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.

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.