Проблеми використання пестицидiв, iнсектицидiв, гербiцидiв. Бiоiндикатори

Проблема застосування інсектицидів.

Інсектицид - речовина (або суміш речовин) хімічного або біологічного походження, призначене для знищення шкідливих комах.

Інсектицид - загальноприйняте у світовій практиці збірна назва всіх хімічних засобів для захисту рослин, яке складається з двох слів - комаха - комаха і збігаються - скорочувати (смисловий переклад - засоби, що скорочують чисельність комах).

Iнсектициди прийнято розділяти за трьома принципами: 
 
   - об'єктам застосування: залежно від того, проти яких шкідників їх застосовують (виробнича класифікація); 
    - здатності проникати в організм шкідника, характеру і механізму дії; 
    -  хімічним складом (хімічна класифікація).

Виробнича класифікація інсектицидів: 
 
  - афіціди (від лат АФІС - попелиця. ) - речовини для боротьби з попелицями ; 
  - інсектоакарициди - речовини , що вбивають комах і кліщів ; 
  -  ларвіциди ( . від лат Ларва - личинка ) - речовини , що вбивають комах на личинкової стадії ; 
    - овіциди (від лат овум - яйце. ) - речовини для боротьби з комахами на стадії яєць; 
    - атрактанти (від лат аттрахере - залучати . ) - речовини для залучення комах в пастку ; 
    - феромони (від грец Феромал - збуджую . ) - речовини екстрагормонального типу , що виділяються в атмосферу комахами одного виду в якості сигналів сліду , їжі , агрегації , спарювання тощо; подібні з'єднання використовують у сільському господарстві для залучення шкідників у пастки та їх подальшої обробки інсектицидами ; 
    - репеленти (від лат репелленс - відштовхуючий . ) - речовини для відлякування шкідливих комах від рослин , тварин , людини; 
    - стерилізатори (від лат стеріліс - . безплідний ) - . речовини, що діють на статеву систему шкідливих комах і запобігають таким чином їх розмноження , що скорочує чисельність популяції  
    - афіданти ( антифіданти , антіфідінгі ) (від англ фід - живити . ) - речовини, що зменшують апетит у шкідливих комах або зовсім відлякують їх від їжі;

За способом проникнення  в організм і характеру дії: 
 
Така класифікація дає можливість судити про способи проникнення отрут в організм і , отже , про методи їх використання. 
 
 - контактні , викликають отруєння шкідливих комах при контакті з будь-якою частиною їх тіла , в основному їх застосовують проти шкідників з колючо- сисним ротовим апаратом . Контактні інсектициди ефективні також проти гусениць лускокрилих комах ( метеликів ) ; 
  - кишкові , викликають отруєння шкідливих комах з гризучим типом ротового апарату при попаданні пестициду разом з їжею в кишечник ; 
  - системні , здатні проникати в рослину і пересуватися по його судинній системі , викликаючи загибель шкідників , що мешкають усередині листя , стебел або коріння , крім того , ці речовини можуть отруювати що поїдають рослини комах ; 
   - фуміганти ( fumigo - обкурюють , димлю ) - хімічні препарати , отруйні комах через дихальні шляхи . 
 
За механізмом дії: 
 

Речовини , що порушують функції  нервової системи : 
    - сполуки, що діють на іонні канали ( порушують проходження нервового імпульсу по аксону ) , натрій- калієві канали і обмін кальцію : синтетичні піретроїди , галогенопохідні вуглеводнів ; 
    - інгібітори ацетилхолінестерази : фосфорорганічні сполуки , карбамати 
    Речовини , що блокують постсинаптичні рецептори : 
    - холінергіческіе рецептори , що реагують на нікотин : неонікотиноїди , бенсултап ; 
        рецептори гамма- аміномасляної кислоти ( ГАМК) та глутамату : авермектіни і фенілпіразол . 
    Інгібітори мітохондріального дихання ( окисного фосфорилювання ) : 
     - феназахін , пірідабен . 
    Інгібітори синтезу хітину : 
     - похідні бензоілмочевіни .

Дія інсектицидів на рослини і біоценози 
 
Інсектициди , проникли в рослини , призводять до їх переважній , повреждающему або , навпаки , стимулюючого ефекту в загальному стані , рості і розвитку . Якщо препарати застосовують в помірних дозах за оптимальних умов температури , відсутності дефіциту вологи і достатній кількості доступних рослинам поживних речовин , це обумовлює стимулюючу дію інсектициду на захищаються рослини , їх зростання , розвиток і накопичення цінних компонентів . Найбільш значний ефект спостерігається при застосуванні інсектицидів у період інтенсивного росту рослин. 
 
Застосування хімічних препаратів у підвищених дозуваннях призводить до глибоких змін в обміні речовин. На певному рівні впливу пестициду рослини не можуть подолати порушення фізіологічних функцій , і наступають незворотні процеси , що негативно впливають на ріст і розвиток , а іноді призводять до їх загибелі. 
 
При попаданні в біоценоз інсектициди взаємодіють практично з усіма рослинами , комахами , мікрофлорою , земноводними . У процесі інтеграції та просування по трофічних шляхах хімічні препарати потрапляють у водойми , накопичуються в тварин і птахів . 
 
    До впливу пестицидів дуже чутлива одна із складових частин біоценозу - мікрофлора грунту. Більшість пестицидів , внесених до оптимальних дозах , не викликає різких і тривалих порушень у складі грунтової мікрофлори. Найбільш сильне токсичну дію вони роблять в перший період після внесення. Через 6-10 тижнів після обробки мікрофлора відновлюється. 
    Інша уразлива частина біоценозу - корисні комахи- ентомофаги , на яких інсектициди роблять прямий або опосередкований вплив (наприклад , при живленні загиблими комахами) . Негативну дію надають інсектициди на комах - запилювачів : бджіл , джмелів , метеликів. 
    Третя складова частина біоценозу - водойми і їх мешканці - також відчувають негативний вплив хімічних речовин. Невеликі концентрації токсикантів викликають стимуляцію життєвих функцій планктону , більш високі їх пригнічують , ще більш високі ведуть до загибелі. У той же час водорості виступають як фактор детоксикації залишків пестицидів , акумулюючи їх у своїх клітинах. 
 
Для біоценозів особливо небезпечний широкий спектр дії інсектицидів , під комплексним впливом яких відбуваються зміни популяційного складу в бік деградації , редукції . При цьому спрощується генетична структура не тільки окремих видів , а й ценозів в цілому.

Бiоiндикатори.

Біоіндикатор (від біо- … і пізньолат. indicator — покажчик), організм, вид або біоценоз, за наявністю і станом якого можна судити про властивості середовища, в тому числі про присутність і концентрацію забруднювачів.

Так, кропива є індикатором високої концентрації в ґрунті кальцію; багато рослин-галофілів вказують на високу ступінь засолення ґрунту. Деякі водні організми свідчать про ступінь забруднення води (наприклад, малощетинкові черв'яки роду Tubifex, личинки двокрилих комах родів Chironomus, Eristalis та ін.); про чистоту води судять по нормальному розвитку вищих ракоподібних — наприклад, бокоплавів роду Gammarus, водоростей роду Fontinalis та ін. При виборі біоіндикаторів необхідно мати на увазі, що стеноойкні види більш надійні, ніж евріойкні; багаторічні краще, ніж однорічні; великі організми краще, ніж дрібні; біоценози з домінуванням таких видів вельми надійні. Імовірність зв'язку біоценозу з певним фактором середовища виражається у відсотках випадків спряженості або балах умовної шкали (Викторов, Востокова, Вышивкин, 1962): 1 — від 1 до 60% випадків спряженості — біоценоз не є біоіндикатором; 2 — від 61 до 75% — сумнівний біоіндикатор; 3 — від 76 до 90% — задовільний біоіндикатор; 4 — від 91 до 99% — вірний біоіндикатор; 5 — 100% — абсолютний біоіндикатор.

Багато організмів досить чутливі  і вибагливі по відношенню до різних факторів середовища проживання (хімічного склад ґрунту, води, атмосфери, кліматичних і погодних умов, присутності інших організмів тощо) і можуть існувати тільки в певних, часто вузьких межах зміни цих факторів. Наприклад, скупчення морських рибоїдних птахів свідчить про підхід косяків риб. Специфічні організми планктону і бентосу вказують на походження водних мас і течій, характеризують певні параметри середовища проживання (солоність, температуру тощо). Лишайники і деякі хвойні дерева є біоіндикаторами чистоти повітря. Ряд ґрунтових мікроорганізмів і індикаторні рослини служать біоіндикаторами при пошуках різних корисних копалин. За комплексами ґрунтових тварин можна визначати типи ґрунтів і їх зміни під впливом господарської діяльності людини. Локальні внутрішньовидові угрупування у багатьох тварин, наприклад у риб, характеризуються в залежності від району проживання різними комплексами паразитів-індикаторів. За допомогою біоіндикаторів встановлюють вміст в субстраті вітамінів, антибіотиків, гормонів та інших біологічно активних речовин, а також визначають інтенсивність різних хімічних (рН, вміст солей та ін.) і фізичних (радіоактивність та ін.) факторів середовища. Важливий аспект застосування біоіндикаторів — оцінка з їх допомогою ступеня забруднення навколишнього середовища, постійний контроль (моніторинг) його якості і змін.

Зазвичай рослини-біоіндикатори використовуються для оцінки забруднення повітря, а тварини-біоіндикатори — води. При екологічному моніторингу використання біоіндикаторів часто дає більш цінну інформацію, ніж колишня оцінка забруднення приладами, так як біоіндикатор реагує відразу на весь комплекс забруднень. Крім того, маючи «пам'ять», вони своїми реакціями відображають забруднення за тривалий період. На листках дерев при забрудненні атмосфери з'являються некрози (відмираючі ділянки). По присутності деяких стійких до забруднення видів та відсутності нестійких видів (наприклад, лишайників) визначається рівень забруднення атмосфери міст. Здатність деяких видів біоіндикаторів акумулювати забруднюючі речовини дозволила Швеції виявити наслідки аварії на Чорнобильській АЕС при аналізі лишайників. Береза і осика можуть сигналізувати про підвищений вміст барію та стронцію в навколишньому середовищі неприродно зеленим кольором листя. Аналогічно в ареалі розсіювання урану навколо родовищ пелюстки іван-чаю стають білими (в нормі — рожеві), у лохини темно-сині плоди набувають білий колір і т. д. Для виявлення забруднюючих речовин використовуються різні види біологічних індикаторів: для загального забруднення — лишайники і мохи, для забруднення важкими металами — слива і квасоля, діоксидом сірки — ялина і люцерна, аміаком — соняшник, сірководнем — шпинат і горох, поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ) — недоторка та ін. Використовуються і так звані «живі прилади» — рослини-індикатори, висаджені на грядках, поміщені в вегетаційні судини або в спеціальні коробочки (в останньому випадку використовуються мохи, коробочки з якими називаються біометрами). «Живі прилади» встановлюють в найбільш забруднених частинах міста. При оцінці забруднення водних екосистем в якості біоіндикаторів можуть використовуватися вищі рослини або мікроскопічні водорості, організми зоопланктону (інфузорії-туфельки) і зообентосу (молюски та ін.). У середній смузі у водоймах при забрудненні води розростається кушир, рдест плаваючий, ряска, а в чистій воді — водокрас жаб'ячий і сальвінія. За допомогою біологічних індикаторів можна оцінювати засолення ґрунту, інтенсивність випасу, зміни режиму зволоження і т.і. У цьому випадку весь склад фітоценозу використовується як біоіндикатор. Кожен вид рослин має певні межі поширення (толерантності) по кожному фактору середовища, і тому сам факт їх спільного зростання дозволяє достатньо повно оцінювати екологічні фактори. Широке поширення набуло використання дерев як біоіндикаторів зміни клімату та рівня забруднення навколишнього середовища. Враховується товщина річних кілець: в роки, коли випадало мало опадів або в атмосфері підвищувалася концентрація забруднюючих речовин, утворювалися вузькі кільця. Таким чином на спилі стовбура можна бачити відображення динаміки екологічних умов.

Можливості оцінки середовища за рослинності  вивчаються спеціальним розділом ботаніки — індикаційною геоботанікою. Її основний метод — використання екологічних шкал, тобто спеціальних таблиць, в яких для кожного виду вказані межі його поширення по факторам зволоження, багатства грунту, засолення, випасу і т.і. У СРСР екологічні шкали були складені Л. Г. Раменським.

Розроблено різні методи біоіндакаціі — фітологічне картування (картування числа видів і ступеню проективного покриття і порівняння з еталоном), експозиція в забрудненому середовищі рослин-біоіндикаторів, вирощених в нормальних умовах, аналіз видимих пошкоджень організмів, вміст забруднюючих речовин в організмах у разі біоакумуляції. Зазвичай біоіндикатори використовуються при великомасштабних дослідженнях забруднень навколишнього середовища.