Войти
Применение пестицидов позволяет искусственно отобрать устойчивых вредителей. На этой диаграмме у первого поколения есть насекомое с повышенной устойчивостью к пестицидам (красный). После применения пестицидов его потомки составляют большую часть популяции, потому что чувствительные вредители (белые) были выборочно уничтожены. После многократного применения устойчивые вредители могут составлять большую часть популяции. Устойчивость к пестицидам описывает пониженную восприимчивость популяции вредителей к пестициду, который ранее был эффективен для борьбы с вредителями. Виды вредителей развивают устойчивость к пестицидам посредством естественного отбора : наиболее устойчивые экземпляры выживают и передают свои приобретенные наследственные изменения своим потомкам.
Сообщалось о случаях устойчивости во всех классах вредителей (т. е. болезней сельскохозяйственных культур, сорняков, грызунов и т. д.), причем «кризисы» в борьбе с насекомыми возникли на ранней стадии после введения использования пестицидов в 20 веке. Комитет действий по сопротивлению инсектицидам (IRAC) определяет устойчивость к инсектицидам как «наследственное изменение чувствительности популяции вредителей, которое отражается в неоднократных неудачах продукт для достижения ожидаемого уровня контроля при использовании в соответствии с рекомендациями на этикетке для данного вида вредителей ».
Устойчивость к пестицидам возрастает. Фермеры в США потеряли 7% урожая из-за вредителей в 1940-х годах; за 1980-е и 1990-е годы потери составили 13%, хотя использовалось больше пестицидов. Более 500 видов вредителей выработали устойчивость к пестицидам. Согласно другим источникам, с 1945 года их количество составляло около 1000 видов.
Хотя эволюция устойчивости к пестицидам обычно обсуждается как результат использования пестицидов, важно помнить, что популяции вредителей могут адаптироваться и к другим видам. -химические методы контроля. Например, северный кукурузный корень (Diabrotica barberi) адаптировался к севообороту кукуруза-соя , проведя год, когда поле засеяно соевыми бобами в диапаузе.
По состоянию на 2014 год несколько новых убийц сорняков близки к коммерциализации, и ни один из них не обладает новым, не резистентным способом действия.
Устойчивость к пестицидам, вероятно, связана с множеством факторов:
Устойчивость развивается у нескольких видов: устойчивость к инсектициды были впервые описаны А.Л. Меландером в 1914 году, когда щитовки продемонстрировали устойчивость к неорганическим инсектицидам. С 1914 по 1946 год было зарегистрировано еще 11 случаев. Разработка органических инсектицидов, таких как ДДТ, дала надежду на то, что устойчивость к инсектицидам осталась нерешенной проблемой. Однако к 1947 г. устойчивость комнатной мухи к ДДТ сформировалась. С появлением каждого нового класса инсектицидов - циклодиенов, карбаматов, формамидинов, органофосфатов, пиретроидов, даже Bacillus thuringiensis - случаи резистентности выявлены в течение 2-20 лет.
Вредители становятся устойчивыми за счет развития физиологических изменений, которые защищают их от химического вещества.
Один Механизм защиты заключается в увеличении количества копий гена гена, что позволяет организму производить больше защитного фермента, который расщепляет пестицид на менее токсичные химические вещества. Такие ферменты включают эстеразы, глутатионтрансферазы и смешанные микросомальные оксидазы.
. Альтернативно, количество и / или чувствительность биохимических рецепторов, которые связываются с пестицидом, могут быть уменьшены.
Поведенческая устойчивость была описана для некоторых химикатов. Например, у некоторых комаров Anopheles развилось предпочтение отдыхать на открытом воздухе, чтобы избежать попадания пестицидов на внутренние стены.
Устойчивость может включать быстрое выведение токсинов, секрецию из них внутри тела, вдали от уязвимых тканей, и уменьшенное проникновение через стенки тела.
Мутация только в одном гене может привести к развитию резистентного организма. В других случаях задействовано несколько генов. Устойчивые гены обычно аутосомны. Это означает, что они расположены на аутосомах (в отличие от аллосом, также известных как половые хромосомы). В результате резистентность наследуется одинаково как у мужчин, так и у женщин. Кроме того, резистентность обычно наследуется как не полностью доминантный признак. Когда резистентная особь спаривается с восприимчивой особью, их потомство обычно имеет промежуточный уровень устойчивости между родителями.
Адаптация к пестицидам имеет эволюционные издержки, обычно снижая относительную приспособленность организмов в отсутствие пестицидов. У резистентных особей часто снижается репродуктивная продуктивность, продолжительность жизни, подвижность и т.д. Неустойчивые особи иногда становятся чаще в отсутствие пестицидов - но не всегда - так что это один из способов борьбы с сопротивлением.
Муха личинки вырабатывают фермент, который придает устойчивость к хлорорганическим инсектицидам. Ученые исследовали способы использования этого фермента для расщепления пестицидов в окружающей среде, что позволило бы вывести их токсины и предотвратить вредное воздействие на окружающую среду. Аналогичный фермент, вырабатываемый почвенными бактериями, который также расщепляет хлорорганические соединения, работает быстрее и остается стабильным в различных условиях.
Подход Комплексная борьба с вредителями (IPM) обеспечивает сбалансированный подход к минимизации сопротивления.
С устойчивостью можно бороться, сократив использование пестицидов. Это позволяет неустойчивым организмам вытеснить устойчивые штаммы. Позже их можно убить, вернувшись к использованию пестицида.
Дополнительный подход заключается в размещении необработанных убежищ рядом с обработанными пахотными угодьями, где могут выжить восприимчивые вредители.
Когда пестициды являются единственным или преобладающим методом борьбы с вредителями, устойчивость обычно контролируется с помощью ротации пестицидов. Это включает переключение между классами пестицидов с различными способами действия для замедления или снижения устойчивости вредителей. США Агентство по охране окружающей среды (EPA) обозначает разные классы фунгицидов, гербицидов и инсектицидов. Производители могут рекомендовать не более указанного количества последовательных применений одного класса пестицидов, прежде чем переходить к другому классу пестицидов.
Два или более пестицида с различными механизмами действия могут быть смешаны в резервуаре на ферме для улучшения результатов
Глифосат -устойчивые сорняки теперь присутствуют в подавляющем большинстве сои, хлопковые и кукурузные хозяйства в некоторых штатах США. Растет число сорняков, устойчивых к нескольким механизмам действия гербицидов.
До появления глифосата большинство гербицидов убивало ограниченное количество видов сорняков, вынуждая фермеров постоянно чередовать посевы, а гербициды - предотвратить сопротивление. Глифосат нарушает способность большинства растений создавать новые белки. Устойчивые к глифосату трансгенные культуры не затрагиваются.
Семейство сорняков, которое включает водяной конопли (Amaranthus rudis ), разработало устойчивые к глифосату штаммы. Обследование 144 популяций водяной конопли в 41 округе Миссури в 2008–2009 годах выявило устойчивость к глифосату у 69%. Обследование сорняков на 500 участках по всей Айове в 2011 и 2012 годах выявило устойчивость к глифосату примерно в 64% образцов водяной конопли.
В ответ на рост устойчивости к глифосату фермеры обратились к другим гербицидам, применяя несколько за один сезон. В Соединенных Штатах большинство фермеров Среднего Запада и Юга продолжают использовать глифосат, потому что он по-прежнему контролирует большинство видов сорняков, применяя другие гербициды, известные как остаточные, для борьбы с устойчивостью.
Использование нескольких гербицидов, похоже, замедлилось. распространение устойчивости к глифосату. С 2005 по 2010 год исследователи обнаружили 13 различных видов сорняков, у которых развилась устойчивость к глифосату. За период с 2010 по 2014 год было обнаружено только два других.
Исследование, проведенное в Миссури в 2013 году, показало, что размножались устойчивые к множеству растений сорняки. 43% отобранных популяций сорняков были устойчивы к двум различным гербицидам: от 6% к трем и 0,5% к четырем. В Айове исследование выявило двойную устойчивость у 89% популяций водяной конопли, 25% - к трем и 10% - к пяти.
Устойчивость увеличивает затраты на пестициды. Для южного хлопка стоимость гербицидов выросла с 50–75 долларов на гектар (20–30 долларов на акр) несколько лет назад до примерно 370 долларов на гектар (150 долларов на акр) в 2014 году. На юге сопротивление способствовало сдвигу, который привел к сокращению хлопка. посадки на 70% в Арканзасе и на 60% в Теннесси. Стоимость сои в Иллинойсе выросла с 25 до 160 долларов за гектар (10–65 долларов за акр).
В течение 2009 и 2010 годов на некоторых полях Айовы были обнаружены серьезные повреждения кукурузы, продуцирующей Bt токсин Cry3Bb1 западным корневым червем. В 2011 году кукуруза mCry3A также показала повреждения насекомыми, включая перекрестную устойчивость между этими токсинами. Сопротивление продолжалось и распространилось в Айове. Кукуруза Bt, которая нацелена на западного кукурузного корневого червя, не производит высокой дозы токсина Bt и проявляет меньшую устойчивость, чем та, которая наблюдается у культуры с высокой дозой Bt.
Такие продукты, как Capture LFR (содержащие пиретроид бифентрин ) и SmartChoice (содержащий пиретроид и органофосфат ) все чаще используются в качестве дополнения к культурам Bt, которые, по мнению фермеров, сами по себе не могут предотвратить травмы, вызванные насекомыми. Многочисленные исследования показали, что эта практика либо неэффективна, либо ускоряет развитие резистентных штаммов.
