнообразнее, чем считают сторонники применения пестицидов.

Отрицательные последствия, связанные с пестицидами, обусловлены, главным образом, разрушением биогеоценозов, в которых само существование и численность отдельных видов животных тесно связаны между собой. Пестицид, уничтожая вредителя, разрушает связи, благодаря которым численность данного вредителя поддерживалась в естественных условиях на определённом уровне. Если у такого вредителя возникает устойчивость к применяемым препаратам, то происходит вспышка (массовое развитие), поскольку связи, сдерживающие этот процесс либо разорваны, либо ослаблены.

Характеризуя возможные ситуации, связанные с применением пестицидов, следует помнить, что они всегда отрицательно влияют на обитателей почв, жизнедеятельность которых лежит в основе поддержания почвенного плодородия. В частности, пестициды (особенно медьсодержащие) угнетают процесс нитрификации. Известны случаи, когда в результате чрезмерной химической нагрузки на почву доминирующее положение в ней занимали фитопатогенные микроорганизмы. При интенсивном использовании пестицидов отмечается стерилизация почвы.

Гербициды воздействуют на микробоценоз, нарушая гомеостаз (устойчивое колебание вокруг определенного среднего уровня численности отдельных групп или активности метаболических процессов) , вызывая стресс (обратимая депрессия, или временное угнетение жизнедеятельности) , изменяя резистентность и индуцируя смену доминантных форм, а также обуславливая репрессии (необратимые реакции) .

Если микробиологическая деятельность восстанавливается в течение 60 сут. после воздействия, то реакция микробоценоза считается обратимой; если ингибирование определенных форм микроорганизмов не менее чем на 50% сохраняется до конца вегетационного периода, реакция считается необратимой.

При использовании гербицидов на фоне отсутствия или слабого развития травяного покрова многократно увеличивает вероятность развития процессов эрозии почвы.

Вода - основной компонент биосферы и незаменимый фактор существования биоты – является главным транспортным средством для пестицидов. Почвенные и грунтовые воды, внутренние водоемы и водотоки, а затем и Мировой океан при наличии определенных условий становятся конечными пунктами сосредоточения токсикантов.

Регулярное применение в больших количествах стойких липофильных пестицидов на обширных территориях непременно становится причиной загрязнения водоемов. Токсиканты перемещаются с жидкими и твердыми стоками.

Загрязнение поверхностных вод пестицидами происходит из-за прямого поступление в результате аварий, а так же при нарушении правил транспортировки и хранения препаратов, при сносе аэрозолей или паров пестицидов в процессе их применения, в процессе стока поверхностных или дренажных вод с угодий, обработанных пестицидами. Мировая практика применения пестицидов свидетельствует, что пестициды несут в себе потенциальную опасность.

Нетоксичных пестицидов для человека нет.

Любой пестицид будучи внедренным в экосистему, неизбежно вызывает в ней глубокие изменения. Вследствие этого можно констатировать следующее:

ü для пестицидов характерен широкий диапазон токсического действия на живое вещество биосферы;

ü пестициды токсичны для человека и животных;

ü пестициды всегда применяются против популяций;

ü действие пестицидов не зависит от плотности популяции, но их применяют только тогда, когда численность популяции объекта подавления достигает высоких значений;

ü руководствуясь ошибочным пониманием надежности обработки полей, угодий, акваторий, как правило, преднамеренно расходуют значительно большее количество препаратов, чем необходимо для уничтожения вредителей;

ü остаточные количества пестицидов аккумулируются и биоконцентрируются в пищевых (трофических) цепях;

ü имеет место вынос остаточных количеств пестицидов за пределы обрабатываемых территорий;

ü появляются резистентные к пестицидам формы вредных организмов;

ü гибнут некоторые полезные организмы и происходят глубокие нарушения взаимосвязей в биоценозах;

ü возрастает вероятность отдаленных последствий, связанных с патологическим и генетическим действием ряда препаратов на биоту.

Многолетнее использование пестицидов на огромных сельскохо-зяйственных и лесных территориях, часто с применением авиации, привело к масштабному загрязнению окружающей среды. Более того, молекулы ядохимикатов (особенно это относится к стойким соеди-нениям) включаются в природные процессы миграции и кругово-рота веществ и разносятся вместе с атмосферными потоками на боль-шие расстояния. Например, в Антарктиде, за десятки тысяч кило-метров от зон применения, ледниковый панцирь накопил более 2000 т ДДТ. Химические вещества вместе с водным стоком с полей попада-ют в реки и озера, накапливаются в донных отложениях, поступают в Мировой океан. Но самое главное -- они включаются в экологи-ческие пищевые цепочки: из почвы попадают в воду и растения, затем -- в организмы животных и птиц, а в конечном счете -- с пищей и водой -- в организм человека. И на каждом этапе миграции они наносят вред и ущерб. Однако так как вредные насекомые со временем приспосабливаются к ядовитым свойствам этих веществ и эффективность пестицидов падает, их количество на единицу сельс-кохозяйственной продукции приходится постоянно увеличивать.

Многим, вероятно, известна история ДДТ -- пестицида, в свое время получившего чрезвычайно широкое распространение. Его со-здатель П. Мюллер был удостоен Нобелевской премии. Казалось, что ДДТ принес человечеству долгожданное освобождение от малярии, желтой лихорадки, эпидемий тифа. Однако более поздние исследования показали: последствия применения этого препарата весьма плачевны.

Чем устойчивее и токсичнее пестициды, тем серьезнее их нега-тивное воздействие на живую природу и человека. При этом устой-чивость к факторам окружающей среды (солнечный свет, кислород, микробиологические разложения и т. д., способность ядохимикатов сохраняться длительное время) в большей мере определяет их опас-ность. Пестициды на основе хлорорганических, фосфорорганических и карбаматных соединений значительно отличаются по своей стой-кости. ДЦТ -- типичное хлорорганическое соединение -- способен более 50 лет циркулировать в биосфере. Более того, продукты его разложения (например, ДДЕ) -- опасные и стойкие вещества, по-рой они более токсичны, чем исходное вещество.

Один из механизмов отрицательных последствий -- передача и концентрирование стабильных пестицидов по трофическим цепям. Устойчивые к определенным пестицидам, флора и фауна могут на-капливать их без разложения. В результате концентрация токсиканта в организме может многократно превысить исходную концентрацию его в окружающей среде. Этот процесс биологического концентри-рования имеет особенно серьезное экологическое значение в пище-вых цепях, связанных с водной средой. Классический пример био-логического концентрирования -- накопление ДДТ и препаратов

ртути в организме морских птиц. Эти птицы -- конечное звено тро-фической цепи: морская вода -- планктон -- рыба, потребляющая планктон, -- хищная рыба -- птица, питающаяся рыбой. При этом концентрация токсиканта от исходного звена (морская вода) к ко-нечному (птица) возрастает во много тысяч раз.

В 1988 г. Национальная Академия наук США опубликовала док-лад, в котором говорится, что в предстоящие 70 лет более одного миллиона американцев рискуют заболеть раком, вызванным нали-чием 28 канцерогенных пестицидов в пище.

По данным индийских ученых, злоупотребление пестицидами уже в следующем десятилетии способно спровоцировать взрыв рако-вых заболеваний и мутаций в развивающихся странах. Эти генети-ческие изменения необратимы.

Из всех химических веществ, которые поступают в организм человека с воздухом, водой, пищей, наиболее опасными считаются пестициды. Стойкие пестициды способны накапливаться в жировой ткани людей и животных, отрицательно воздействуя на нервную и сердечно-сосудистую системы.

Особенно опасны пестициды для детей. В России, в районах мас-сированного применения пестицидов, общая заболеваемость детей от шести лет (болезни кожи, пищеварительного тракта, органов ды-хания, нарушение обмена веществ, отставание в физическом разви-тии) в 4,6 раза выше, чем в районах с наименьшей химизацией. За 25 лет в 300 раз увеличились случаи аллергических заболеваний.

Поданным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно пестицидами отравляются 500 тыс. человек, более 5 тыс. -- со смер-тельный исходом.

Исследования показали, что стойкие хлорорганические пестици-ды обнаруживаются почти во всех организмах, обитающих на суше и в воде. Распространение ДЦТ имеет глобальный характер. Повсюду ДЦТ, алдрин, дилдрин, гексахлорциклогексан и другие стойкие пе-стициды содержатся в тканях птиц, млекопитающих, земноводных, пресмыкающихся, рыб, моллюсков и других обитателей суши, мор-ских и пресных вод.

Содержание пестицидов в тканях и органах живых организмов, точно так же, как и любых других загрязняющих веществ, намного больше, чем в среде обитания. Это явление характеризуется коэффи-циентом накопления (отношение концентрации в организме к кон-центрации в среде). Очень велики коэффициенты накопления у жи-вотных, обитающих в воде: у рыб -- 10--15, у моллюсков -- 25 тыс. Содержание ДЦТ в различных тканях и органах одного вида значи-тельно колеблется. Так, например, в мышцах североатлантической трески концентрация его -- 1--10 мг/кг, а в печени -- 180--1800 мг/кг.

По предложению ООН в 1998 г. была принята конвенция в рам-ках программы по охране окружающей среды, ограничивающая тор-говлю опасными веществами и пестицидами типа ДДТ, ртутных соединений и органофосфатов. В новом международной договоре при-няли участие 95 стран.

Нерациональное применение пестицидов в сельском хозяйстве приводит к их накоплению в почве, пищевых продуктах. Однако не вызывает сомнения, что повышение культуры земледелия, улучше-ние технологии внесения пестицидов, ограничение их применения в районах, близко прилегающих к водоемам, строгая дозировка при внесении в почву могут в значительной степени снизить их негатив-ное воздействие.

Загрязнение пестицидами продуктов питания. Чаще всего пищевые продукты загрязнены хлор-, фосфор- и ртутьорганическими соедине-ниями, производными карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кис-лот, бромидами. Из группы хлорорганических пестицидов в продуктах обнаружены ДДТ, ДДЕ, алдрин, дидцрин и некоторые другие, из фосфорорганических -- тиофос, карбофос и др., из карбаматов -- севин, цинеб и др. Хлорорганические пестициды находят в продуктах животного и растительного происхождения, а фосфорорганические и карбаматные соединения -- преимущественно в растениях.

Накопление стойких химических веществ в продуктах питания чаще всего связано с нарушением правил и регламента их примене-ния, с завышением рекомендуемых доз препарата, несоблюдением сроков последней обработки растений перед сбором урожая (время ожидания) и др.

Во многих случаях причиной загрязнения пестицидами фуражных культур является выращивание их в междурядьях обработанных садов.

Влияние пестицидов на биогеоценозы . Экологическая активность пестицидов зависит от характера экосистемы (целой или ее части), а также от физико-химических свойств используемых препаратов. Пести-цидами могут обрабатывать внутренний водоем, используемый для разведения рыбы, земельный участок, на котором выращивается урожай, лесные насаждения, луга, животную или растительную популяцию.

Как уже отмечалось, неблагоприятное воздействие пестицидов в решающей степени зависит от физико-химических свойств. Длительное время в сельском хозяйстве в качестве химических средств защиты растений применялись главным образом неорганические пестициды, содержащие мышьяк, фтор, ртуть, обладающие чрезвычайно высо-кой токсичностью. Применяли их с большими предосторожностями и в ограниченном количестве. Вместе с тем пестициды этого класса не обладают способностью накапливаться в организме и довольно быстро разлагаются в условиях внешней среды.

Более значительные нарушения в биогеоценозах отмечаются при систематическом применении стойких высокотоксичных пестицидов, главным образом хлорорганических соединений, особенно препаратов ДДТ и ГХЦГ. Эти препараты, как уже отмечалось, плохо разлагаются в воде и почве, обладают способностью накапливаться в растениях, организме животных и поэтому оказывают существен-ное воздействие на многие стороны биогеоценозов.

Пестициды, обладая определенной устойчивостью, не только накапливаются в почве, воде, продуктах питания, но и участвуют в круговороте веществ.

Негативные последствия связаны, главным обpазом, с наpушением pегламентов их пpименения. Они проявляются на все объекты окружающей среды. Наблюдается загрязнение атмосферного воздуха при обработке посевов или лесных угодий. При обработке агроценозов в них снижается видовое разнообразие растений, за счет чего травоядные животные, обитающие здесь, лишаются привычных для них кормов. Происходит загрязнение почвы токсичными веществами. Со временем остатки пестицидов разлагаются, но некоторые из них, способны длительно сохраняться в почве. Нарушается севооборот.

Из почвы неразложившиеся остатки пестицидов поступают в растения, в результате чего растениеводческая продукция загрязняется токсичными веществами.Токсичные остатки пестицидов воздействуют на почвенную биоту.

Разнообразно влияние остатков пестицидов на представителей фауны. Возможно отравление диких животных при попадании пестицидов на поверхность их тела. Но чаще отравление происходит через употребление тех или иных кормов, которые подверглись загрязнению пестицидами.Целый ряд пестицидов являются мутагенами и способны вызывать мутации в популяциях животных, в результате чего возникают устойчивые к

ним формы. Негативное действие пестицидов проявляется в загрязнении питьевых водоисточников токсичными веществами и ухудшении санитарного состояния водоисточников. Попадая в водоем с сельскохозяйственных угодий при смыве с полей, при сносе пестицидов ветром во время обработки посевов и другими путями, они отрицательно воздействуют на водную биоту, вызывая отравление рыб и кормовых для них организмов, а остатки гербицидов вызывают снижение продуктивности водных растений.

33 Пути преодоления экологического пресса при применении пестицидов

Пути снижения экологического пресса при применении пестицидов

1. Химический метод в защите растений следует применять в крайнем случае, когда другие приемы и методы становятся неэффективными.2. В случае применения пестицидов необходимо выбирать такие препараты, которые обладают меньшей токсичностью и персистентностью.

3. В защите растений следует шире применять агротехнические приемы, направленные на снижение численности вредителей, возбудителей болезней,

4. Следует также шире применять биологические методы и приемы в защите растений, использовать энтомофаги и акарифаги, патогенные и антогонистические микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности.

35 Пути попадания токсичных веществ в организм человека, токсичность, патологические явления

Токсичность - свойство химического вещества в опpеделенном

количестве вызывать отpавление оpганизма. Различают остpую и

хpоническую токсичность.В оpганизм животного пестициды могут пpоникать чеpез пищеваpительную систему (кишечное отpавление), чеpез оpганы дыхания чеpез покpовы

Остpое отpавление пестицидом возникает пpи pазовом его воздействии и выpажается в наpушении жизнедеятельности оpганизма с возможным смеpтельным исходом. Оно сопpовождается буpным pазвитием эффекта

(заболевания).Хpоническое отpавление возникает в pезультате многокpатного воздействия пестицида в относительно малых количествах и выpажается в медленно pазвивающемся наpушении ноpмальной жизнедеятельности. Токсичность пестицидов pазлична и зависит от количества, путей поступления, пpодолжительности действия, состояния оpганизма, условий

внешней сpеды и т.д.Меpой токсичности является доза - это такое количество вещества,

котоpое достаточно для отpавления оpганизма. Обычно токсичность выpажают показателем ЛД50, измеpяемую в мг/кг. Для водных оpганизмов токсичность выpажают количеством вещества, pаствоpенном в опpеделенном количестве воды

Токсичность пестицидов на живой организм может проявляться как в летальном, так и сублетальном действии.

На оpганизм человека действие пестицидов в сублетальных

концентpациях пpоявляется в pазвитии следующих патологических пpоцессов:

1) снижение иммунитета и повышении общей заболеваемости

оpганизма;2) отpицательное воздействие на нервную систему;

3) наpушение памяти и способности к абстpактному мышлению;

4) развитие патологии беpеменности;5) появление вpожденных физиологических и анатомических дефектов (уpодств) у потомства;6) пестициды обладают выpаженным мутагенным, бластомогенным, канцеpогенным и аллеpгенным действием и др.

Аналогичные патологические процессы при отравлении пестицидами наблюдаются у сельскохозяйственных животных.

Многолетнее использование пестицидов на огромных сельскохозяйственных и лесных территориях, часто с применением авиации, привело к масштабному загрязнению окружающей среды. Более того, молекулы ядохимикатов (особенно это относится к стойким соединениям) включаются в природные процессы миграции и круговорота веществ и разносятся вместе с атмосферными потоками на большие расстояния. Например, в Антарктиде, за десятки тысяч километров от зон применения, ледниковый панцирь накопил более 2000 т ДДТ. Химические вещества вместе с водным стоком с полей попадают в реки и озера, накапливаются в донных отложениях, поступают в Мировой океан. Но самое главное - они включаются в экологические пищевые цепочки: из почвы попадают в воду и растения, затем - в организмы животных и птиц, а в конечном счете - с пищей и водой - в организм человека. И на каждом этапе миграции они наносят вред и ущерб. Однако, так как вредные насекомые со временем приспосабливаются к ядовитым свойствам этих веществ и эффективность пестицидов падает, их количество на единицу сельскохозяйственной продукции приходится постоянно увеличивать.
Многим, вероятно, известна история ДДТ - пестицида, в свое время получившего чрезвычайно широкое распространение. Его создатель П. Мюллер был удостоен Нобелевской премии. Казалось, что ДДТ принес человечеству долгожданное освобождение от малярии, желтой лихорадки, эпидемий тифа. Однако более поздние исследования показали: последствия применения этого препарата весьма плачевны.
Чем устойчивее и токсичнее пестициды, тем серьезнее их негативное воздействие на живую природу и человека. При этом устойчивость к факторам окружающей среды (солнечный свет, кислород, микробиологические разложения и т. д., способность ядохимикатов сохраняться длительное время) в большей мере определяет их опасность. Пестициды на основе хлорорганических, фосфорорганических и карбаматных соединений значительно отличаются по своей стойкости. ДДТ - типичное хлорорганическое соединение - способен более 50 лет циркулировать в биосфере. Более того, продукты его разложения (например, ДДЕ) - опасные и стойкие вещества, порой они более токсичны, чем исходное вещество.
Один из механизмов отрицательных последствий - передача и концентрация стабильных пестицидов по трофическим цепям. Устойчивые к определенным пестицидам, флора и фауна могут накапливать их без разложения. В результате концентрация токсиканта в организме может многократно превысить исходную концентрацию его в окружающей среде. Этот процесс биологического концентрирования имеет особенно серьезное экологическое значение в пищевых цепях, связанных с водной средой. Классический пример биологического концентрирования - накопление ДДТ и препаратов ртути в организме морских птиц. Эти птицы - конечное звено трофической цепи: морская вода - планктон - рыба, потребляющая планктон, - хищная рыба - птица, питающаяся рыбой. При этом концентрация токсиканта от исходного звена (морская вода) к конечному (птица) возрастает во много тысяч раз.
В 1988 г. национальная Академия наук США опубликовала доклад, в котором говорится, что в предстоящие 70 лет более одного миллиона американцев рискуют заболеть раком, вызванным наличием 28 канцерогенных пестицидов в пище.
По данным индийских ученых, злоупотребление пестицидами уже в следующем десятилетии способно спровоцировать взрыв раковых заболеваний и мутаций в развивающихся странах. Эти генетические изменения необратимы.
Из всех химических веществ, которые поступают в организм человека с воздухом, водой, пищей, наиболее опасными считаются пестициды. Стойкие пестициды способны накапливаться в жировой ткани людей и животных, отрицательно воздействуя на нервную и сердечно-сосудистую системы.
Особенно опасны пестициды для детей. В России, в районах массированного применения пестицидов, общая заболеваемость детей" от шести лет (болезни кожи, пищеварительного тракта, органов дыхания, нарушение обмена веществ, отставание в физическом развитии) в 4,6 раза выше, чем в районах с наименьшей химизацией. За 25 лет в 300 раз увеличились случаи аллергических заболеваний.
По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно пестицидами отравляются 500 тыс. человек, более 5 тыс. - со смертельный исходом.
Исследования показали, что стойкие хлорорганические пестициды обнаруживаются почти во всех организмах, обитающих на суше и в воде. Распространение ДЦТ имеет глобальный характер. Повсюду ДЦТ, алдрин, дилдрин, гексахлорциклогексан и другие стойкие пестициды содержатся в тканях птиц, млекопитающих, земноводных, пресмыкающихся, рыб, моллюсков и других обитателей суши, морских и пресных вод.
Содержание пестицидов в тканях и органах живых организмов, точно так же, как и любых других загрязняющих веществ, намного больше, чем в среде обитания. Это явление характеризуется коэффициентом накопления (отношение концентрации в организме к концентрации в среде). Очень велики коэффициенты накопления у животных, обитающих в воде: у рыб - 10-15, у моллюсков - 25 тыс. Содержание ДДТ в различных тканях и органах одного вида значительно колеблется. Например, в мышцах североатлантической трески концентрация его составляет 1-10 мг/кг, а в печени - 180-1800 мг/кг.
По предложению ООН в 1998 г. была принята конвенция в рамках программы по охране окружающей среды, ограничивающая торговлю опасными веществами и пестицидами типа ДДТ, ртутных соединений и органофосфатов. В международном договоре приняли участие 95 стран.
Нерациональное применение пестицидов в сельском хозяйстве приводит к их накоплению в почве, пищевых продуктах. Однако не вызывает сомнения, что повышение культуры земледелия, улучшение технологии внесения пестицидов, ограничение их применения в районах, близко прилегающих к водоемам, строгая дозировка при внесении в почву могут в значительной степени снизить их негативное воздействие.
Загрязнение пестицидами продуктов питания. Чаще всего пищевые продукты загрязнены хлор-, фосфор- и ртутьорганическими соединениями, производными карбаминовой, тио- и дитиокарба- миновой кислот, бромидами. Из группы хлорорганических пестицидов в продуктах обнаружены ДЦТ, ДДЕ, алдрин, дилдрин и некоторые другие, из фосфорорганических - тиофос, карбофос и др., из карбаматов - севин, цинеб и др. Хлорорганические пестициды находят в продуктах животного и растительного происхождения, а фосфорорганические и карбаматные соединения - преимущественно в растениях.
Накопление стойких химических веществ в продуктах питания чаще всего связано с нарушением правил и регламента их применения, с завышением рекомендуемых доз препарата, несоблюдением сроков последней обработки растений перед сбором урожая (время ожидания) и др.
Во многих случаях причиной загрязнения пестицидами фуражных культур становится их выращивание в междурядьях обработанных садов.
Содержание хлорорганических пестицидов в продуктах животного происхождения может быть связано и с обработкой ими убойного и молочного скота в целях борьбы с эктопаразитами.
Влияние пестицидов на биогеоценозы. Экологическая активность пестицидов зависит от характера экосистемы (целой или ее части), а также от физико-химических свойств применяемых препаратов. Пестицидами могут обрабатывать внутренний водоем, используемый для разведения рыбы, земельный участок, на котором выращивается урожай, лесные насаждения, луга, животную или растительную популяцию.
Неблагоприятное воздействие пестицидов на отдельные популяции выражается в уничтожении полезных организмов (главным образом, насекомых-опылителей и энтомофагов) и, следовательно, нарушении стабильности экосистемы с последующим размножением нежелательных для человека видов. Например, отмеченное в ряде стран массовое размножение красного плодового клеща при обработке ДДТ плодовых связывают с гибелью хищных клещей тифлодромид, а кровяной тли - с уничтожением паразита тлиафелинуса. Прекращение применения тех или иных пестицидов может вызвать вспышку размножения вредителей, длительное время угнетаемых пестицидами.
Как уже отмечалось, неблагоприятное воздействие пестицидов в решающей степени зависит от физико-химических свойств.
Длительное время в сельском хозяйстве в качестве химических средств зашиты растений применялись главным образом неорганические пестициды, содержащие мышьяк, фтор, ртуть, характеризующиеся чрезвычайно высокой токсичностью. Применяли их с большими предосторожностями и в ограниченном количестве. Вместе с тем пестициды этого класса не обладают способностью накапливаться в организме и довольно быстро разлагаются в усло- виях"внешней среды.
Более значительные нарушения в биогеоценозах отмечаются при систематическом применении стойких высокотоксичных пестицидов, главным образом хлорорганических соединений, особенно препаратов ДДТ и ГХЦГ. Эти препараты, как уже отмечалось, плохо разлагаются в воде и почве, способны накапливаться в растениях, организме животных и поэтому оказывают существенное воздействие на многие стороны биогеоценозов.
Н. Н. Мельниковым и его соавторами разработана схема циркуляции пестицидов в окружающей среде (рис. 9). Как видим, пестициды, обладая определенной устойчивостью, не только накапливаются в почве, воде, продуктах питания, но и участвуют в круговороте веществ.

Рис. 9. Циркуляция химических продуктов в окружающей среде