Тема 4. Аграрна екологія в умовах інтенсивних технологій виробництва
План лекції
1. Загальні поняття про хімізацію сільського господарства.
2. Відходи тваринництва та їх утилізація.
3. Залишки пестицидів та їх вплив на довкілля.
4. Мінеральні добрива та їх вплив на довкілля.
5. Ерозія ґрунтів та її наслідки.
1. Загальні поняття про хімізацію сільського господарства.
Впровадження промислових технологій вирощування сільськогосподарських культур неможливо без застосування гербіцидів, інсектицидів, фунгіцидів та інших пестицидів – діючих засобів в боротьбі з бур'янами і шкідниками, звільнюючи людину від малопродуктивної ручної праці. Десиканти і дефоліанти, стимулятори і інгібітори росту – все це продукти хімічної промисловості, які використовуються у сільському господарстві. Мінеральні добрива, які вміщують макро і мікроелементи, поряд з іншими факторами життєзабезпечення рослин дозволяє одержати високі врожаї, підвищити ефективність використання землі. В зв'язку з чим у всіх інших розвинутих країнах світу широкого розвитку набули тукова і хімічна промисловість, які виробляють для сільського господарства добрива та хімічні препарати в необхідному асортименті. Але хімізація сільського господарства супроводжується процесами забруднення природного середовища продуктами небезпечними для життя живих організмів, включаючи людину.
Стратегія нашого землеробства за останні 25-30 років будувалася головним чином на неправильному нарощуванні засобів хімізації. Це призвело до загострення медико-екологічної обстановки в країні. 11,2% дітей народжуються з фізичними та розумовими розладами, у 11-12 тисяч дітей на кожні 100 тисяч - онкологічні захворювання.
Процес деградації - фізичної та розумової, викликаної впливом забруднювачів життєвого середовища, - прискорюється. В 1959 р. на душу населення припадало 5 кг хімічних продуктів, що застосовуються у сільському господарстві, дітей з генетичними відхиленнями народжувалося 0,74% від загального числа. У 1983 р. маса хімічних препаратів, що надходять на сільгоспугіддя країни, зросла до 25 кг на душу населення, кількість дітей, що народилися з генетичними порушеннями, зросла до 16,5%. Біологами ж давно встановлено, що популяція, на 30% «зіпсована» генетично, приречена на виродження. Поряд з іншими факторами навколишнього середовища засоби хімізації вносять певний внесок у ці процеси.
В 1992-1995 рр.. відбувся спад сільськогосподарського виробництва. Це викликало зменшення негативного впливу сільського господарства на навколишнє середовище. Це відноситься в першу чергу до дії пестицидів. Площа застосування пестицидів скоротилася з 81 млн. га в 1990 р. до 33 млн. га в 1993 р., а застосування сільськогосподарської авіації для цих цілей відповідно з 12 до 6 млн. га.
Пестициди - це хімічні або біологічні препарати, які використовуються для боротьби з шкідниками та хворобами рослин, бур'янистими рослинами, шкідниками що зберігаються в сільськогосподарської продукції, побутовими шкідниками і зовнішніми паразитами тварин, а також для регулювання росту, предуборочного видалення листя (дефоліанти), предуборочного підсушування рослин (десиканти). Чинне речовина пестициду - біологічно активна його частина, використання якої призводить до впливу на той чи інший вид шкідливого організму або на ріст і розвиток рослин.
За хімічною структурою розрізняють пестициди: хлорорганічні, фосфорорганічні, ртутьорганічних, що містять миш'як, похідні сечовини, ціанисті сполуки, похідні карбаміновой, тіо-і дітіокарбаміновой кислот, препарати міді, похідні фенолу, сірки та її сполук.
В залежно від об'єкта впливу (смітна рослинність, шкідливі комахи, теплокровні тварини) і хімічної природи пестициди поділяються на: акарициди - для боротьби з кліщами; альгіціди - для знищення водоростей та іншої водної рослинності; антисептики - для запобігання неметалічних матеріалів від руйнування мікроорганізмами; бактерициди - для боротьби з бактеріями і бактеріальними хворобами рослин; зооциди (або родентициди) - для боротьби з гризунами; інсектициди - для боротьби зі шкідливими комахами (ефіціди -- препарати для боротьби з тлею); лімаціди (моллюскоціди) - для боротьби з різними молюсками; нематоциди - для боротьби з круглими хробаками (нематоциди); фунгіциди - для боротьби з хворобами рослин під впливом різних паразитують грибів.
До пестицидів відносяться дефоліанти - засоби для видалення листя, десиканти - препарати для висушування листя на корені, дефлоранти - речовини для видалення зайвих кольорів, гербіциди - для знищення бур'янистої рослинності. В сільськогосподарській практиці застосовуються як загально винищувальні гербіциди, що знищують всі рослини на оброблюваної площі, так і виборчі, що згубно діють тільки на бур'янисту рослинність. До пестицидів відносять також хімічні речовини для відлякування комах, гризунів і інших тварин (репеленти), залучення комах з подальшим їх знищенням (атрактанти), статевої стерилізації комах (стерилізатори).
Класифікація пестицидів. В даний час в залежності то призначення, хімічної природи і патогенних властивостей для теплокровних і людини прийнято кілька класифікацій пестицидів: гігієнічна, хімічна, виробнича.
Гігієнічна класифікація пестицидів побудована за ступенем їх отруйності (токсичності) для біологічних об'єктів, кумулятивними властивостями і стійкості з урахуванням можливості циркуляції в зовнішньому середовищі. Ступінь небезпеки пестицидів оцінюється за їх токсичності, летючості, кумулятивним властивостях і стійкості.
Сила токсичної дії вимірюється дозою речовини, що виражається в мг/кг маси тварини або концентрацією речовини в повітрі - мг/л або мг/м 3 повітря. Для оцінки токсичності пестицидів прийнято користуватися середньої смертельною дозою (ЛД50), що викликає загибель 50% піддослідних тварин при одноразовому надходженні препаратів в шлунково-кишковий тракт.
В залежно від величини ЛД50 пестициди поділяються на сильнодіючі отруйні речовини, середньо смертельна доза яких менше 50 мг на 1 кг маси тварини, високоядовітие (ЛД50 від 50 до 200 мг/кг), середньо отруйні (ЛД50 від 200 до 1000 мг/кг) і мало отруйні (ЛД50-1 г/кг і більше).
Якщо пестициди надходять через шкіру (шкірно-резорбтивних токсичність), для оцінки їх дії використовують шкірно-оральний коефіцієнт (відношення середньо смертельної дози пестициду, що діє через шкіру, до середньо смертельної його дозі, що вводиться в шлунок). При різко вираженої токсичності (ЛД50 менше 300 мг/кг) шкірно-оральний коефіцієнт менше 1; при вираженій токсичності (ЛД50 300-1000 мг/кг) шкірно-оральний коефіцієнт від 1 до 3; при слабко токсичності (ЛД50более 1000 мг/кг) шкірно-оральний коефіцієнт більше 3.
За ступеня летючості пестициди поділяються на дуже небезпечні речовини (насичуються концентрація більше або дорівнює токсичної), небезпечні (насичуються концентрація більше порогової) і малонебезпечні (насичуються концентрація не надає порогового дії).
Кумуляція пестицидів визначається за коефіцієнтом кумуляції (відношення сумарної дози препарату, що викликає загибель 50% піддослідних тварин при багаторазовому введенні, до дозі, що викликає загибель 50% тварин при одноразовому введенні). Якщо коефіцієнт кумуляції менше 1, речовина має сверхкумуляціей; при коефіцієнт кумуляції 1-3 у речовини виражена кумуляція; при коефіцієнті 3-5 - помірна і при коефіцієнті більше 5 - слабовыраженная кумуляція.
Пестициди підрозділяються і по стійкості: дуже стійкі (період розкладання на нетоксичний компоненти понад 2 років); стійкі (0,5-1 рік); помірно стійкі
За способу надходження в організм комах пестициди прийнято поділяти на кишкові, контактні, фумігантние та системні. Кишкові отрути проникають в організму комахи через харчування, і комаха гине при надходженні отрути в кишечник. Кишкові отрути згубно діють на комах, які мають гризучий або смокчуть ліжущій ротової апарат. Контактні отрути вбивають комах при контакті з будь-якою частиною їх тіла. Вони руйнують зовнішні покриви, проникають в організм, нерідко закупорюють органи дихання. Такі отрути застосовуються в основному проти шкідників, що мають колюче-сисний ротовий апарат. Системні отрути мають здатність переміщатися по судинної системі рослин і отруювати їх клітинний сік. Фумігантние отрути вражають організму комахи через дихальну систему. Деякі отрутохімікати діють одночасно як кишкові, контактні та системні отрути.
Інсектициди і акарициди. Препарати першої групи належать до 17 класів хімічних речовин. 48% загального асортименту препаратів займають фосфорорганічні сполуки, 14% - Похідні карбаміновой кислоти і 11% - хлорорганічні з'єднання. Інші препарати цієї групи відносяться до інших класів хімічних з'єднань.
В останні роки найбільш широке застосування знайшли фосфорорганічні інсектициди і акарициди (хлорофос, метофос, карбофос, метатіон, фозалон, фосфамід та ін.) Вони використовуються проти павутинного кліщик - основного шкідника бавовни, шкідливої черепашки - шкідника зернових культур і ряду шкідників плодових. Препарати мають високу біологічну активність. Їм властиві контактні і внутрірастітельние системні дії. Вони проникають в тканину рослини і зберігають токсичність для шкідника протягом двох-шести тижнів. Фосфорорганічні пестициди, володіючи високою біологічною активністю, надають токсичну дію на організм людини і тварин. Більшість препаратів цієї групи належать до високотоксичних отрут. У механізмі їх токсичної дії лежить пригнічення життєво важливих ферментів.
Фосфорорганічні пестициди, на відміну від хлорорганічних, відносно мало накопичуються в навколишньому середовищу. Під впливом води, сонця приблизно протягом місяця вони руйнуються, перетворюючись на малотоксичні з'єднання. Так, метілмеркаптофос в листі рослин знаходиться протягом 30 днів, антіо - 10 днів, фосфамід - 7-10 днів. Тому фосфорорганічні препарати в меншому ступені забруднюють харчові продукти, отримані з оброблюваних культур і тварин. Однак деякі препарати (наприклад, тіофос) володіють високою токсичністю і здатні викликати гостре отруєння. Їх застосування в СНД заборонено.
Похідні карбаміновой кислоти (Севіне, цірам, цінеб тощо) мають значну фунгіцидної активністю і використовуються для захисту від шкідників, збудників захворювань і бур'янистої рослинності при обробітку плодово-ягідних, овоче-баштанних, зернових, зернобобових і технічних культур. Вони володіють середньої та малої токсичністю і слабко кумуляцією, порівняно швидко руйнуються у зовнішньому середовищі. Однак деякі з них можуть зберігатися на оброблюваних поверхнях сільськогосподарських культур протягом тривалого часу.
Хоча похідні карбаміновой кислоти за масштабами виробництва і застосування займають друге місце після фосфорорганічних препаратів, у нашій країні дозволено використання тільки Севіне, пиримор і фурадіна.
Похідні карбаміновой кислоти в більшості випадків діють як контактні і кишкові отрути. Деякі з них можуть надавати токсичну дію на теплокровних тварин і людини і за токсичністю не поступаються фосфорорганічних з'єднанням. Вони надають ембріотоксична і мутагенну дії.
Хлорорганічні з'єднання. ДДТ, ГХЦГ, поліхлорпінен, алдрін, ефірсульфонат та інші хлорорганічні з'єднання - пестициди, давно знайшли широке застосування в сільськогосподарському виробництві. Вони використовуються в боротьбі зі шкідниками зернових, зернобобових, технічних культур, виноградників, овочевих і польових культур, в лісовому господарстві, ветеринарії і навіть в медичній практиці. Характерна їх особливість - стійкість до дії різних факторів зовнішнього середовища (температура, сонячна радіація, волога та ін.) Так, ДДТ витримує нагрівання до 115-120 ° С протягом 15 год і майже не руйнується при кулінарній обробці. Цей препарат, володіючи високими кумулятивними властивостями, поступово накопичується в навколишньому середовищі (вода, грунт, харчові продукти). Його знаходили в грунті через 8-12 років після застосування.
Інше характерна властивість хлорорганічний групи речовин - здатність накопичуватися в тканинах і жирі тварин. Більшість препаратів цієї групи відноситься до среднетоксічним з'єднанням. Тільки деякі з них (алдрін, ділдрін) належать до сильнодіючих і дуже небезпечним за своєю летючості речовин.
В даний час вживаються заходи до заміни сполук більш безпечними. Застосування таких сильнодіючих препаратів, як алдрін, какалдрін, ділдрін, в сільському господарстві заборонено. З 1970 р. заборонено застосування ДДТ, введені обмеження і для деяких інших препаратів цієї групи.
В Останнім часом отримані хімічні сполуки цієї групи, близькі за своїм будовою до ДДТ, що мають високу інсектицидний активністю і легко розкладаються в навколишньому середовищі до нетоксичних продуктів. З хлорорганічних інсектицидів в нашій країні сьогодні знаходять широке застосування поліхлоркамфен, гексахлоран, гамма-ізомер ГХЦГ тіодан, ділор.
Фунгіциди. Багато фунгіциди - це неорганічні речовини, містять сірку, мідь і ртуть. Сірка була, ймовірно, першим ефективним фунгіцидом і широко застосовується досі, особливо для боротьби з борошнистої росою. Як зазначалося, оберігають від грибкових захворювань сільськогосподарські культури. Зараз найбільш поширені синтетичні органічні фунгіциди, наприклад дітіокарбаматів. Антибіотики типу стрептоміцину теж використовують для боротьби з грибами, однак частіше - для захисту рослин від бактерій. Фунгіцид системної дії переміщується по всій рослині і діє подібно до антибіотика, лікуючи хвороби, викликаються грибами, або не даючи їм з'явитися. Фунгіциди широко застосовують для боротьби з цвіллю. У хліб, наприклад, з цією метою додають пропіонат натрію. Обсяг їх виробництва та асортимент значно менше, ніж інсектицидів і гербіцидів.
Піретріми. Підвищуючи активність пестицидів, можна знизити діючу концентрацію до безпечних для людини величин. Якщо пестициди першого покоління (в основному сполуки миш'яку) сильно забруднювали водне середовище, то пестициди другу покоління менш небезпечні. Серед них - препарати з високу вибірковість і різною тривалістю дії (від кількох годин до багатьох місяців). повністю розкладаються на прості нешкідливі речовини. Такі препарати з сімейства піретрімов та їх синтетичних аналогів піретроїдів, які вносять на поля в кількості 5-20 г/га, тобто в 100-1000 разів менше, ніж у випадках традиційних пестицидів.
Гербіциди - Засоби боротьби з бур'янами. За функції гербіциди можна розділити на кілька груп. В одну з них входять речовини, що застосовуються для стерилізації грунту; вони повністю запобігають розвитку на ній рослин. До цієї групи відносяться хлористий натрій і бура. Гербіциди другої групи знищують рослини вибірково, не зачіпаючи потрібних. Наприклад, 2,4-діхлорфеноксіуксусная кислота (2,4-Д) вбиває дводольні бур'яни і небажану деревно-чагарникову рослинність, але не шкодить злакам. У третю групу входять речовини, що знищують всі рослини, але не стерилізуючий грунт, так що рослини на цьому грунті можуть потім рости. Так діє, наприклад, гас, мабуть, першою речовина, застосоване в якості гербіциду. Четверта група об'єднує гербіциди системної дії; нанесені на пагони, вони переміщаються по судинній системі рослин вниз і гублять їх коріння. Ще один спосіб класифікації гербіцидів заснований на час їх застосування, наприклад, до посіву, до появи сходів і т.д. Серед них найбільш широке застосування в сільському господарстві знаходять похідні хлорфеноксіалканових кислот, симетричного триазин, сечовини, тіокарбаміновой, хлорованих аліфатичних і бензойної кислот. в основному значно менш токсичні для теплокровних, володіють і слабкою кумулятивної здатністю. Разом з тим деякі гербіциди небезпечні для навколишнього середовища. До них слід віднести нижчі ефіри, що відрізняються великою летючістю. Значна стійкість хлортріазінових препаратів при порушенні правил їх застосування може чинити негативний вплив на наступні посіви.
дефоліантів і десиканти. Для дефоліаціі сої, бавовни, картоплі і деяких інших культур застосовуються: бутіфос, ціанід кальцію, хлорат магнію і хлорат-хлорид кальцію. Хлориди також використовуються для дісікаціі бадилля картоплі, соняшнику, рису та ін
Способи застосування пестицидів. Пестициди використовуються в різних препаративних формах, найчастіше у вигляді дустом, гранульованих препаратів, суспензій, емульсій, аерозолів і фуміганту. Дуст - порошкоподібна суміш, що складається з основного Як наповнювач використовуються тальк, крейда, гіпс, каолін та ін Дуст виробляються промисловими підприємствами, готувати їх самостійно не дозволяється. Гранульовані препарати готуються за допомогою просочення гранул або різних мінералів (бентоніт, каолін, вернікуліт) або мінеральних добрив. Залежно від призначення препарати випускаються з діаметром гранул від 0,25 мм до 5 мм.
Враховуючи нагальну необхідність значно?? овисіть активність пестицидів і тим самим знизити їх діючу концентрацію до величин, безпечних для людини і тварин, вчені розробили синтетичні піретроїди.
Способи застосування пестицидів залежать від їх препаративної форми та призначення (обробка насіннєвого матеріалу, обприскування, запилення, обробка гранульованими препаратами).
При вирощуванні картоплі та овочів активніше стали застосовуватися технології, що дозволяють знизити навантаження пестицидів на навколишнє середовище, зокрема ультра об'ємне обприскування і передпосівна обробка посадкового та посівного матеріалу.
Тактика застосування пестициду обгрунтована особливостями біології шкідників, збудників хвороб, бур'янів і характером їх шкодочинності.
Тактика застосування інсектицидів обгрунтована завданням управління чисельністю популяцій шкідливих видів. При цьому враховується перш за все економічний рівень шкідливості: визначається щільність популяції шкідника, за якої з економічних позицій доцільно проводити обробку.
Тактика застосування фунгіцидів у боротьбі з грибковими хворобами - попередження зараження патогенними мікроорганізмами шляхом знезараження посівного матеріалу, а також профілактика зараження рослин і розповсюдження захворювань у період вегетації. Завдання застосування гербіцидів у боротьбі з бур'яном рослинністю полягає в заміні ручної праці на прополюванні і скорочення кількості міжрядної обробки грунту.
Багаторічна використання пестицидів на величезних сільськогосподарських і лісових територіях, часто з застосуванням авіації, призвело до масштабного забруднення навколишнього середовища. Більш того, молекули отрутохімікатів (особливо це відноситься до стійких з'єднанням) включаються в природні процеси міграції і кругообігу речовин і розносяться разом з атмосферними потоками на великі відстані. Наприклад, в Антарктиді, за десятки тисяч кілометрів від зон застосування, льодовиковий панцир накопичив більше 2000 т ДДТ. Хімічні речовини разом з водним стоком з полів попадають у ріки й озера, накопичуються в донних відкладеннях, надходять у Світовий океан. Але найголовніше - вони включаються в екологічні харчові ланцюжки: з грунти потрапляють у води і рослини, потім - в організми тварин і птахів, а в кінцевому рахунку - з їжею і водою - в організм людини. І на кожному етапі міграції вони завдають шкоди і збитків. Однак, тому що шкідливі комахи з часом пристосовуються до отруйних властивостей цих речовин і ефективність пестицидів падає, їх кількість на одиницю сільськогосподарської продукції доводиться постійно збільшувати.
Багатьом, ймовірно, відома історія ДДТ - пестициду, свого часу отримав надзвичайно широке поширення. Його творець П. Мюллер був удостоєний Нобелівської премії. Здавалося, що ДДТ приніс людству довгоочікуване звільнення від малярії, жовтої лихоманки, епідемій тифу. Однак більш пізні дослідження показали: наслідки застосування цього препарату вельми плачевні.
Чим стійкіше і токсичніша пестициди, тим серйозніше їх негативний вплив на живу природу і людину. При цьому стійкість до факторів навколишнього середовища (сонячне світло, кисень, мікробіологічне розкладання і т.д., здатність отрутохімікатів зберігатися тривалий час) більшою мірою визначає їх небезпеку. Пестициди на основі хлорорганічних, фосфорорганічних і карбаматних сполук значно відрізняються за своєю стійкості. ДДТ - типове хлорорганічні з'єднання - здатне більше 50 років циркулювати в біосфері. Більш того, продукти його розкладання (наприклад, ДДЕ) - небезпечні та стійкі речовини, часом вони більш токсичні, ніж вихідна речовина.
Один з механізмів негативних наслідків - передача і концентрування стабільних пестицидів по трофічних ланцюгах. Стійкі до певних пестицидів, флора і фауна можуть накопичувати їх без розкладання. У результаті концентрація токсикантів у організмі може багато разів перевищити вихідну концентрацію його в навколишньому середовищі. Цей процес біологічного концентрування має особливо серйозне екологічне значення у харчових ланцюгах, пов'язаних з водним середовищем. Класичний приклад біологічного концентрування - накопичення ДДТ і препаратів ртуті в організмі морських птахів. Ці птахи - кінцева ланка трофічного ланцюга: морська вода -- планктон - риба, споживає планктон, - хижа риба - птах, що харчується рибою. При цьому концентрація токсиканти від початкової ланки (морська вода) до кінцевому (птах) зростає у багато тисяч разів.
В 1988 Національна Академія наук США опублікувала доповідь, в якій говориться, що в наступні 70 років більше одного мільйона американців ризикують захворіти на рак, викликаним наявністю 28 канцерогенних пестицидів в їжі.
За даними індійських учених, зловживання пестицидами вже в наступному десятилітті здатне спровокувати вибух ракових захворювань і мутацій у країнах, що розвиваються. Ці генетичні зміни незворотні.
За даними індійських учених, зловживання пестицидами вже в наступному десятилітті здатне спровокувати вибух ракових захворювань і мутацій у країнах, що розвиваються. Ці генетичні зміни незворотні.
З всіх хімічних речовин, які надходять в організм людини з повітрям, водою, їжею, найбільш небезпечними вважаються пестициди. Стійкі пестициди здатні накопичуватися в жировій тканині людей і тварин, негативно впливаючи на нервову і серцево-судинну системи.
Особливо небезпечні пестициди для дітей. У Росії, в районах 'масованого застосування пестицидів, загальна захворюваність дітей до шести років (хвороби шкіри, травного тракту, органів дихання, порушення обміну речовин, відставання у фізичному розвитку) в 4,6 рази вище, ніж у районах з найменшою хімізацією. За 25 років у 300 разів збільшилися випадки алергічних захворювань.
За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, щорічно пестицидами отруюються 500 тис. людей, більше 5 тис. - зі смертельним результатом.
Дослідження показали, що стійкі хлорорганічні пестициди виявляються майже в усіх організми, що мешкають на суші і у воді. Поширення ДДТ має глобальний характер. Всюди ДДТ, алдрін, ділдрін, гексахлороциклогексану та інші стійкі пестициди містяться в тканинах птахів, ссавців, земноводних, плазунів, риб, молюсків і інших мешканців суші, морських і прісних вод.
Зміст пестицидів у тканинах та органах живих організмів, так само як і будь-яких інших забруднюючих речовин, набагато більше, ніж в середовищі проживання. Це явище характеризується коефіцієнтом накопичення (відношення концентрації в організмі до концентрації в середовищі). Дуже великі коефіцієнти накопичення у тварин, що мешкають у воді: у риб - 10-15, у молюсків - 25 тис. Зміст ДДТ в різних тканинах та органах одного виду значно коливається. Так, наприклад, в м'язах північноатлантичної тріски концентрація його - 1-10 мг/кг, а в печінці -- 180 - 1800 мг/кг.
Нераціональне застосування пестицидів у сільському господарстві призводить до їх накопичування у грунтах, харчових продуктах. Однак не викликає сумніву, що підвищення культури землеробства, поліпшення технології внесення пестицидів, обмеження їх застосування в районах, близько прилеглих до водойм, сувора дозування при внесенні в грунт можуть в значній мірі знизити їх негативний вплив.
Забруднення пестицидами продуктів харчування. Найчастіше харчові продукти забруднені хлор-, фосфор-і ртутьорганічних сполуками, похідними карбаміновой, тіо-та дітіокарбаміновой кислот, броміду. З групи хлорорганічних пестицидів у продуктах виявлені ДДТ, ДДЕ, аддрін, ділдрін і деякі інші, з фосфорорганічних - тіофос, карбофос та ін, з карбаматів - Севіне, цінеб та ін Хлорорганічні пестициди знаходять у продуктах тваринного і рослинного походження, а фосфорорганічні і карбаматів - переважно в рослинах.
Накопичення стійких хімічних речовин у продуктах харчування найчастіше пов'язано з порушенням правил і регламенту їх застосування, з завищенням рекомендованих доз препарату, недотриманням термінів останньої обробки рослин перед збором врожаю (час очікування) та ін. В багатьох випадках причиною забруднення пестицидами фуражних культур є вирощування їх в міжряддях оброблених садів.
Зміст хлорорганічних пестицидів у продуктах тваринного походження може бути пов'язано і з обробкою ними розслідування вбивств і молочної худоби з метою боротьби з ектопаразитами.
Вплив пестицидів на біогеоценози. Екологічна активність пестицидів залежить від характеру екосистеми (цілої або її частини), а також від фізико-хімічних властивостей препаратів, які використовуються. Пестициди можуть обробляти внутрішній водойму, що використовується для розведення риби, земельна ділянка, на якій вирощують урожай, лісові насадження, луки, тваринну або рослинну популяцію.
Несприятливий вплив пестицидів на окремі популяції виражається в знищенні корисних організмів (головним чином комах-запилювачів і ентомофагів) і, отже, у порушенні стабільності екосистеми з подальшим розмноженням небажаних для людини видів. Наприклад, зазначену у ряді країн масове розмноження червоного плодового кліща при обробці ДДТ плодових пов'язують із загибеллю хижих кліщів тіфлодромід, а кров'яний попелиці - зі знищенням паразита тліафелінуса. Припинення застосування тих чи інших пестицидів може викликати спалах розмноження шкідників, які тривалий час гноблених пестицидами.
Як ми вже відзначали, несприятливий вплив пестицидів у вирішальній мірі залежить від їх фізико-хімічних властивостей. Тривалий час у сільському господарстві в якості хімічних засобів захисту рослин застосовувалися головним чином неорганічні пестициди, що містять миш'як, фтор, ртуть, що володіють надзвичайно високою токсичністю. Використовували їх з великими пересторогами і в обмеженій кількості. Разом з тим пестициди цього класу не мають здатність накопичуватися в організмі і досить швидко розкладаються в умовах зовнішнього середовища.
Більше значні порушення в біогеоценозах відзначаються при систематичному застосування стійких високотоксичних пестицидів, головним чином хлорорганічних сполук, особливо препаратів ДДТ та ГХЦГ. Ці препарати, як уже зазначалося, погано розкладаються у воді та грунті, мають здатність накопичуватися в організмі рослин, тварин і тому справляють істотний вплив на багато сторін біогеоценозів.
На рис. 1 наведена загальна схема циркуляції пестицидів у навколишньому середовищі, розроблена М.М. Мельниковим і його співавторами. Як бачимо, пестициди, володіючи певною стійкістю, не тільки накопичуються в грунті, воді, продуктах харчування, а й беруть участь у кругообігу речовин.
Біологічний захист рослин
В основі біологічного захисту рослин лежить використання природних протиріч у світі комах. Є комахи «травоїдних» (ми їх називаємо шкідниками), є ентомофагів, що харчуються шкідливими комахами, є гриби та віруси, які викликають хвороби шкідників.
На Землі кілька десятків тисяч видів природних ворогів шкідників, у Росії їх близько 10 тис. Очевидно, що треба шукати способи використання ентомофагів -- корисних комах, що знищують шкідників. Відомо, що наявність на полях певного набору хижаків і паразитів підтримує чисельність попелиць на такому рівні, при якому можна обійтися без хімічної обробки зернових культур.
Допомагаючи працювати самій природі, ми можемо отримати чимало продукції, до того ж здоровою, без шкідливих домішок.
Боротьбу з шкідниками веде також численна армія їхніх природних ворогів - птиці.
Здоров'я лісу багато в чому залежить не тільки від птахів, але й від мурашок. Без деяких видів мурах (у тому числі і без рудих лісових) хворіють дерева, гинуть куріпки, тетерева, глухарі. Мурахи, відгодовують свої личинки білковою їжею, поїдають комах, шкідливих для лісового господарства. Навколо мурашників завжди зелено, поруч з ними немає дерев з нездоровою листям або хвоєю. Підраховано, що мешканці п'яти великих мурашників за день знищують до 1 кг комах-шкідників. Мешканці одного мурашника здатні очистити від шкідників близько 1,5 га лісу. І це набагато ефективніше і безпечніше для навколишнього середовища, ніж застосування отрутохімікатів. У ряді районів країни в даний час створюються мурашині заказники.
Поєднання нехімічних різноманітних способів захисту рослин з мінімальним використанням пестицидів отримало назву інтегрованого методу. Метод заснований на біогеоценотіческом підході і розрахований на максимальне використання природних механізмів регуляції чисельності шкодять організмів. При цьому не можна випускати з уваги асортимент пестицидів, впроваджуючи препарати виборчого дії (спрямованого на певний вид шкідників), що швидко розкладаються в природному середовищу та мають мінімальний негативний побічний ефект. Необхідно удосконалювати способи внесення препаратів, по можливості відмовляючись від розпилення їх з літаків, пов'язаного з великою небезпекою зносу на сусідні території та акваторії. Треба максимально використовувати в сільському і лісовому господарствах високоякісний посадковий матеріал рослин, стійких до шкідників і хвороб. Крім того, у кожному конкретному випадку слід враховувати місцеві особливості живої природи.
Такі прогресивні методи застосування пестицидів, як малооб'ємному та ультра малооб'ємному обприскування сільськогосподарських культур, дозволяють багаторазово знизити і кількість застосовуваних препаратів, і негативний вплив їх на природу.
Найбільш надійний і сучасний шлях охорони природи - застосування біометодов. В дослідному господарстві «Каясулінское» (Ставропольський край) виявили: запашний тютюн настільки привабливий для колорадського жука, що заради нього він залишає в спокої картоплю, томати, баклажани, перець. До того ж, поглинаючи тютюн, жук перетворюється на своєрідного наркомана, і личинки ослабленого шкідника гинуть - без якої б то не було хімії - при першій же заморозках.
Застосування біологічних методів боротьби з шкідниками запобігає забруднення природного середовища пестицидами, сприяє збереженню корисної фауни. Ці методи все ширше впроваджуються в сільськогосподарське виробництво. У нашій країні для боротьби з 16 видами шкідників на площі 6,3 млн. га використовується маленьке перетинчастокрилі комаха трихограма (три вітчизняних і одна інтродукований вид). Трихограма знищує капустяні, озиму, оклику, бавовняну та інших совок, кукурудзяного метелика і горохову плодожерки. Для захисту від совок зернових, овочевих культур, цукрового буряка рекомендується випускати проти кожної генерації (залежно від щільності шкідників) від 20 до 60 тис. особин трихограми на 1 га, проти кукурудзяного метелика на кукурудзі та коноплі (залежно від величини травостою) від 26 до 100 тис. особин на 1 га.
Трихограма заражає яйця шкідників сільського господарства, і замість гусені шкідника розвивається личинка трихограми. Знайдений спосіб боротьби з комахами-шкідниками, таким чином, виявився дуже результативним, екологічно чистим і економічно вигідним. У Росії зараз трихограму вирощують майже на тисячу фабричних ліній.
Розроблено методи масового розведення в захищеному грунті паразитів і хижаків попелиць (Златоглазка, афіджіди, сірфіди та інші афідофагі) і технічні прийоми випуску Златоглазка звичайної для боротьби з бавовняної совкою і карадріной, а також з колорадським жуком на картоплі і баклажанах. У виробничих умовах у боротьбі з кров'яною попелиць яблуні широко використовується афелінус, проти цитрусового червця - кріптоле-мус і коккофагус Гурне. У боротьбі з небезпечним карантинним шкідником - каліфорнійської щитівкою - рекомендуються паразитичні комахи проспальтелла іафітіс.
Велике увага приділяється збереженню та накопиченню природного запасу ентомофагів в польових умовах. Розробляються в даний час системи заходів щодо захисту сільськогосподарських культур засновані на максимальному збереженні природної популяції ентомофагів і збудників хвороб шкідників. Строки та способи застосування інсектіці?? ів рекомендуються з урахуванням біологічних особливостей не лише шкідників, проти яких вони спрямовані, а й основних видів ентомофагів, що регулюють чисельність шкідників.
В нашій країні розроблені біопрепарати, отримані на основі використання бактерій, грибків, вірусів і актиноміцетів. До них відносяться ентобактерін, боверин, дендробаціллін, фітобактеріоміцін, аренарин, бактороденцід та ін Ентобактерін - бактеріальний препарат, створений на основі Спорової крісталлообразующей бактерії баціллус тюрінгіензіс. Випускається у вигляді сухого порошку і в рідкій формі. Кожен з цих препаратів містить в 1 г не менше 30 млрд. спор бактерій і приблизно стільки ж кристалів ендотоксин. Обидві форми мають однакову біологічну активність.
Застосовують ентобактерін у вигляді водної суспензії, яку готують за одну-дві години до обприскування. Комаха, харчуючись рослинами, обробленими препаратами, заковтує разом з кормом спори бактерій і кристали ендотоксин, після чого впадає в параліч. Загибель комахи настає звичайно через 5 - 10 днів. Ентобактерін використовують для боротьби з гусеницями капустяної і репная білянок, капустяної молі, капустяної вогнівки. Цих шкідників препарат знищує практично повністю.
Аналогічний ефект дає сухий ентобактерін в саду проти комплексу листогризучих шкідників - Яблуневої, плодової, горобинова, Черемхова та інших видів молі, різних видів п'ядунів листокруток, золотогузка, кільчастого та інших шовкопрядів, вишневого та крижовнікового пильщики, жилкуватого, американського білого метелика.
Дендробаціллін - Бактеріальний препарат у формі порошку, що містить у кожному грамі не менше 30 млрд. спор бактерій і приблизно стільки ж кристалів ендотоксин. Ефективний проти листогризучих шкідників на бавовнику (совок - бавовняної, озимої, карадріни).
боверин - Грибний препарат, розроблений на основі мус-Кардіні гриба. Цей порошок сірого кольору містить в 1 г не менше 2 млрд. спор. Рекомендований для застосування проти колорадського жука.
Фітобактеріоміцін - Антибіотик, призначений для боротьби з бактеріальними хворобами квасолі, сої, шовковиці. Випускається у формі порошку кремового або світло-коричневого кольору і у формі дустом (2%-го і 5%-го). Основний метод застосування фітобактеріоміцина полягає в опудріванії насіння квасолі 5%-м і сої 2%-м дустом з однаковою нормою витрати - 3 кг на 1 т насіння. Обробляти насіння слід в день посіву. Опудріваніє насіння можна проводити в протравочних машинах, добре очищених від пестицидів.
Впроваджуються високовибіркові засоби і методи захисту рослин на основі використання активних речовин, біофізичних та генетичних методів. При недотриманні техніки безпеки можливе пряме отруєння хімічними препаратами. Крім того, потрапляючи в ґрунт, воду і атмосферне повітря вони можуть отруювати природне середовище, вносити суттєві зміни в біотипи і організми, що їх населяють. Деякі речовини, особливо ті, що слабо розкладаються, можуть поступово накопичуватись у концентраціях, що перебільшують допустимі норми, стають небезпечними для життя.
Саме накопичення в оточуючому середовищі хлорорганічних сполук, наприклад ДДТ, їх розповсюдження практично по всій земній кулі, акумуляція у тканинах живих організмів в тому числі й у тих, які використовуються людиною для харчування є тому прикладом. В зв'язку з чим процесом хімізації треба керувати, щоб не погіршувати екологічну ситуацію.
Основними джерелами забруднення оточуючого середовища у процесі сільськогосподарського виробництва є відходи великих тваринницьких ферм, залишки пестицидів і мінеральні добрива, а також ерозія ґрунтів.