Введение
Снижение эффективности пестицида в отношении вредителя. Устойчивость к пестицидам описывает снижение восприимчивости популяции вредителей к пестициду, который ранее был эффективен в борьбе с этим вредителем. Виды вредителей развивают устойчивость к пестицидам посредством естественного отбора: наиболее устойчивые особи выживают и передают приобретенные наследственные признаки своему потомству. Если у вредителя развивается устойчивость, это снижает эффективность пестицида; эффективность и устойчивость находятся в обратной зависимости. Случаи устойчивости зарегистрированы для всех классов вредителей (например, болезней растений, сорняков, грызунов и т. д.), а «кризисы» в борьбе с насекомыми начались вскоре после внедрения использования пестицидов в 20-м веке. Согласно определению Комитета по действию против резистентности к инсектицидам (IRAC), устойчивость к инсектицидам – это наследственное изменение чувствительности популяции вредителей, которое проявляется в повторном неспособности продукта достичь ожидаемого уровня контроля при использовании в соответствии с инструкцией на этикетке для данного вида вредителя. Устойчивость к пестицидам растет. Фермеры в США теряли 7% урожая из-за вредителей в 1940-х годах; в 1980-х и 1990-х годах потери составили 13%, несмотря на увеличение использования пестицидов. Другие источники оценивают количество видов, развивших устойчивость, примерно в 1000 с 1945 года. Хотя эволюция устойчивости к пестицидам обычно рассматривается как результат использования пестицидов, важно помнить, что популяции вредителей также могут адаптироваться к нехимическим методам борьбы. Например, северный кукурузный корневой жук (Diabrotica barberi) адаптировался к севообороту кукурузы и сои, проводя год, когда поле засеяно соей, в состоянии диапаузы. По состоянию на 2014 год немногие новые гербициды находятся на стадии коммерциализации, и ни один из них не имеет принципиально нового механизма действия, не вызывающего устойчивости. Аналогично, по состоянию на январь 2019 года открытие новых инсектицидов стало дороже и сложнее, чем когда-либо.
Pesticide resistance describes the decreased susceptibility of a pest population to a pesticide that was previously effective at controlling the pest. Pest species evolve pesticide resistance via natural selection: the most resistant specimens survive and pass on their acquired heritable changes traits to their offspring. If a pest has resistance then that will reduce the pesticide's efficacy efficacy and resistance are inversely related. Cases of resistance have been reported in all classes of pests (i. e. crop diseases, weeds, rodents, etc. ), with 'crises' in insect control occurring early on after the introduction of pesticide use in the 20th century. The Insecticide Resistance Action Committee (IRAC) definition of insecticide resistance is a heritable change in the sensitivity of a pest population that is reflected in the repeated failure of a product to achieve the expected level of control when used according to the label recommendation for that pest species. Pesticide resistance is increasing. Farmers in the US lost 7% of their crops to pests in the 1940s; over the 1980s and 1990s, the loss was 13%, even though more pesticides were being used. Other sources estimate the number to be around 1,000 species since 1945. Although the evolution of pesticide resistance is usually discussed as a result of pesticide use, it is important to keep in mind that pest populations can also adapt to non chemical methods of control. For example, the northern corn rootworm (Diabrotica barberi) became adapted to a corn soybean crop rotation by spending the year when the field is planted with soybeans in a diapause. as of 2014, few new weed killers are near commercialization, and none with a novel, resistance free mode of action. Similarly, as of January 2019 discovery of new insecticides is more expensive and difficult than ever.
Последствия
Инсектициды широко используются во всем мире для повышения урожайности и качества овощей и зерновых культур (и в меньшей степени для борьбы с переносчиками заболеваний у скота). Возникшая устойчивость снижает их эффективность для этих целей, а также для борьбы с переносчиками заболеваний у людей.
Многократное и перекрестное сопротивление
Многорезистентные вредители устойчивы к более чем одному классу пестицидов. Резистентность может включать в себя быстрое выведение токсинов, их секрецию внутри организма вдали от уязвимых тканей и снижение проникновения через покров тела. Мутация всего в одном гене может привести к эволюции устойчивого организма. В других случаях задействованы несколько генов. Гены устойчивости обычно аутосомные, то есть расположены на автосомах (в отличие от аллосом, также известных как половые хромосомы). В результате устойчивость наследуется схожим образом у самцов и самок. Кроме того, устойчивость обычно наследуется как признак с неполным доминированием. При скрещивании устойчивого и восприимчивого организма их потомство, как правило, проявляет уровень устойчивости, промежуточный между устойчивостью родителей. Адаптация к пестицидам имеет эволюционную цену, обычно снижая относительную приспособленность организмов в отсутствие пестицидов. Устойчивые особи часто демонстрируют сниженную репродуктивную способность, продолжительность жизни, подвижность и т.д. Восприимчивые особи иногда увеличивают свою численность в отсутствие пестицидов, но это происходит не всегда, и этот механизм изучается как способ борьбы с резистентностью. Личинки мясной мухи производят фермент, обеспечивающий устойчивость к органохлоридным инсектицидам. Ученые исследуют возможности использования этого фермента для разложения пестицидов в окружающей среде, что позволило бы их детоксицировать и предотвратить негативное воздействие на окружающую среду. Аналогичный фермент, производимый почвенными бактериями, также расщепляющий органохлориды, работает быстрее и сохраняет стабильность в различных условиях. Ожидается возникновение устойчивости к формам контроля популяций, основанным на генном приводе, и изучаются методы замедления ее развития. Молекулярные механизмы устойчивости к инсектицидам стали понятны лишь в 1997 году. Герреро и соавторы в 1997 году использовали самые современные на тот момент методы для выявления мутаций, вызывающих устойчивость к пиретроидам у двукрылых насекомых. Тем не менее, эти адаптации к пестицидам были необычно быстрыми и необязательно отражают типичную ситуацию в диких популяциях в естественных условиях. Естественные процессы адаптации занимают гораздо больше времени и почти всегда происходят в ответ на более слабое селективное давление.
Управление
Чтобы устранить проблему, прежде всего необходимо установить, в чём именно заключается её причина. Определение предполагаемой устойчивости к пестицидам, а не только полевые наблюдения и опыт, является необходимым, поскольку её можно ошибочно принять за неправильное применение пестицида или его микробиологическое разложение. В марте 2016 года Всемирная организация здравоохранения Организации Объединенных Наций учредила Всемирную сеть по изучению устойчивости к инсектицидам в связи с растущей потребностью и всё большим осознанием проблемы, включая резкое снижение эффективности средств против вредителей овощных культур. Когда пестициды являются единственным или основным методом борьбы с вредителями, устойчивость обычно контролируется посредством ротации пестицидов. Это предполагает чередование классов пестицидов с различными механизмами действия для замедления или смягчения развития устойчивости вредителей. Комитеты по действию в отношении резистентности отслеживают устойчивость по всему миру, и для этого каждый из них ведёт перечень механизмов действия и пестицидов, относящихся к этим категориям: Комитет по действию в отношении резистентности к фунгицидам, Американское общество науки о сорняках (Комитет по действию в отношении резистентности к гербицидам больше не имеет собственной системы классификации и теперь вносит свой вклад в систему WSSA), и Комитет по действию в отношении резистентности к инсектицидам. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) также использует эти системы классификации. Производители могут рекомендовать не применять последовательно более определённого количества препаратов одного класса пестицидов перед переходом к другому классу. Для повышения эффективности и замедления или смягчения существующей устойчивости вредителей в бак можно смешивать два или более пестицидов с различными механизмами действия.
Глифосат
В некоторых штатах США сорняки, устойчивые к глифосату, обнаружены на подавляющем большинстве соевых, хлопковых и кукурузных полей. Также растет число сорняков, устойчивых к нескольким механизмам действия гербицидов. Препараты, такие как Capture LFR (содержащий пиретроид бифентрин) и SmartChoice (содержащий пиретроид и органофосфат), все чаще используются для усиления защиты Bt-культур, которые фермеры считают недостаточными для предотвращения повреждений, вызываемых насекомыми. Многочисленные исследования показали, что эта практика либо неэффективна, либо ускоряет развитие устойчивых популяций.