Влияние химических мер борьбы на эдафон

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние химических мер борьбы на эдафон

1. Общие положения

Так же как растениеводческие и полеводческие мероприятия, химические меры борьбы с вредителями относятся к числу необходимых приемов вмешательства человека в сельскохозяйственный ландшафт. Вопрос об их вреде для здоровья человека затронут здесь лишь отчасти. Многие средства защиты растений в высшей степени ядовиты для человека и вызывают отравление, другие же действуют постепенно и кумулятивно. Определение токсичности - не всегда легкое дело, потому что результаты опытов с животными нельзя безоговорочно переносить на организм человека. Токсикологические данные, полученные на грызунах, необязательно могут быть применимы к крупным животным. Согласно принятой градации используемых средств по их ядовитости, все же решающим является действие, установленное в опытах на животных (большей частью крысах). В качестве масштаба принято количество, вызывающее непосредственную гибель 50% подопытных животных после перорального введения препарата. Это количество называют летальной дозой. По этой шкале к более сильным ядам относят, например, паратион, метасистокс, динитрокрезол, никотин, ртутные соединения, а также алдрин, дилдрин и эндрин. ДДТ, гексахлоран, хлортион, малатион, диазинон, большинство органических фунгицидов и соли хлорированной феноксиуксусной кислоты считаются лишь умеренно ядовитыми. Если же учесть факт накопления хлорированных углеводородов, как, например, остатков ДДТ и гексахлорциклогексана (ГХЦГ) в содержащих липоиды и жиры органах человека, то и эти препараты необходимо считать токсичными для человека. По этой причине законодательным порядком установлены так называемые допустимые пределы для средств защиты растений. Под этим понимаются максимальные, безвредные для человека количества, которые в виде остатков могут содержаться в поступающих к потребителю продуктах питания (свежих овощах и фруктах, муке, зерне и крупах и в зернобобовых). Наряду с химическими способами определения остатков ядохимикатов применяют также и биологические тесты, для которых используют, например, мух (Musca, Fannia, Drosophila), долгоносиков (Calandrа), личинок комаров, дафний и аквариумных рыбок. Со временем количество остатков в продуктах уменьшается. Поэтому для различных средств защиты необходимо предусмотреть должный разрыв между датой обработки и началом уборки урожая.

Насколько сложна проблема химической борьбы с вредными насекомыми и как тщательно должны взвешиваться все "за" и "против" в каждом отдельном случае, можно показать на примере из Марокко. Там, на юго-западе страны для борьбы с саранчой применяли гексахлоран. В качестве побочного явления отмечалось снижение численности скорпионов, а вследствие уничтожения массы комаров и мух население значительно меньше стало страдать от малярии и трахомы. Правда, одновременно значительно уменьшилось число пчел и полезных хищных насекомых (например, божьих коровок, златоглазок). Последнее обстоятельство привело к более сильному размножению вредных щитовок, белокрылок, клопов, трипсов и клещей на посевах бобовых, в насаждениях цитрусовых и олив.

Именно благодаря интенсивному применению современных средств защиты растений было понято все значение взаимозависимости между некоторыми организмами. Одновременно это плодотворно сказалось и на фундаментальных экологических исследованиях. Выяснилось, что хотя определенные виды уничтожаются, для других одновременно могут возникать более благоприятные условия. Происходит сдвиг некоторых звеньев в общей биологической системе. Мероприятие по борьбе не обязательно бывает направлено на увеличение числа неблагоприятных факторов для какого-либо вредителя, а часто только подменяет их. Дело в том, что многие враги фитофагов одновременно погибают от яда или гибнут по той причине, что с уничтожением вредителя они лишаются основы существования. Даже при равной смертности хищников и жертв средняя плотность популяции жертвы (т.е. вредителя) должна возрасти по отношению к популяции хищника (или врага) согласно "закону смещения средних величин". При сравнении более 50 видов растительноядных клещей и насекомых, для которых было отмечено повышение численности после обработки средствами защиты растений, бросается в глаза, что, за исключением немногих гусениц, речь идет в основном о клещах, щитовках и тлях. Именно они отличаются высоким потенциалом размножения с быстрым следованием поколений и относительной устойчивостью против инсектицидов. У паутинных клещей было еще отмечено повышение плодовитости под действием ДДТ. Это происходит потому, что изменяется ритм созревания яйца и откладывается не одно яйцо, как обычно, а всегда одновременно два без какого-либо сокращения продолжительности жизни самки. Увеличение численности некоторых вредителей после обработки ядохимикатами отмечалось, прежде всего, на многолетних культурах. Другим биологическим следствием химической борьбы является появление устойчивых к ядохимикатам популяций у многих видов.

2. Эдафон

химический сельскохозяйственный токсичность эдафон

Применение средств защиты растений может вызвать изменение бактериальной флоры в почве, даже если обрабатываются лишь надземные части растений, так как дождь смывает ядохимикаты в почву. Некоторые фунгициды обладают ингибиторным действием на бактерии, другие вызывают у растений усиленное выделение корневых экскретов, которые служат пищей бактериям в ризосфере, так что их численность возрастает. Изменяется и видовой состав почвенных грибов под действием фунгицидов. Отдельные виды по-разному реагируют на применяемые средства вследствие их неодинаковой чувствительности (рис. 1).

Рис. 1. Изменения в спектре доминирования почвенных грибов после обработки фунгицидами: а - нормальное распределение по встречаемости; б - встречаемость после обработки каптаном (N-трнхлорметнлтвотетрагндрофталимнд); в - встречаемость после обработки аллиловым спиртом. Черным показано увеличение доли, белым - уменьшение доли вида.

Однако в рамках каждой физиологической группы существует тенденция к выравниванию. Вместо уничтоженных или ослабленных видов появляются в большем относительном числе новые, нечувствительные, но столь же физиологически активные. Особенно чувствительны к фунгицидам такие грибы, как Rhizoctonia solani и Fusarium solani, а развитие Trichoderma viride часто стимулируется после применения фунгицидов. Также и инсектициды могут благоприятно влиять на определенные почвенные бактерии, особенно при использовании завышенных доз.

Например, было доказано стимулирование паратионом развития азотфиксирующих, нитрифицирующих, разлагающих целлюлозу и анаэробных бактерий. После применения гексахлорана также стимулировалось развитие азотобактера и нитрифицирующих бактерий. В почве микроорганизмы постепенно разрушают большинство фунгицидов, гербицидов и некоторые инсектициды. Например, разрушение р-индолилуксусной кислоты происходит так быстро, что это соединение не может быть использовано для борьбы с сорняками. Только включение хлора в его молекулу сделало это соединение более устойчивым против микроорганизмов. Поэтому же 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота уже является пригодным гербицидом.

На свободноживущих почвенных нематод препараты гексахлорана, применяемые против почвенных вредителей, не оказывали отрицательного действия; через две недели после обработки почвы 2%-ной суспензией ДДТ было отмечено легкое увеличение численности нематод. Клещи и ногохвостки могут сильно пострадать от инсектицидов. Поэтому эти животные служат хорошими индикаторами интенсивности и продолжительности действия ядохимикатов. Проводился целый ряд исследований после применения различных препаратов на пашне и постоянных лугопастбищных угодьях (ДДТ, гексахлоран, дилдрин, паратион). Хлорированные углеводороды обладают длительным последействием. На богатых перегноем песчаных почвах отрицательное действие гексахлорана на мелких членистоногих продолжалось в течение трех лет. Наконец, следует помнить, что действие ядохимиката со временем переносится в глубь почвы. Чувствительность отдельных видов или групп может быть очень различной, так что происходят изменения в составе доминирующих видов. Ногохвостки практически нечувствительны к ДДТ, но питающиеся ими гамазовые клещи и другие хищные клещи сильно страдают от него. По этой причине после применения ДДТ легко происходит массовое размножение ногохвосток. То, что в отдельных случаях объяснение наблюдаемых последствий не всегда бывает легким, можно видеть по увеличению численности Sminthurus viridis после обработки паратионом пастбищ в Австралии, хотя после нее существенно снизилась численность хищных клещей. Насколько различно реагируют виды на обработку ядохимикатами, показывает пример использования гексахлорана на полях. Некоторые ногохвостки (Hypogastrura) и клещи (Pergamasus, Tarsonemidae, Tydeidae, Oppia nova, Scheloribates) оказались довольно устойчивыми к ГХЦГ, другие же, как, например, ногохвостки (Onychiurus, Tullbergia, Isotoma, Folsomia) и из клещей большинство гамазовых, некоторые тироглифоидные (Туrophagus) и панцирные клещи (Brachythonius, Tectocepheus), напротив, крайне чувствительны к нему. В некоторых случаях (гамазовые клещи) ранние стадии поражаются сильнее, чем более поздние или взрослые особи, в других случаях наблюдается обратное. Стадия гипопуса у Tyrophagus более устойчива к ядохимикатам, чем взрослые клещи, по причине более сильной склеротизации. Вследствие этого происходят сезонные изменения токсичности, которые связаны с жизненным циклом видов и могут создать ложное впечатление о восстановлении численности вида, особенно если исследование было краткосрочным. В общем, хотя и редко, происходит полное выпадение какого-либо вида, но, с другой стороны, происходящее усиленное размножение немногих пострадавших видов не всегда бывает достаточным для компенсации сокращения численности остальных. Подобная компенсация была, например, возможна после внесения 15 г гексахлорана на 100 м², но невозможна при дозе 25 г.

При сравнении почвенных проб из необработанных и регулярно обрабатываемых инсектицидами плодовых насаждений бросается в глаза малое число видов клещей в последних. Зато некоторые виды гамазовых клещей (Leioseius, Parasitus), а также паутинных клещей (Tetranychus, Bryobia) появились после обработки насаждений инсектицидами в значительно большем количестве. При обработке почвы сероуглеродом для уничтожения филлоксеры погибает вся почвенная фауна. Повторное заселение наблюдалось в одном опыте, где участок площадью 68 м² обработали в декабре, расходуя 400 г сероуглерода на 1 м² Вторичное заселение происходило вначале сверху вниз. Как клещи, так и ногохвостки появились вначале в верхних горизонтах, а затем уже проникали в глубину. Для ногохвосток в июне, а для клещей в июле, т. е. больше чем через полгода после обработки почвы, уже нельзя было установить существенных различий как в общей численности, так и в глубине обитания от контрольных участков, однако была значительная разница в видовом составе и в порядке доминантности имеющихся видов. Личинки двукрылых полностью отсутствовали до апреля, так как их присутствие зависит от откладки яиц взрослыми особями, которые появляются только весной. Прочие чисто почвенные животные не заселяли протравленную почву еще даже через 6 месяцев. Здесь можно провести параллель с опытами, где изучалось повторное заселение почв после их стерилизации путем нагревания до 118°С. В конце опыта делянки засевали злаковыми травами, среди которых вновь появились сорняки. И в этом случае требовалось 5-7 месяцев до восстановления первоначальной плотности популяции; позже она даже превысила плотность в контроле. Однако здесь также существенно изменились отношения доминантности видов. Некоторые ранее господствовавшие виды ногохвосток (например, Onychiuridae), клещи, муравьи, жужелицы и двупарноногие (Blaniulus) отошли на второй план. Другие же, ранее более редкие формы, как Hypogastruridae, тли, коротконадкрылые жуки (Atheta), проволочники (Agriotes), личинки гал-лиц и сциарид, стали более многочисленными. Некоторые группы, например симфилы, не появились даже через 13 месяцев после обработки.

Действие инсектицидов на макрофауну почвы, конечно, также зависит от применяемого препарата, концентрации, сроков обработки, размеров обработанной площади и от самой группы пострадавших животных. Дождевые черви, энхитреиды, двупарноногие, личинки жуков и двукрылых пострадали прежде всего от паратиона. Меньшее действие оказывали ДДТ, гексахлоран или дилдрин. По крайней мере при обработке небольших площадей восстановление происходит относительно быстро, уже через 6-7 недель. Однако и в этом случае иногда происходят изменения доминантных отношений. Некоторые виды сильно страдают, другие стимулируются, а на третьих обработка не оказывает влияния.

Косвенное действие инсектицидов может сказаться и на культурных растениях, у которых иногда отмечается даже временная стимуляция, когда после обработки погибает значительная часть эдафона и освобождаются вещества, связанные в тканях тела животных.

Нельзя сделать общий вывод из уже проведенных исследований средств защиты растений и их действия на эдафон, не учитывая также и собственно вредителей. Это означало бы, что значение почвенной фауны для плодородия пахотных земель нам известно лучше, чем на самом деле. Лучше всего вопрос можно было бы выяснить, исключая в течение многих лет почвенную фауну какого либо поля путем повторной стерилизации ее сероуглеродом и сравнивая затем урожаи полевых культур на этом поле с урожаями на необработанных полях. При обработках, от которых страдают лишь определенные виды, мы можем в большей мере, чем сначала предполагалось, рассчитывать на компенсацию за счет других видов. Вероятность, что экономически мало значащие фитофаги после уничтожения их врагов химической обработкой станут вредителями, видимо, для эдафона невелика. Иначе обстоит дело с наземными животными.

Литература

1. Тишлер В. Сельскохозяйственная экология. М., "Колос", 1971.

2. Основы общей и сельскохозяйственной экологии: Ю. А. Захваткин -- Санкт-Петербург, Мир, 2003 г.- 360 с.

3. Лекции по экологии: О. В. Богданкевич -- Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2002 г.- 208 с.

4. Общая экология: М. В. Гальперин -- Санкт-Петербург, Форум, Инфра-М, 2007 г.- 336 с.

Размещено на Allbest.ru