Химикаты, применяемые в сельском хозяйстве, и их влияние на биологические системы

В основе программ интегрированной борьбы лежат принципы биологического подавления вредных насекомых, а их главной движущей силой по-прежнему остается необходимость сократить применение пестицидов. Кеннеди обвинял энтомологов в том, что они напрасно используют небиологический подход (химические пестициды) в явно биологической области подавления вредителей. Первые намеки на предстоящие трудности с использованием химических инсектицидов появились еще в 1914 г., когда Меландер сообщил о появлении линии калифорнийской щитовки, устойчивой к рекомендовавшейся против нее обработке известью с серой. До создания современных органических инсектицидов и даже до того, как Риппер предложил способ решения проблемы — зародыш интегрированного подавления вредителей — было отмечено еще несколько подобных случаев. Риппер выступал за разработку и использование избирательно действующих инсектицидов, которые щадили бы полезные организмы на обработанной площади и позволяли бы им увеличивать летальный эффект, вызванный химикатами, за счет их нападения на «мутантную» остаточную популяцию вредителя, из которой иначе могла бы развиться устойчивая линия. Он указывал также, что благодаря возникающему после обработки высокому соотношению между числом полезных организмов и насекомых-вредителей будет задержано возрождение популяций вредителя (эффект отдачи), часто связанное с применением химического метода. Риппер активно разрабатывал свои идеи многие годы, он написал первый специальный обзор по влиянию пестицидов на популяции членистоногих. В настоящее время поиски избирательно действующих инсектицидов продолжаются.

Проблемы, связанные с использованием химикатов в сельском хозяйстве, многообразны, они подробно обсуждаются в соответствующих обзорах. В указанных работах рассмотрены три основные группы химикатов, применяющихся в сельском хозяйстве: удобрения, гербициды и пестициды. Нас больше интересуют пестициды, особенно инсектициды. Ряд авторов рассматривает общие экологические проблемы, связанные с пестицидами, или, более узко, вредное влияние пестицидов на морские организмы, диких животных и человека. Все это очень насущные, очень волнующие проблемы, но мы ограничимся обсуждением разрушительного воздействия инсектицидов на популяции насекомых. Любопытно, что основной отклик у общественности и внимание исследователей привлекли в основном проблемы загрязнения инсектицидами окружающей среды. Ho, как пишет Де Бах, ключевой является проблема нарушения инсектицидами популяций насекомых, так как из-за нее приходится усиливать применение пестицидов, что в свою очередь осложняет и другие проблемы.

Хаффейкер дал сжатый обзор способов, которыми инсектициды разрушают популяции насекомых. Например, инсектициды уничтожают опылителей, из-за чего резко сокращается продуктивность культур, которым требуется опыление насекомыми. Есть указания на то, что обработка пестицидами может стимулировать размножение некоторых вредителей, особенно паутинных тетраниховых клещей. Сокращение численности важных вредителей после обработки инсектицидом ведет к освобождению занимавшейся ими ранее экологической ниши, которую теперь могут занять другие виды, ранее не считавшиеся благодаря конкуренции серьезными вредителями. Другой важный и хорошо отраженный в литературе эффект применения пестицидов — отбор устойчивых линий вредителя-мишени, о чем мы уже говорили. Каждого из этих вредных влияний в отдельности и в разных комбинациях уже достаточно, чтобы начать поиски способов сокращения использования инсектицидов. Ho мы еще не упомянули, пожалуй, самый вредный побочный эффект инсектицидов: их влияние на полезные организмы. Именно эта проблема, а также серьезный вопрос устойчивости к инсектицидам побудили Риппера и вслед за ним многих других ученых искать лучшие методы применения инсектицидов и способы значительно сократить зависимость сельского хозяйства от химикатов. Риппер писал: «Эти явления составляют основную слабость химического метода борьбы с вредителями, и возникает вопрос, не переоценили ли мы этот метод, столь быстро скомпрометировавший себя».

Пестициды могут влиять на полезные организмы прямым и косвенным образом. Прямое влияние сравнительно просто. Хорошо известно, что насекомые-хищники и насекомые-паразитоиды в целом гораздо более чувствительны к инсектицидам, чем вредные насекомые. Myp подчеркивает, что инсектицидами обрабатывают, собственно, не вредителей, а экосистемы, и потому смертность в обработанной популяции вредителей более чем уравновешивается смертностью в популяциях полезных организмов, занимающих то же местообитание. Косвенное влияние инсектицидов на полезные организмы более сложно, оно трудно выявляется и чревато далеко идущими последствиями. Например, даже если мы выберем инсектицид, нетоксичный для естественного врага, но очень эффективно действующий на вид-вредитель, уничтожение почти всей популяции вредителя, кроме разрозненных остатков, создаст большие трудности для полезного вида, питающегося вредителем. В результате естественные враги тоже гибнут или эмигрируют, оставляя экосистему незащищенной против способного к возрождению вредителя или его нового вселения. Инсектициды уничтожают также дополнительных хозяев или жертв, необходимых для поддержания полезных организмов в периоды Малой численности вредителя. Другой пример: такие полезные виды, как некоторые златоглазки или перепончатокрылые паразитоиды, нуждаются для выживания и размножения в медвяной росе, поступающей от различных растительноядных равнокрылых, многие из которых не являются вредителями. Ho инсектициды могут либо истребить этих поставщиков вспомогательного питания, уменьшив эффективность златоглазок или паразитоидов, либо загрязнить медвяную росу и непосредственно убить полезные виды.

Результат всех этих прямых и косвенных воздействий на полезные организмы экосистемы может быть катастрофическим, особенно если учесть развивающуюся устойчивость к инсектицидам у реальных и потенциальных вредителей. Существенные последствия бывают двух типов: возрождение популяции вредителя (эффект отдачи) и вспышки вторичных вредителей. Обе ситуации часто складываются после применения очень токсичного инсектицида, который практически уничтожает на обработанной площади всех насекомых-вредителей, невредителей и особенно полезные виды. Благодаря наследственной устойчивости, случайному избежанию инсектицида или иммиграции на обработанный участок на нем может сохраниться небольшая остаточная популяция вредителя (или вредителей). При низких плотностях популяции внутри- и межвидовая конкуренция невелика. Такие условия часто способствуют реализации максимального репродуктивного потенциала. Поэтому численность популяции вредителя может быстро вернуться к прежнему высокому уровню, при котором вредитель причиняет ущерб, а из-за отсутствия естественных врагов даже превзойти его. Это явление называется возрождением вредителя. Вспышки вторичных вредителей отличаются от возрождения вредителей тем, что насекомое, давшее вспышку, до обработки инсектицидом было безвредным видом. Как правило, такое его положение частично объяснялось деятельностью в местообитании эффективных регуляторов — естественных врагов. После уничтожения инсектицидами этих полезных видов небольшая остаточная популяция безвредных до того насекомых может быстро размножаться, примерно так же, как возрождающаяся популяция вредителя. Результатом подобного экологического нарушения может быть образование нового вредителя. Появление после обработки инсектицидом очень опасной популяции вредителя рассматривают как сигнал об усилении предпринятых действий, и дальнейшее использование инсектицидов лишь усугубляет их неблагоприятный эффект. Де Бах приводит пять примеров «пестицидного индуцирования» щитовок — вредителей цитрусовых, в основном с помощью ДДТ.

Как подчеркнули Де Бах и Вудс, инсектициды дают временное «симптоматическое» облегчение, но мало влияют или совсем не действуют на причину возникших трудностей. Из-за экологических нарушений и возрождения вредителей однажды начавшееся применение инсектицида ведет ко все увеличивающейся потребности в частых повторных обработках инсектицидом. Развитие устойчивых линий вредителя усугубляет эту проблему в связи с разрушением комплекса естественных врагов, а это в свою очередь приводит к увеличению дозы и частоты обработки инсектицидами. Де Бах удачно сравнил эту ситуацию с образованием привычки или склонности к сильным наркотикам. Как и наркомания, «инсектицидомания» не излечивается простой постановкой диагноза. Отказ от инсектицидов — длительный и трудный процесс, включающий продуманную замену использования инсектицида менее разрушительными методами подавления вредителей, в том числе восстановлением или установлением заново эффективного комплекса естественных врагов.

Общий ход развития методов защиты урожая можно себе представить по пяти этапам этого развития для хлопчатника, описанным Доуттом и Смитом. В первой фазе защита урожая — часть системы натурального сельского хозяйства. Здесь играют роль имеющиеся естественные враги, исходно устойчивые растения, механические и агротехнические методы; и удача. Затем следует фаза эксплуатации. Она часто связана с переходом на поля большей площади, недавно созданные благодаря обширной расчистке леса или ирригации. Здесь меры по защите от вредителей более крупного и ценного урожая усиливаются. Основное внимание направлено на строго расписанное по времени использование инсектицидов, а традиционные способы почти оставлены или совсем забыты. Обычно через какое-то время начинается кризисная фаза, когда расходы на защиту урожая гигантски увеличиваются из-за более частых и обильных химических обработок, необходимых для борьбы с устойчивостью к инсектициду, все более быстро возрождающимся вредителем и вторичными вредителями. Наступает катастрофическая фаза, когда выращивание культуры перестает быть рентабельным из-за расходов на химическое подавление вредителей. Наконец, следует фаза интегрированной борьбы, или фаза восстановления, когда сельское хозяйство снова становится рентабельным благодаря применению сбалансированной системы методов защиты урожая, включающей разнообразные средства, основанные на естественном сдерживании вредителей, а также биологические методы подавления. Конечно, могут использоваться и химические инсектициды, но только в случае крайней необходимости. Идеально было бы сразу переходить от первой фазы к пятой.

Нельзя отрицать, что использование инсектицидов дало много преимуществ. Хорошо известна их способность обеспечивать быструю гибель вредных насекомых и временно уменьшать приносимый ими вред. И хотя они неоднократно вызывали вспышки вторичных вредителей и возрождение вредителей, с их помощью значение многих ранее серьезных вредителей сведено на нет. Может быть, еще ценнее тот косвенный урок, который вынесли из использования инсектицидов земледельцы и экологи. Например, увеличение урожаев и связанный с ним рост прибылей от культур, защищенных инсектицидами, наглядно демонстрируют ценность подавления насекомых. Возникновение вторичных вредителей из-за ненамеренного уничтожения их естественных врагов самым эффективным образом показало возможность превращения в норме безвредных видов во вредителей, когда их не сдерживают ассоциированные с ними энтомофаги. К тому же важность полезных организмов в подавлении популяций вредных насекомых вряд ли можно продемонстрировать нагляднее, чем с помощью инсектицидного метода.