Лекция 5. Действие пестицидов на биоценозы и защищаемое растение

Лекция 5.

Действие пестицидов на биоценозы и защищаемое растение

1.  Пестициды как загрязнители среды

2.  Формы действия пестицидов в биосфере

3.  Побочные воздействия пестицидов на человека и окружающую среду

4.  Циркуляция пестицидов в природе

5.  Оценка состояния окружающей среды

Пестициды как загрязнители среды

Продолжающаяся во всем мире интенсивная химизация сельско­го хозяйства приводит к тому, что ежегодно в биосферу плане­ты — среду обитания всего живого, включая человека,— поступает большое количество различных чужеродных химических веществ (ксенобиотиков), в том числе и пестицидов. Поэтому проблема ох­раны окружающей среды от химических загрязнителей (поллютантоз) приобрела большое значение. Изучение поведения и превращения пестицидов в экосистемах и ландшафтах — задача экотоксикологии пестицидов, которая является частью новой научной дисциплины — экотоксикологии окружающей среды — науки, исследующей поведение ксенобиотиков и природных токсических веществ в экосистемах и ландшафтах. Пестициды как возможные загрязнители среды характеризу­ются по сравнению с другими химическими веществами следующим:

1) непредотвратимостью их циркуляции в биосфере (при ис­пользовании с помощью авиации и наземной аппаратуры пестицид сразу же попадает на объекты окружающей среды и находится там до полного распада). Эти вещества способны накапливаться в некоторых объектах окружающей среды и наносить серьезный ущерб. Они накаплива­ются в мировом океане в достаточно опасных количествах, так как происходит их концентрация в гидробионтах;

2) биологической активностью препаратов по их назначению, что создает потенциальную опасность для природы и человека;

3) невозможностью уменьшения применяемых норм расхода ввиду необходимости обеспечить высокую эффективность защитных мероприятий;

4) контактом пестицидов с большим количеством людей, что связано с использованием препаратов в различных отраслях хозяйства, циркуляцией их во внешней среде и наличием остатков в пищевых продуктах;

5) стойкостью препаратов в естественных условиях и передачей по пищевым цепям;

6) возможностью накопления пестицидов в организмах, соприкасающихся с препаратами даже в низких концентрациях, до биологически активного уровня.

Формы действия пестицидов в биосфере

В зависимости от особенностей пестицидов устанавливают формы их действия в биосфере.

1. Локальное действие: а) непосредственно на вредные организмы; б) побочное на другие организмы, почву, воду.

Эффективность локального действия пестицидов зависит от дозы, формы, способа применения, избирательностью действия и скоростью распада.

2. Последействие ближайшее (ландшафтно-региональное). По продолжительности и характеру воздействия оно различно в зависимости от рельефа, почвенных и климатических условий. Чем суше климат, больше засоленность почвы, ближе уровень грунтовых вод, тем больше вероятность сохранения и вторичного накопления стойких пестицидов и их метаболитов в почве, воде и биомассе.

3. Последействие отдаленное (регионально-бассейновое). Оно характерно для весьма стойких препаратов, способных мигрировать в бассейны рек, по их поймам и террасам, в виде растворов, суспензий или в сорбированном состоянии с почвенными коллоидами. Миграции, перераспределение и аккумуляция в поймах, дельтах и эстуариях могут длиться 3—5 лет и больше. В результате пестициды могут воздействовать на организмы в нижнемечении рек, дельтах, море.

4. Последействие весьма отдаленное (глобальное) охватывает планету в целом и ее отдельные компоненты — океан, сушу и атмосферу. Оно связано с переносом воздушными течениями длительно сохраняющихся пестицидов в виде растворов, аэрозолей и суспензий, прибрежными и трансокеаническими течениями, штормами, циклонами, миграциями птиц, животных и человека; с движением транспорта и перевозками грузов, сырья, продовольствия; с испытанием ядерного и другого оружия и воен­ными действиями. Это последействие проявляется постепенно. Ослабляется такими факторами, как инсоляция, ультрафиолетовая радиация, электри­ческие разряды, атмосферные осадки, погребение в донных отло­жениях морей и океанов. Возможное общее последействие на жи­вые организмы, вероятно, может сказаться лишь спустя несколько поколений при условии накопления значительных масс пестицидов на разных материках и водах.

Побочные воздействия пестицидов на человека и окружающую среду

Таким образом, пестициды, являясь важным фактором воздей­ствия человека на окружающую среду, могут оказывать на нее и различные побочные воздействия (табл.).

Таблица

Побочные воздействия пестицидов на окружающую среду

Элементы окружающей среды	Потенциальные побочные явления
-	Наличие остаточных веществ в почве, воде и воздухе
Растения	-  Наличие остаточных веществ; -  Повреждения из-за фитотоксичности; -  Изменения в вегетационном развитии.
Животные	-  Наличие остаточных веществ у домашних и диких животных; -  Физиологические воздействия (нежизнеспособность яиц птиц); -  Смертность определенных диких видов (млекопитающих, птиц, рыб); -  Изменение численности насекомых.
Человек	-  Наличие остаточных веществ в тканях и органах; -  Профессиональные заболевания;
Пища	Наличие остаточных веществ
Организмы, с которыми ведется борьба	Развитие резистентности

В зависимости от степени проявления их можно разделить на три категории.

1. Развитие устойчивости вредных организмов к пестицидам. Она связана со стойкостью и накоплением остатков пестицидов и обусловлена сменой популяций в результате перехода от чувствительных особей к устойчивым организмам того же вида вследствие отбора, вызванного воздействием пестицида. Физиолого-биохимический характер устойчивости, причины ее появления и пути ее преодоления были рассмотрены выше.

2. Влияние пестицидов и их остатков на растения, животных и окружающую среду (повреждение и изменение растений, изменения в составе микрофлоры, гибель млекопитающих, птиц, рыб или полезных насекомых). Такое влияние может привести к развитию второстепенных вредителей вследствие исчезновения определенных видов хищников и паразитов, которые в нормальных условиях могли бы поддерживать потенциального вредителя на уровне ниже его экономической вредоносности. Другими словами, пестициды могут оказывать влияние на био­ценозы.

3. Накопление и передача по цепям питания. Остатки пестицидов в окружающей среде могут быть поглощены растениями или жи­вотными организмами, которые, в свою очередь, потребляются более крупными животными, в которых концентрация пестицидов растет. Это ведет к накоплению их в пище и последующему потреблению человеком.

Циркуляция пестицидов в природе

Циркуляция пестицидов может происходить по следующим схемам:

1)  воздух — растения — почва — растения — травоядные животные — человек;

2)  почва — вода — зоофитопланктон — рыба — человек.

Например, в 1 кг почвы могут быть лишь тысячные доли мил­лиграмма хлорорганических пестицидов, а в моркови, выращенной на такой почве, их содержится уже от 1 до 6 мг на 1 кг продукции. Некоторые препараты поступают через корневую систему, и по мере роста плодов концентрация пестицидов в них увеличивается. Неко­торые растения и все животные способны аккумулировать и дли­тельно задерживать в организме хлорорганические вещества.

Оценка состояния окружающей среды

Как видно из вышеизложенного, путь, по которому остатки пестицидов достигают человека, лежит через пищу. Поэтому между человеком и пищей необходимо установить барьер безопасности — МДУ. Все приемы хранения, переработки и приготовления продуктов способствуют уменьшению остатков пестицидов в пище. Для правильного понимания влияния пестицидов на окружаю­щую среду необходимо рассмотреть поведение пестицидов в отдель­ных экосистемах и их влияние на важнейшие объекты этих систем. Для этого необходимо использовать данные экотоксикологического мониторинга пестицидов — системы наблюдения и контроля за содержанием остатков пестицидов с целью оценки и прогноза состоя­ния компонентов биосферы.

Оценка состояния окружающей среды в первую очередь прово­дится по критериям химического мониторинга с использованием стандартных высокочувствительных методов анализа остатков пес­тицидов. Оценка неблагополучия среды определяется сравнением фактически выявленного количества пестицидов с ПДК для воздуха, воды, почвы и с МДУ в продуктах урожая. На основании этих дан­ных рассчитывается и комплексный показатель — максимально допустимая нагрузка (МДН) пестицидов для данной экосистемы. Оценка загрязнения окружающей среды пестицидами может проводиться по критериям биологического мониторинга. Для этого используется метод индикаторных на пестициды видов, которыми мо­гут служить организмы с высокой чувствительностью к пестицидам и быстро реагирующие на их присутствие, или виды — концентра­торы пестицидов, в организме которых накапливаются остатки в количествах, доступных для достоверного химического анализа. Этот метод наиболее приемлем для различных видов экосистем-. Для характеристики поведения пестицидов в объектах окру­жающей среды часто используют искусственные экосистемы (экотоксикологические модели). Для оценки каждого препарата в этом случае берут два показателя: коэффициент биодеградации (БД) и биологического усилия (БУ). Первый из них характеризует ско­рость деградации пестицида в экосистеме, а второй — усилие био­логических организмов в искусственной экосистеме для разложе­ния препарата. Чем выше БД, тем быстрее разлагается препарат, а чем выше БУ, тем более он персистентен.

-  Продолжительность сохранения пестицидов в воздухе, воде, почве.

-  Не­обходимость регламентирования содержания пестицидов в этих средах.

-  Пере­движение и разложение пестицидов в почве.

-  Роль физических, химических и микробиологических факторов инактивации пестицидов.

-  Поглощение и детоксикация пестицидов растениями.