Инсектициды — это пестициды , используемые для уничтожения насекомых . [1] Они включают в себя овициды и ларвициды, используемые против яиц и личинок насекомых соответственно. Акарициды , которые убивают клещей и клещей , не являются строго инсектицидами, но обычно классифицируются вместе с инсектицидами. Основное применение инсектицидов — сельское хозяйство , но они также используются в домах и садах, промышленных зданиях, для борьбы с переносчиками и контроля насекомых- паразитов животных и людей. Инсектициды отличаются от репеллентов , которые отпугивают, но не убивают.
В 2016 году инсектициды, по оценкам, составляли 18% от мировых продаж пестицидов. [2] Мировые продажи инсектицидов в 2018 году оценивались в 18,4 млрд долларов США, из которых 25% составляли неоникотиноиды, 17% — пиретроиды, 13% — диамиды, а остальное составляли многие другие классы, каждый из которых продавался менее чем за 10% рынка. [3]
Инсектициды наиболее полезно классифицировать по их способам действия . Комитет по борьбе с устойчивостью к инсектицидам (IRAC) перечисляет 30 способов действия плюс неизвестные. Может быть несколько химических классов инсектицидов с одинаковым способом или действием. IRAC перечисляет 56 химических классифицированных плюс неизвестные. Дополнительная информация: Список инсектицидов .
Способ действия описывает, как инсектицид убивает или дезактивирует вредителя. Это дает еще один способ классификации инсектицидов.
Инсектициды могут быть системными или несистемными (контактные инсектициды). [2] [4] [5] Системные инсектициды проникают в растение и перемещаются (транслокируются) внутри растения. Транслокация может быть вверх по ксилеме или вниз по флоэме или и то, и другое. Инсектицид с достаточно высокой концентрацией во флоэме особенно эффективен для уничтожения насекомых, таких как тля, которая питается флоэмой. Таких насекомых часто называют насекомыми, питающимися соком, или сосущими насекомыми. Системность является предпосылкой для использования пестицида в качестве обработки семян . Контактные инсектициды (несистемные инсектициды) остаются на поверхности листьев и действуют посредством прямого контакта с насекомым.
Самый известный хлорорганический агент , ДДТ , был создан швейцарским ученым Паулем Мюллером . За это открытие он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине 1948 года . [6] ДДТ был представлен в 1944 году. Он функционирует, открывая натриевые каналы в нервных клетках насекомых . [7] Одновременное развитие химической промышленности способствовало крупномасштабному производству хлорированных углеводородов, включая различные циклодиеновые и гексахлорциклогексановые соединения. Хотя они широко использовались в прошлом, многие старые химикаты были удалены с рынка из-за их воздействия на здоровье и окружающую среду ( например, ДДТ , хлордан и токсафен ). [8] [9]
Органофосфаты — еще один большой класс контактных инсектицидов. Они также воздействуют на нервную систему насекомых. Органофосфаты мешают ферментам ацетилхолинэстеразы и другим холинэстеразам , вызывая увеличение синаптического ацетилхолина и чрезмерную стимуляцию парасимпатической нервной системы [10] и убивая или выводя из строя насекомое. Органофосфатные инсектициды и боевые нервно-паралитические агенты (такие как зарин , табун , зоман и VX ) имеют тот же механизм действия. Органофосфаты оказывают кумулятивное токсическое действие на диких животных, поэтому многократное воздействие химикатов усиливает токсичность. [11] В США использование органофосфатов сократилось с появлением заменителей. [12] Многие из этих инсектицидов, впервые разработанных в середине 20-го века, очень ядовиты. [13] Многие органофосфаты не сохраняются в окружающей среде.
Карбаматные инсектициды имеют схожие механизмы действия с органофосфатами, но имеют гораздо более короткую продолжительность действия и несколько менее токсичны. [ необходима цитата ]
Пиретроидные инсектициды имитируют инсектицидную активность природного соединения пиретрина , биопестицида, обнаруженного в видах Pyrethrum (теперь Chrysanthemum и Tanacetum ). Они были модифицированы для повышения их стабильности в окружающей среде. Эти соединения являются нестойкими модуляторами натриевых каналов и менее токсичны, чем органофосфаты и карбаматы. Соединения этой группы часто применяются против домашних вредителей . [14] Некоторые синтетические пиретроиды токсичны для нервной системы. [15]
Неоникотиноиды — это класс нейроактивных инсектицидов, химически схожих с никотином (с гораздо более низкой острой токсичностью для млекопитающих и большей полевой стойкостью). Эти химические вещества являются агонистами ацетилхолиновых рецепторов . Они являются системными инсектицидами широкого спектра действия с быстрым действием (минуты-часы). Они применяются в виде спреев, обрызгивания, обработки семян и почвы . Обработанные насекомые демонстрируют тремор ног, быстрое движение крыльев, отдергивание стилета ( тля ), дезориентированное движение, паралич и смерть. [16] Имидаклоприд , из семейства неоникотиноидов, является наиболее широко используемым инсектицидом в мире. [17] В конце 1990-х годов неоникотиноиды стали объектом все более пристального внимания из-за их воздействия на окружающую среду и были связаны в ряде исследований с неблагоприятными экологическими эффектами, включая синдром разрушения колонии медоносных пчел (CCD) и потерю птиц из-за сокращения популяции насекомых. В 2013 году Европейский союз и несколько стран, не входящих в ЕС, ограничили использование некоторых неоникотиноидов. [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] и их потенциал для повышения восприимчивости риса к атакам цикад . [26]
Фенилпиразольные инсектициды , такие как фипронил, представляют собой класс синтетических инсектицидов, которые действуют путем воздействия на рецепторы ГАМК. [27]
Бутенолидные пестициды — это новая группа химических веществ, схожих по способу действия с неоникотиноидами, у которых пока есть только один представитель: флупирадифурон . Они являются агонистами ацетилхолиновых рецепторов , как и неоникотиноиды , но с другим фармакофором. [28] Они являются системными инсектицидами широкого спектра действия, применяемыми в виде спреев, обрызгивания, обработки семян и почвы . Хотя классическая оценка риска считала эту группу инсектицидов (и флупирадифурон в частности) безопасной для пчел , новые исследования [29] вызвали обеспокоенность по поводу их летальных и сублетальных эффектов, как по отдельности, так и в сочетании с другими химическими веществами или факторами окружающей среды. [30] [31]
Диамиды — это синтетические аналоги рианоидов с тем же механизмом действия, что и рианодин , природный инсектицид, извлеченный из Ryania speciosa ( Salicaceae ). Они связываются с кальциевыми каналами в сердечной и скелетной мышце, блокируя нервную передачу. Первым зарегистрированным инсектицидом из этого класса был Rynaxypyr, общее название — хлорантранилипрол . [32]
Регулятор роста насекомых (РРН) — это термин, придуманный для обозначения имитаторов гормонов насекомых и более раннего класса химических веществ, бензоилфенилмочевины, которые подавляют биосинтез хитина (экзоскелета) у насекомых [33]. Дифлубензурон является представителем последнего класса, используемого в основном для борьбы с гусеницами , которые являются вредителями. Из них наиболее широко используется метопрен . Он не имеет наблюдаемой острой токсичности для крыс и одобрен Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) для использования в цистернах с питьевой водой для борьбы с малярией . Большинство его применений направлено на борьбу с насекомыми, где вредителем является взрослая особь, включая комаров , несколько видов мух и блох . Два очень похожих продукта, гидропрен и кинопрен, используются для борьбы с такими видами, как тараканы и белокрылки . Метопрен был зарегистрирован в Агентстве по охране окружающей среды в 1975 году. Практически не было подано никаких сообщений о резистентности. Более современным типом ИРР является агонист экдизона тебуфенозид (MIMIC), который используется в лесном хозяйстве и других целях для борьбы с гусеницами, которые гораздо более чувствительны к его гормональному воздействию, чем другие отряды насекомых.
ЕС определяет биопестициды как «форму пестицидов на основе микроорганизмов или натуральных продуктов». [34] Агентство по охране окружающей среды США определяет биопестициды как «определенные типы пестицидов, полученных из таких природных материалов, как животные, растения, бактерии и определенные минералы». [35] Микроорганизмы, которые контролируют вредителей, также могут быть отнесены к категории биологических агентов борьбы с вредителями вместе с более крупными организмами, такими как паразитические насекомые, энтомопатические нематоды и т. д. Натуральные продукты также могут быть отнесены к категории химических инсектицидов.
Агентство по охране окружающей среды США описывает три типа биопестицидов. [35] Биохимические пестициды (имеются в виду биохимические вещества), которые являются природными веществами, которые контролируют вредителей с помощью нетоксичных механизмов. Микробные пестициды, состоящие из микроорганизма (например, бактерии , грибка , вируса или простейшего ) в качестве активного ингредиента. Введенные в растения протекторы (PIP) представляют собой пестицидные вещества, которые растения производят из генетического материала, который был добавлен к растению (таким образом производя трансгенные культуры ).
Мировой рынок биоинсектицидов оценивается менее чем в 10% от общего рынка инсектицидов. [36] На рынке биоинсектицидов доминируют микробные препараты. [37] Рынок биоинсектицидов растет более чем на 10% в год, что превышает рост общего рынка инсектицидов, в основном за счет роста органического земледелия и IPM , а также благодаря доброжелательной политике правительства. [36]
Биопестициды рассматриваются властями США и Европы как представляющие меньший риск токсичности для окружающей среды и млекопитающих. [35] Биопестициды более чем в 10 раз (часто в 100 раз) дешевле и регистрируются в 3 раза быстрее, чем синтетические пестициды. [36]
Существует большое разнообразие биологических инсектицидов с различными свойствами, но в целом можно выделить следующие. [38] [39]
Их проще, быстрее и дешевле регистрировать, обычно они менее токсичны для млекопитающих. Они более специфичны и, таким образом, сохраняют полезных насекомых и биоразнообразие в целом. Это делает их совместимыми с режимами IPM. Они быстро разлагаются, оказывая меньшее воздействие на окружающую среду. У них более короткий период ожидания.
Спектр контроля узок. Они менее эффективны и подвержены неблагоприятным условиям окружающей среды. Они быстро разлагаются и, следовательно, менее стойки. Они действуют медленнее. Они более дороги, имеют более короткий срок хранения и их сложнее найти. Для их использования требуются более специализированные знания.
Многие органические соединения уже вырабатываются растениями с целью защиты растения-хозяина от хищников и могут быть использованы в интересах человека.
В коммерческих целях используются четыре экстракта растений: пиретрум , ротенон , масло нима и различные эфирные масла [40]
Тривиальный случай — древесная смола , которая является естественным инсектицидом. В частности, производство олеорезина хвойными видами является компонентом защитной реакции против нападения насекомых и заражения грибковыми патогенами . [41] Многие ароматизаторы, например, масло грушанки , на самом деле являются антифидантами.
Первая трансгенная культура , которая включала инсектицидный PIP, содержала ген токсина CRY из Bacillus thuringiensis (Bt) и была введена в 1997 году. [42] В течение следующих примерно 25 лет единственными инсектицидными агентами, используемыми в ГМО, были токсины CRY и VIP из различных штаммов Bt, которые контролируют большое количество типов насекомых. Они широко используются на > 100 миллионах гектаров, засаженных модифицированными Bt культурами в 2019 году. [42] С 2020 года несколько новых агентов были сконструированы в растениях и одобрены. ipd072Aa из Pseudomonas chlororaphis , ipd079Ea из Ophioglossum pendulum и mpp75Aa1.1 из Brevibacillus laterosporus кодируют белковые токсины. [42] [43] Признак dvsnf7 представляет собой агент РНК-интерференции , состоящий из двухцепочечной транскрипты РНК, содержащей фрагмент гена WCR Snf7 длиной 240 п.н. западного кукурузного жука-корневища (Diabrotica virgifera virgifera). [43] [44]
РНК-интерференция (РНКi) использует сегменты РНК для фатального подавления важных генов насекомых . [45] В 2024 году власти зарегистрировали два варианта использования РНКi: генетическая модификация сельскохозяйственных культур для введения гена, кодирующего фрагмент РНКi, и распыление двухцепочечных фрагментов РНК на поле. [44] Monsanto представила признак DvSnf7, который экспрессирует двухцепочечный транскрипт РНК, содержащий фрагмент длиной 240 п.н. гена WCR Snf7 западного кукурузного жука . [43] GreenLight Biosciences представила Ledprona, формулу двухцепочечной РНК в качестве спрея для картофельных полей. Он нацелен на основной ген субъединицы протеасомы бета типа 5 (PSMB5) у колорадского картофельного жука . [44]
Яды пауков содержат много, часто сотни, инсектицидно активных токсинов . Многие из них являются белками , которые атакуют нервную систему насекомого. [46] Vestaron представила для сельскохозяйственного использования спрей-формулу GS-omega/kappa-Hxtx-Hv1a (HXTX), полученную из яда австралийского синего горного воронкового паука ( Hadronyche versuta ). [46]
Энтомопатические бактерии могут производиться в больших количествах. [37] Наиболее широко используется Bacillus thuringiensis (Bt), используемый уже несколько десятилетий. Существует несколько штаммов, используемых с различными целями против чешуекрылых , жесткокрылых и двукрылых . Также используются Lysinibacillus sphaericus , Burkholderia spp и Wolbachia pipientis . Авермектины и спинозины являются бактериальными метаболитами, производимыми в больших количествах путем ферментации и используемыми в качестве инсектицидов. Токсины из Bt были включены в растения с помощью генной инженерии . [37]
Энтомопатические грибы используются с 1965 года в сельском хозяйстве. Сейчас используются сотни штаммов. Они часто убивают широкий спектр видов насекомых. Большинство штаммов относятся к видам Beauveria , Metarhizium , Cordyceps и Akanthomyces . [47]
Из многих типов энтомопатических вирусов только бакулавирусы используются в коммерческих целях, и каждый из них специфичен для своего целевого насекомого. Их нужно выращивать на насекомых, поэтому их производство является трудоемким. [48]
Некоторые инсектициды убивают или наносят вред другим существам в дополнение к тем, для которых они предназначены. Например, птицы могут быть отравлены, когда они едят пищу, недавно обработанную инсектицидами, или когда они принимают гранулы инсектицида на земле за еду и едят ее. [11] Распыленный инсектицид может дрейфовать из области, на которую он был нанесен, в зоны обитания диких животных, особенно когда он распыляется с воздуха. [11]
ДДТ был первым органическим инсектицидом. Он был представлен во время Второй мировой войны и широко использовался. Одним из применений была борьба с переносчиками заболеваний , и его распыляли на открытой воде. Он медленно разлагается в окружающей среде и является липофильным (жирорастворимым). Он стал первым глобальным загрязнителем и первым загрязнителем, который накапливался [49] и увеличивался в пищевой цепи . [50] [51] В 1950-х и 1960-х годах эти очень нежелательные побочные эффекты были признаны, и после некоторых часто спорных дискуссий ДДТ был запрещен во многих странах в 1960-х и 1970-х годах. Наконец, в 2001 году ДДТ и все другие стойкие инсектициды были запрещены Стокгольмской конвенцией . [52] [53] На протяжении многих десятилетий власти требуют, чтобы новые инсектициды разлагались в окружающей среде, а не биоаккумулировались. [54]
Твердые приманки и жидкие инсектициды, особенно если они неправильно применены в определенном месте, перемещаются потоком воды. Часто это происходит через неточечные источники, где сток переносит инсектициды в более крупные водоемы. По мере таяния снега и прохождения осадков по земле и сквозь нее вода подхватывает примененные инсектициды и откладывает их в более крупных водоемах, реках, водно-болотных угодьях, подземных источниках ранее питьевой воды и просачивается в водоразделы. [55] Этот сток и просачивание инсектицидов могут влиять на качество источников воды, нанося вред естественной экологии и, таким образом, косвенно влиять на население посредством биоусиления и биоаккумуляции.
Инсектициды могут убивать пчел и могут быть причиной снижения численности опылителей , потери пчел, опыляющих растения, и синдрома краха колонии (CCD), [56] при котором рабочие пчелы из улья или колонии западных медоносных пчел внезапно исчезают. Потеря опылителей означает снижение урожайности . [56] Сублетальные дозы инсектицидов (т. е. имидаклоприд и другие неоникотиноиды) влияют на поведение пчел при поиске пищи. [57] Однако исследования причин CCD были неубедительными по состоянию на июнь 2007 года. [58]
Помимо последствий прямого потребления инсектицидов, популяции насекомоядных птиц сокращаются из-за краха популяций их добычи. Считается, что опрыскивание пшеницы и кукурузы в Европе вызвало 80-процентное сокращение летающих насекомых, что в свою очередь сократило местные популяции птиц на одну-две трети. [59]
Вместо использования химических инсектицидов для предотвращения ущерба урожаю, вызванного насекомыми, сейчас доступно множество альтернативных вариантов, которые могут защитить фермеров от крупных экономических потерь. [60] Вот некоторые из них:
Источник: [66]
{{cite web}}
: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )