8.2.2. Пестициды как средство борьбы с вредителями

Для уничтожения вредителей человеком изобретены тысячи химикатов. Их называют пестицидами. В зависимости от того, против каких организмов нацелен тот или иной пестицид, их подразделяют на инсектициды – против насекомых, зооциды – против мелких вредителей, родентициды – против грызунов, фунгициды – против грибов, бактерициды – против бактерий, гербициды – против сорняков, акарициды – против клещей и т.д. Однако, несмотря на подобную "специализацию" пестициды не обладают строгой избирательностью в отношении организмов, против которых они созданы, а оказывают вредное воздействие на все другие организмы, в том числе и на людей. В этом отношении все пестициды являютсябиоцидами, т.е. веществами, опасными для любых форм жизни.

В данном разделе мы рассмотрим в основном инсектициды, однако проблемы, возникающие при их использовании, характерны для всех пестицидов вообще.

Еще, как минимум, 3000 лет назад было известно, что некоторые химические вещества отпугивают или убивают насекомых. Например, Гомер упоминает "серу, отгоняющую вредителей, божественное и очищающее окуривание ею". Заметим, что сера в таком качестве употребляется до сих пор, хотя ее эффективность по сравнению с современными ядохимикатами весьма низка. Использовались также нестойкие органические соединения, полученные на базе опасных для насекомых ядов, извлеченных из растений. Например, пиретрум, получаемый из головок хризантем и использовавшийся в Китае еще 2000 лет назад. Или никотин (в виде сульфата никотина), извлекаемый из табака, и некоторые другие.

До XX века основными химикатами для борьбы с вредителями были неорганические вещества, чаще всего содержащие тяжелые металлы, такие, как свинец, мышьяк, ртуть. Эти неорганические соединения часто называют пестицидами первого поколения. Однако вскоре выяснилось, что тяжелые металлы могут накапливаться в почве и подавлять развитие растений, делая тем самым почвы бесплодными на многие десятилетия. Кроме того, присутствие тяжелых металлов в растениях приводило к случаям отравления людей и животных. Наконец, пестициды первого поколения становились все менее эффективными, т.к. вредители становились с каждым новым поколением все более устойчивыми к ним. Так, например, если в начале XX века при обработке плантаций цитрусовых газом цианидом уничтожалось 90 % насекомых-кокцид, то к 1930 году применение этого метода приводило к гибели всего 3 % этих вредителей. Все это настоятельно требовало поиска принципиально новых средств борьбы с вредителями.

Таким средством стали пестициды второго поколенияна основе синтетических органических соединений. Мы рассмотрим один из самых известных из них – дихлордифенилтрихлорэтан, или ДДТ, однако все сказанное можно будет отнести и к другим пестицидам второго поколения.

ДДТ был синтезирован в конце XIX века (1874 год), но, как и многие другие синтезированные в то время соединения, был "поставлен на полку". Только в 1938 году швейцарский химик П.Мюллер, изучавший воздействие синтетических органических соединений на насекомых, натолкнулся на ДДТ. Новый препарат поначалу представлялся тем самым долгожданным "чудо-оружием", которое наконец-то позволит эффективно бороться с вредителями. Действительно, ДДТ оказался чрезвычайно токсичным для насекомых и, как казалось, относительно безвредным для человека и других млекопитающих. Производство ДДТ было относительно недорогим. ДДТ обладал широким спектром действия в отношении многих видов насекомых-вредителей. ДДТ оказался весьма стойким препаратом, т.е. медленно разрушался в окружающей среде (период полураспада – около 20 лет) и поэтому обеспечивал длительную защиту от вредителей, давая значительную экономию по сравнению с другими препаратами.

Широкое применение ДДТ позволило значительно повысить урожаи, снизить затраты труда и материалов, расширить посевные площади некоторых культур за счет новых климатических зон, где ранее эти культуры были бы погублены вредителями, использовать менее стойкие к вредителям, но более урожайные сорта и т.д. Кроме того, ДДТ оказался эффективным средством борьбы с насекомыми, переносящими инфекции. Во время Второй мировой войны ДДТ успешно использовался против вшей, распространявших сыпной тиф. В результате Вторая мировая война стала первой из войн, в которой от тифа погибло меньше людей, чем от боевых ранений. Благодаря ДДТ удалось значительно снизить смертность от малярии, разносчиком которой являются комары. Следствием этого триумфа ДДТ стали присуждение П.Мюллеру в 1948 году Нобелевской премии и широко развернувшиеся работы по поиску и производству других синтетических органических соединений для борьбы с вредителями.

Однако к началу 1970-х годов стали очевидны проблемы, связанные с использованием пестицидов вообще и ДДТ в частности. Эти проблемы оказались столь значительными, что большинство развитых стран существенно ограничили или полностью запретили использование ДДТ и целого ряда других аналогичных пестицидов.

Проблемы, вызванные использованием пестицидов, можно разделить на четыре группы: развитие устойчивости у вредителей, возрождение вредителей и вторичные вспышки их численности, рост затрат на пестициды, нежелательное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Рассмотрим эти проблемы более подробно.

Пестициды второго поколения в отношении выработки у вредителей устойчивости к ним оказались нисколько не лучше пестицидов первого поколения. Устойчивость некоторых вредителей к конкретным ядохимикатам возросла за несколько десятилетий в 25000 раз и более, а около 25 основных видов вредителей стали устойчивыми вообще ко всем пестицидам. Например, в США для сохранения 30000 бушелей кукурузы (1 бушель приблизительно равен 35,24 дм³) в 1946 году требовалось 0,45 г пестицидов, в 1971 году для достижения того же эффекта требовалось уже 64 кг пестицидов. Это объясняется тем, что насекомые обладают феноменальной способностью к воспроизведению. Например, одна пара комнатных мух может дать несколько сот потомков, достигающих половой зрелости уже через две недели. Регулярные пестицидные обработки ведут к неосознанному отбору и размножению генетических линий с высокой устойчивостью насекомых к пестицидам, которые призваны их уничтожать.

После химического подавления вредителей они не только возвращаются, но иногда могут возвратиться в гораздо больших количествах (возрождение). Ситуацию может осложнить также интенсивное размножение других вредителей, которые прежде из-за своей малочисленности не представляли серьезной опасности (вторичные вспышки численности). Возрождение и вторичные вспышки численности происходят благодаря существованию среди насекомых сложных трофических цепей. Обработка пестицидами часто сильнее влияет на естественных врагов вредителей, чем на них самих. С исчезновением естественных врагов популяции вредителей не только возрождаются, но и могут испытать популяционный взрыв. Такое более сильное влияние объясняется тремя причинами: растительноядные виды насекомых часто изначально более устойчивы к пестицидам, чем плотоядные; плотоядные виды получают более высокие дозы ядохимикатов за счет эффекта биоконцентрирования; хищные насекомые могут погибать помимо отравления также из-за временного недостатка пищи. Наконец, в результате обработки пестицидами могут стать более восприимчивыми к нападению вредителей и сами защищаемые растения.

Невысокая стоимость ДДТ также оказалась временным преимуществом, т.к. описанные выше повышение устойчивости вредителей, их возрождение и вторичные вспышки численности требовали разработки все новых более дорогих пестицидов и применения их во все больших количествах и все чаще.

Наконец, широкий спектр действия ДДТ распространялся, как выяснилось, не только на насекомых, но и практически на все другие организмы. Наиболее сильным и губительным оказалось воздействие ДДТ на птиц, особенно рыбоядных. На грани исчезновения оказались такие рыбоядные птицы, как белоголовый орлан и скопа, на востоке США полностью исчез сокол-сапсан. Исследования показали, что ДДТ влияет на обмен кальция в организме, в результате чего птицы откладывают яйца с более тонкой скорлупой, которые разбиваются в гнезде еще до появления птенцов. На рыбоядных птиц ДДТ влияет в наибольшей степени, т.к. огромные количества ДДТ стекают с сельскохозяйственных угодий в водоемы, где в длинных пищевых цепях происходит его многоступенчатое биоконцентрирование. В середине 60-х годов ДДТ был обнаружен в печени пингвинов в Антарктиде – месте, весьма удаленном от районов его применения. Большую опасность представляет загрязнение ядохимикатами грунтовых вод. Есть указания на негативное воздействие ДДТ на здоровье человека, в частности, эксперименты говорят о канцерогенной, вызывающей злокачественные опухоли, мутагенной, вызывающей мутации, тератогенной, вызывающей врожденные дефекты, опасности ДДТ и аналогичных препаратов. Кроме того, они могут вызывать серьезные заболевания почек, печени, бесплодие и многие другие физиологические и неврологические расстройства.

Все это привело к тому, что в начале 1970-х годов применение ДДТ было запрещено в большинстве развитых стран. Впоследствии были запрещены и некоторые другие пестициды на основе галогенированных углеводородов, например, хлордан, гептахлор, алдрин, диэлдрин, дибромхлорпропан, кепон, мирекс, этилендибромид и др.

На смену запрещенным соединениям пришли так называемые нестойкие пестициды, разлагающиеся на неядовитые продукты уже через несколько дней или недель после применения (в основном – это органофосфаты и карбаматы). Нестойкие пестициды были объявлены экологически безопасными. Однако есть серьезные основания сомневаться в подобном утверждении. Во-первых, нестойкие пестициды являются более токсичными, чем традиционные, и должны применяться более часто. Во-вторых, они весьма опасны для других видов. Так, после применения в Нью-Брансуике (Канада) одного из нестойких фосфорорганических пестицидов погибло около 12 миллионов птиц. В-третьих, применение этих пестицидов точно так же, как и традиционных, нарушает существующие трофические связи в экосистеме, а также уничтожает и полезных насекомых, например, пчел, что создает проблемы не только для пчеловодов, но и ставит под угрозу возможность опыления многих растений. Наконец, нестойкие пестициды ничем не отличаются от ДДТ и аналогичных ему в отношении вырабатывания у вредителей устойчивости, их возрождения и вторичных вспышек численности.

Химическая борьба с вредителями оказалась безуспешной, сизифовым трудом по образному выражению энтомолога Р. ван ден Босха, поскольку противоречила основным экологическим принципам. Подобные методы, возможно, и имели бы шансы на успех, если бы экосистемы представляли собой статичные образования, из которых можно просто удалить нежелательный элемент. Но экосистемы – это динамические системы взаимодействующих элементов, и химическая атака на один вид неизбежно влечет за собой целый шлейф дальнейших нарушений и нежелательных последствий. Чтобы прекратить сизифов труд по применению пестицидов, есть только один выход – изучить динамику экосистемы и разработать экологические методы борьбы с вредителями, основанные на различных природных процессах, а не на применении синтетических препаратов.