НОВОСТИ

Чистое поле. Устойчивость к пестицидам и пути ее преодоления

ТЕГИ:

Григорий Ясиновский

Устойчивость организмов к пестицидам относительна и определяется не только свойствами препарата и обрабатываемого объекта, она зависит также от возраста, биологического состояния организма и условий окружающей среды. Различают устойчивость природную и приобретенную (резистентность). А для того, чтобы ваше поле было чистым, здоровым и плодоносящим, пестициды должны «работать» на поле, а не «отдыхать».

Природная устойчивость 

Природная устойчивость бывает индивидуальной, видовой, стадийной и возрастной, половой, сезонной и временной.

Индивидуальная устойчивость обусловлена особенностями особей, относящихся к одному и тому же виду, причем устойчивость отдельных особей к тому или иному пестициду может быть в десятки и даже в сотни раз выше, чем популяции в среднем. Наличие в популяции таких особей и обусловливает возникновение резистентности.

Видовая устойчивость обусловлена особенностями вида (насекомых, клещей, нематод) и преодолевается подбором эффективных препаратов.

Стадийная и возрастная устойчивость обусловлена изменением устойчивости в онтогенезе и преодолевается выбором такого срока обработки, когда объект наиболее чувствителен. Обычно организмы наиболее устойчивы к пестицидам в период покоя. Устойчивость гусениц увеличивается с возрастом, поскольку их кутикула становится менее проницаемой для пестицида.

Например, гусеницы 3-го возраста гроздевой листовертки в 3 раза более устойчивы, чем гусеницы 1-го возраста. Кукурузный мотылек обладает наибольшей чувствительностью в период массового отрождения гусениц — в это время и следует применять пестициды. Щитовки уязвимы только в стадии выхода из яиц и присасывания к листьям (бродяжки).

Половая устойчивость обусловлена половыми особенностями. Как правило, женские особи более устойчивы, так как у них сильнее развито жировое тело, которое служит барьером на пути проникновения пестицида к месту действия. Преодолевается этот вид устойчивости корректировкой нормы расхода препарата и зависимости от преобладания в популяции особей того или иного пола.

Сезонная устойчивость связана с влиянием питания на организм. Например, клоп вредная черепашка более чувствителен к пестициду весной, когда активно питается, а жировое тело еще не сформировалось, следовательно, эффективность пестицида будет определяться сроком обработки.

Фото 1. Чистое поле. Устойчивость к пестицидам и пути ее преодоления

Устойчивость биологических объектов 

Временная  устойчивость  обусловлена влиянием абиотических факторов (изменение влажности, температуры и т. и.). Например, во время похолодания долгоносики прячутся под комочками почвы и недоступны для пестицида. Фумиганты при низких температурах малоэффективны не только потому, что слабо возгоняются, но и потому, что интенсивность дыхания вредителей невелика. Устойчивость может меняться даже в течение суток. Насекомые, активные в дневные часы, обладают в это время большей чувствительностью к пестицидам, чем в ночные часы.

Как правило, устойчивость организмов возрастает с улучшением физиологического состояния, но понижается при повышении физиологической активности. Устойчивость снижается в условиях эпизоотий, что объясняется ухудшением физиологического состояния особей данной популяции.

Чтобы преодолеть природную устойчивость вредных организмов, необходимо правильно выбрать препарат и провести обработку с учетом состояния организма и условий окружающей среды.

Резистентность - приобретенная устойчивость к пестицидам 

Резистентность. Это приобретенная устойчивость популяции, которая многократно и систематически обрабатывалась одним и тем же пестицидом или пестицидами, сходными по механизму действия. Развитие резистентности — сложный генетический процесс, в ходе которого под влиянием пестицида большинство нормальных особей погибает, а индивидуально устойчивые, которые априори являются мутантами с измененными биохимическими процессами и существовали в популяции до применения пестицида, выживают и размножаются. Следовательно, источники приобретенной устойчивости — природная индивидуальная устойчивость, гетерогенность популяции, скорость размножения и особенности пестицида как фактора отбора. Если индивидуальная устойчивость в популяции отсутствует, т. е. популяция гомогенна, то приобретенная устойчивость не развивается даже в условиях применения пестицида в течение десятилетий. (Это было показано на американской популяции малярийного комара).

Развитие резистентности — общебиологический процесс приспособления организмов к меняющимся условиям среды. Устойчивость к пестицидам приобретают насекомые, клещи, грызуны, болезнетворные бактерии, фитопатогенные грибы, сорняки.

Количественной характеристикой приобретенной устойчивости служит коэффициент устойчивости (КУ) или, что одно и то же, показатель резистентности, или уровень устойчивости:

            КУ = СК50 обрабатываемой популяции / СК50 контрольной чувствительной популяции             

Оценивается приобретенная устойчивость при КУ = 2...5 как низкая (толерантность), при КУ = 8...10 — как средняя и при КУ > 50 — как высокая (резистентность). У разных биологических объектов значение КУ составляет десятки, а иногда и сотни единиц. Это значит, что для получения одинакового эффекта резистентные популяции придется обрабатывать в десятки, а иногда и в сотни раз большим количеством пестицида, чем чувствительные, что для практики защиты растений неприемлемо. Поэтому усилия агронома должны быть направлены в основном на предупреждение развития резистентности. Для этого необходимо знать, какие бывают виды резистентности, как она формируется, как происходит реверсия (обратное развитие) резистентности.

Различают групповую, перекрестную и множественную резистентность.

Групповая резистентность — это приобретенная устойчивость к препаратам, относящимся к одной группе по химическому строению и обладающим одинаковым механизмом действия, например устойчивость популяции клещей к фосфорорганическим пестицидам.

Перекрестная резистентность — это устойчивость популяции к одному пестициду, которая возникает при селекции другим пестицидом и обусловлена одним генетическим фактором. Так, обработки против листоверток фосфорорганическими препаратами приводили к развитию перекрестной устойчивости к пиретроидам.

Множественная резистентность — это устойчивость популяции сразу к нескольким препаратам с разным механизмом действия, обусловленная разными генетическими факторами. В Голландии известны популяции красного плодового клеща, устойчивого к 19 акарицидам разных химических групп.

Чтобы определить, будет ли развиваться резистентность к конкретному препарату, проводят картирование устойчивости вредного объекта к данному препарату в полевых условиях. Для этого изучаемую популяцию вредителей, собранных в поле, обрабатывают «диагностической» дозой, которая в 2 раза больше СД100 чувствительной популяции. Токсические дозы для чувствительных популяций даны в специальных атласах природной чувствительности. Если после обработки диагностической дозой остаются живые особи, значит будет развиваться резистентность к препарату. Резистентность передается потомству. Сначала происходит медленное накопление устойчивых особей, затем численность их растет быстрее и, наконец, вся популяция становится устойчивой. Обычно устойчивость нарастает скачкообразно.

Этапы формирования резистентности. Первый этап — это период низкой, относительно стабильной устойчивости (толерантности). Наблюдается через 8...15 поколений (КУ = 2...5). В этот период еще можно получить удовлетворительный хозяйственный результат от пестицида, применив повышенную норму расхода.

Второй этап — это период быстрого нарастания устойчивости, причем она возрастает в 100 раз и более. В таком случае необходимо как можно скорее заменить препарат.

Третий этап — это период стабилизации устойчивости на уровне, предельном для данного препарата и данного вида.

Скорость развития приобретенной устойчивости определяется свойствами препаратов. При применении одних она развивается через 15...18 поколений, а других — через 35...40. Например, обработка диаметоатом 12 поколений персиковой тли привела к увеличению СД50 более чем в 1000 раз.

После прекращения обработок постепенно происходит восстановление прежней реакции популяции на пестицид — реверсия приобретенной устойчивости, так как устойчивые особи в популяции менее конкурентоспособны. Скорость реверсии также различна. Нестабильная резистентность восстанавливается через 1...2 года, а стабильная — через 3 года и более.

Схема 1. Устойчивость биологических объектов к пестицидам

Меры предотвращения резистентности и пути ее преодоления 

Сложность борьбы с резистентными популяциями заключается в том, что любое мероприятие, направленное на уничтожение чувствительных особей (повышение эффективности пестицида, совершенствование способа обработки и т. п.), идет на пользу устойчивым. Иными  словами: чем выше эффективность применения пестицида, тем скорее развивается резистентность и тем быстрее препарат становится нетоксичным для обрабатываемой популяции. Замена препарата другим или применение смесей препаратов может привести к развитию перекрестной или, что еще хуже, множественной резистентности.

Анализ теоретических закономерностей развития приобретенной устойчивости позволил разработать систему защиты, в основу которой положены генетические принципы. Для предупреждения резистентности рекомендуют не замену препаратов, а чередование пестицидов из разных групп с таким расчетом, чтобы при скрещивании особей с различным типом устойчивости в потомстве не выщеплялись формы с множественной устойчивостью. Чередование трех правильно подобранных препаратов может предотвратить повышение устойчивости популяции вредителей на протяжении 300 поколений, следовательно, эффективность обработок не будет снижаться в течение многих лет. Таким образом, научно обоснованная ротация пестицидов — надежный метод, тормозящий трансформацию чувствительных популяций в устойчивые.

В сельскохозяйственной практике имеют также значение мероприятия, направленные на замедление процесса отбора. Для этого рекомендуют не применять завышенных норм расхода пестицидов, сохранять энтомофагов, периодически использовать другие, нехимические средства защиты. Таким образом, чтобы не допустить развития резистентности, необходимо замедлить процесс отбора устойчивых особей и чередовать препараты с учетом генетических основ наследования.

В случае возникновения резистентности разрабатывают мероприятия по ее преодолению с учетом скорости реверсии и механизма приобретенной устойчивости. При нестабильной резистентности с быстрым снижением уровня устойчивости, что характерно для ФОС, препараты следует применять вновь через 1...2 года, но не более одного раза за сезон. При стабильной резистентности применение селектирующего резистентность препарата даже через 3...5 лет быстро приводит к ее восстановлению.

Знание механизма приобретения устойчивости позволяет найти нетрадиционные приемы ее преодоления. Так, резистентность колорадского жука к Фенвалерату объясняется повышенной активностью микросомальных монооксидаз, которые детоксицируют многие пестициды. Для преодоления этой устойчивости предложено применение пестицидов с синергистами — специальными веществами, блокирующими монооксигеназы, что исключает детоксикацию пестицидов.

Резистентная к ФОС популяция лугового мотылька оказалась наиболее уязвима в фазе имаго, поэтому для преодоления резистентности в данном случае достаточно скорректировать срок обработки. В любом случае более целесообразно не допускать развитие резистентности, чем искать приемы ее преодоления.

Обобщая сказанное ранее, отметим, что на скорость развития резистентности и ее характер оказывают влияние следующие факторы:

  • селектирующий пестицид и кратность его применения;
  • гетерогенность популяции и число поколений вредителя за сезон;
  • генетическая природа устойчивости;
  • состояние энтомофагов и применение нехимических средств защиты растений.
ВИДЕО
СОБЫТИЯ