Микробы

На протяжении второй половины XX века и первого десятилетия XXI века все три подсистемы агроландшафта – производственная (агроэкосистемы), природная (экосистемы) и социальная (социоэкосистемы) – подвергались и подвергаются систематической и все усиливающейся агротехногенной нагрузке. При этом основным антропогенным фактором, негативно влияющим на агроландшафт, являются, как правило, ксенобиотические химические соединения. Этот постоянно действующий антропогенный пресс включает, в первую очередь, так называемые управляемые (искусственно вносимые) загрязняющие вещества – пестициды, вредные примеси других агрохимикатов (мелиорантов, синтетических удобрений) и разнообразные производственно-коммунальные отходы.

Хотя в мировом масштабе пестициды занимают 9-10 место в списке приоритетных поллютантов, в отдельных агрорегионах их негативное действие может быть весьма значительным. В целом современное растениеводство выступает как наиболее сильный и, практически, повсеместный антропогенный фактор, неоднозначно воздействующий на агроландшафт, его компоненты и элементы.

Пестициды в настоящее время следует рассматривать как серьезные стрессоры, которые могут быть причиной крупных инцидентов, опасных как для человека, так и для окружающей среды. По разным оценкам, в последние годы в мире используется более 1000 соединений, на основе которых выпускаются десятки тысяч препаративных форм пестицидов. Обычно пестициды классифицируют в зависимости от их целевого назначения.

Основные группы пестицидов:

Пестициды – средства защиты растений и борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур – предназначены для уничтожения или поражения нежелательных организмов (животных, растений, микроорганизмов) или воздействия на них. Применяя эти препараты, защищают культурные растения и продукцию растениеводства, уничтожают возбудителей болезней, устраняют вредные организмы, «приукрашивают» в соответствии с требованиями рынка сельскохозяйственную продукцию. Возможность достижения этих целей при помощи пестицидов обусловила широкое применение веществ, имеющих преимущественно искусственное происхождение.

Пестициды могут быть классифицированы и по химическим признакам. Наиболее распространенные:

При массовом использовании пестицидов выявились и выявляются теневые стороны этих «чудо-помощников». Сегодня известны многочисленные эффекты их пагубного влияния. Подавляющее число пестицидов – кумулятивные яды, токсическое действие которых зависит не только от концентрации, но и длительности воздействия. Так, в процессе биоаккумуляции происходит многократное (до сотен тысяч раз) повышение концентрации пестицида по мере продвижения его по пищевым цепям. В результате биотрансформации наряду с детоксикацией пестицидов имеет место и токсификация, то есть образование веществ с еще более ядовитыми свойствами.

Применение пестицидов привело во многих случаях к нарушению биологического равновесия и остро поставило вопрос об охране окружающей среды. По данным ФАО, ежегодные потери во всем мире от сорняков и вредителей составляют 23,9-46,4 % от потенциально возможной продукции и оцениваются в 75 и более млрд. долларов. Применение ядохимикатов сохраняет значительную часть урожая, поэтому они интенсивно внедряются в сельское хозяйство, что, к сожалению, влечет за собой многочисленные отрицательные последствия. Уничтожая вредителей, эти вещества разрушают сложные экологические системы и способствуют гибели многих животных. Некоторые ядохимикаты постепенно накапливаются по трофическим цепям и, поступая с продуктами питания в организм человека, вызывают опасные заболевания. Имеются сведения о том, что некоторые биоциды воздействуют на генетический аппарат сильнее, чем радиация.

Попадая в почву, пестициды растворяются в почвенной влаге и переносятся с ней вниз по профилю. Длительность нахождения пестицидов в почве зависит от их состава. Стойкие соединения сохраняются до 10 лет и более.

Мигрируя с природными водами и переносясь ветром, стойкие пестициды распространяются на большие расстояния. Известно, что ничтожные следы пестицидов были обнаружены в атмосферных осадках на просторах океанов, на поверхности ледниковых щитов Гренландии и Антарктиды. Например, в 1972 году на территории Швеции с атмосферными осадками выпало ДДТ больше, чем производилось в этой стране.

Почва является одним из наиболее важных объектов окружающей среды, которая на земном шаре формирует особую биогеохимическую оболочку, являющуюся важнейшим компонентом биосферы. В ней сосредоточено огромное количество самых различных организмов, продуктов их метаболизма и отмирания. Вместе с населяющими ее организмами почва является универсальным биологическим адсорбентом и нейтрализатором самых разнообразных органических соединений, что приводит к разложению большинства отбросов хозяйственной деятельности человека. Однако большие концентрации в почве различных химических соединений, обладающих высокой биологической активностью, могут отрицательно влиять на жизнедеятельность почвенных организмов, накапливаться в почве, что, в свою очередь, отрицательно влияет на способность биосферы к самоочищению.

Характеризуя возможные ситуации, связанные с применением пестицидов, следует помнить, что они всегда отрицательно влияют на живое население почвы, жизнедеятельность которого лежит в основе поддержания почвенного плодородия. В частности, пестициды (особенно медьсодержащие) вызывают депрессию процесса нитрификации. Известны случаи, когда в результате чрезмерной химической нагрузки на почву доминирующее положение в ней занимают фитопатогенные микроорганизмы. При интенсивном использовании пестицидов отмечается стерилизация почвы.

Считается, что гербициды воздействуют на микробоценоз, нарушая гомеостаз, вызывая стресс, изменяя резистентность и индуцируя смену доминантных форм, обусловливая репрессию. При этом, если микробиологическая деятельность восстанавливается в течение 60 суток после воздействия, реакция микробоценоза считается обратимой. Если ингибирование определенных форм микроорганизмов не менее чем на 50% сохраняется до конца вегетационного периода, реакция считается необратимой.

Являясь составной частью комплекса факторов, таких как изменение ландшафта и уничтожение среды обитания диких животных и растений человеком, пестициды наравне с ними сыграли роль в драматическом исчезновении в последние десятилетия многих видов флоры и фауны [14-16]. Результаты исследований о влиянии пестицидов на существование видов животных в аграрных ландшафтах показывают, что регулярное интенсивное использование средств защиты растений приводит к исчезновению видов, связанных с аграрным ландшафтом. Уже давно известно, что пестициды могут оказывать губительное воздействие и на иные организмы, кроме тех, для которых они предназначены, например, на полезных насекомых. Такое же воздействие проявляется в отношении почвенных организмов, которые могут быть полезными для роста и здоровья растений. Охрана почв и защита растений находятся в принципиальном противоречии друг с другом.

Не все пестициды после их применения разлагаются на вещества, безвредные для природы и человека. Они могут превращаться или распадаться в химические соединения, в такой же степени или даже более ядовитые, чем исходные вещества.

Пестициды применяются в основном из-за их поражающего воздействия. Однако насекомые, растения и микроорганизмы могут развить устойчивость к таким дозам яда, которые для большинства из них прежде были бы смертельными. Это свойство организмов, называемое резистентностью, вырабатывается в процессе применения пестицидов. В течение очень короткого времени повысить уровень устойчивости к ядохимикатам могут организмы, размножающиеся при быстрой смене поколений, например, грибковые патогены и насекомые. Но сенсационными темпами повышается уровень резистентности также и у дикорастущих трав. В США уже установлено более 50 устойчивых видов сорняков. А в 1980 г. их было всего лишь 12.

Выработка устойчивости к пестицидам может нанести серьезный ущерб сельскому хозяйству и даже привести к полному прекращению отдельных производств, как это, например, случилось в Мексике. На обширных пространствах Северной Мексики пришлось почти полностью прекратить возделывание хлопчатника, так как все имеющиеся в распоряжении пестициды оказались бессильными против вредителей.

Массовое использование пестицидов в интенсивном сельском хозяйстве существенно нарушает экологические взаимосвязи в природной среде. В результате «похищения корма» пестицидами возникает угроза основам существования многих питающихся насекомыми певчих птиц. Пренебрежение экологическими взаимосвязями может отражаться на внутрихозяйственных и народнохозяйственных расчетах. Затраты на пестициды и минеральные удобрения не окупаются, а сельскохозяйственные угодья так сильно загрязнены пестицидами, что возделывание сельскохозяйственных продовольственных культур представляется опасным.

Если пестициды вносятся в незащищенный грунт, то лишь часть из них поражает нужные организмы. Большая же часть испаряется, остается в воздухе, укрупняется в капли туманов и может переноситься воздушными массами на большие расстояния. Сенсационные результаты показали исследования, проведенные государственной биологической службой по поручению государственного экологического управления Германии. В соответствии с ними в течение 6 часов после внесения улетучивается до 90% пестицидов, которые могут преодолевать большие расстояния по воздуху (трансграничный перенос).

Данные о нахождении и поведении пестицидов в окружающей среде зависят от методов аналитического контроля. Если пестициды не могут быть установлены аналитическими методами, то отсюда еще нельзя сделать прямое заключение, что они полностью разложились. Лишь с развитием более совершенных методов контроля и проведением измерений выяснилось, что большое число пестицидов, которые считались неопасными для грунтовых вод, настолько персистентные (долгоживущие), что могут попадать и в грунтовые воды. В почвах могут обнаруживаться продукты превращения пестицидов. Наука в таких случаях говорит о так называемых «связанных остатках», которые не могут быть обнаружены обычными методами анализа.

К произведенным специально для продажи препаратам относятся также и так называемые «инертные» компоненты: адгезивные составы, смачивающие вещества, растворители, средства предохранения от брызг и пятен при работе с пестицидами, противопенные средства, эмульгаторы, антиокислители или усилители действия пестицидов. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) признало, что практически каждый из 20 000 пестицидов, производимых в США, содержит те или иные «инертные» ингредиенты. Более 50 из 2518 используемых добавочных препаратов признаны опасными, а более 1700 классифицированы как вещества с неизвестной токсичностью. Эти вещества вызывают острые отравления, рак, рождение неполноценных детей, повреждения нервной системы и др. И, наконец, препараты могут содержать производственные загрязнители, например, диоксины. Об акарициде дикофол стало известно, что он загрязнен запрещенным к применению еще с 1972 г. долгоживущим инсектицидом ДДТ. Поэтому для оценки препаратов важны не только сведения об основных веществах, но и о добавочных веществах и загрязнителях.

Можно констатировать следующее:

как правило, для пестицидов характерен широкий диапазон токсического действия на живое вещество биосферы; пестициды очень токсичны для животных и человека; при применении пестицидов поражаются не только целевые виды, но и множество других видов, не являющихся мишенями действия, в том числе естественные враги и паразиты подавляемых форм; пестициды всегда применяются против популяций; руководствуясь ошибочным пониманием надежности обработки полей, угодий, акваторий, преднамеренно вносится значительно большее количество препаратов, чем необходимо для уничтожения вредителя; мизерность «целевого» попадания используемых препаратов (инсектициды и фунгициды – около 3%, гербициды – 5-40% от применяемого количества); короткие сроки «целевого» действия – 1-2% общего времени нахождения препарата в окружающей среде; остатки пестицидов аккумулируются и биоконцентрируются в трофических цепях; имеет место вынос остаточных количеств пестицидов за пределы обрабатываемых территорий; появляются резистентные к пестицидам формы вредных организмов; гибнут некоторые полезные организмы и происходят глубокие нарушения взаимосвязей в биоценозах; возрастает вероятность отдаленных последствий, связанных с патологическим и генетическим действием ряда препаратов на биоту.