Классификация инсектицидов в соответствии с их принципом действия

Среди средств, которыми человечество в разное время пыталось бороться с насекомыми, были и достаточно эффективные, и не очень: желчь зеленой ящерицы для защиты яблонь от гусениц и гнили, вытяжки из перца и табака, мыльная вода, известковый раствор, уксус, скипидар, рыбий жир.

Перед началом Второй мировой войны сведения человечества об инсектицидах ограничивались мышьяком, нефтяными маслами, никотином, пиретрумом, серой, криолитом и несколькими другими веществами. Послевоенные годы стали началом новой эры принципиально новой концепции химического контроля вредителей – синтетических органических инсектицидов, первым из которых был ДДТ.

Понятие инсектицид происходит от латинского слова insectum – насекомое. С точки зрения биологии клещи не являются насекомыми (группа членистоногих, класс насекомого), а представляют группу членистоногих паукообразных класса, поэтому препараты, используемые для уничтожения клещей, называются акарицидами (от греческого άκαρι – клещи). Впрочем, и акарициды, и инсектициды иногда проявляют эффективность против обоих членистоногих классов, поэтому их часто объединяют в одну группу препаратов. Далее в этой статье, говоря вообще об инсектицидах, мы будем иметь в виду как инсектициды, так и акарициды.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНСЕКТИЦИДОВ

Как и другие виды пестицидов, инсектициды можно классифицировать по нескольким принципам. Ниже мы остановимся на основных методах такой классификации.

Классификация по способу поглощения вредным организмом

1. Желудочное действие– для поражения вредителя такие препараты должны попасть в его желудочно-кишечный тракт. Вредное насекомое, питаясь частями растения, также проглатывает ядовитое соединение и погибает.
2. Контактное действие– соединение попадает в организм вредителя, когда насекомое контактирует с обработанным участком растения. В таком случае инсектициды абсорбируются с поверхности тела насекомого. Если обработанная поверхность растения является источником питания вредителя, яд действует также при попадании в желудочно-кишечный тракт.
3. Респираторное действие– такие соединения попадают в организм вредителей через дыхательную систему и распространяются тканями организма, вызывая их гибель. Эти препараты, как правило, применяются в замкнутых пространствах и почве.

Значительное количество препаратов характеризуется разным сочетанием вышеперечисленных воздействий, поэтому четкую классификацию в таких случаях провести трудно или и невозможно.

Классификация инсектицидов по способу перемещения их в тканях растения

1. Системные инсектицидыпроникают в ткани растения и перемещаются в них на разные расстояния. Поскольку эти препараты поглощаются растением, на их эффективность существенно не влияют атмосферные осадки через несколько часов после обработки. При обработке посевного материала системные инсектициды способны в течение определенного периода защищать всходы растений, которые накапливают в своих тканях достаточную для этого концентрацию препарата. Как правило, препаративные формы таких препаратов представлены водными растворами или водорастворимыми гранулами и порошками.
2. Контактные инсектицидыне проникают в ткани растения и находятся на его поверхности. На эффективность таких препаратов могут влиять погодные условия и для надлежащего их действия очень важно качество обработки. Препаративные формы обычно представлены в виде водных взвесей, смачиваемых порошков и вододисперсионных гранул.

Классификация инсектицидов по спектру действия

1. Инсектициды сплошного действияуничтожают разные виды вредителей, также могут поражать безвредных насекомых.
2. Инсектициды выборочного действияпоражают только вредителей определенного вида. Такие препараты широко используются в интегрированных системах защиты.

Классификация инсектицидов согласно IRAC

В наши дни приобрела популярность и стала стандартом классификация инсектицидов по биохимическому принципу их действия на организм вредителей и, соответственно, их характеристикам по поводу возникновения резистентности. Эта классификация была разработана международной организацией IRAC (Комитет действий по резистентности инсектицидов) , которая занимается проблемами предотвращения возникновения резистентности к фунгицидам с 1984 года. Спонсорами этой организации выступают главные мировые производители пестицидов, в частности, ФТС , «Сингента» , «Дюпон» , «Байер» , «Адама» , «Дау Агросайенс» , «Сумитомо Кемикал» , «Нюфарм» .

Ниже мы приводим классификацию зарегистрированных инсектицидов, разработанную IRAC. По этой классификации химические соединения в соответствии с механизмом их основного действия на организмы вредителей разбиты на 28 основных групп, которые соответственно имеют порядковые номера с 1 по 28 (группы 26 и 27 отсутствуют). Кроме этого, в классификации отдельно выделена также группа 29, которая обозначается аббревиатурой UN и содержит соединения с неизвестным или неопределенным способом действия. Основные группы могут включать химические подгруппы, обозначаемые порядковым номером основной группы и их химическим названием.

Препараты, входящие в различные подгруппы одной группы, хотя и поражают один и тот же участок организма, отличаются по своей химической структуре. В этой связи считается, что риск возникновения перекрестной резистентности между препаратами разных подгрупп ниже, чем между препаратами внутри одной подгруппы. При отсутствии альтернативы в виде исключения допускается ротация препаратов, входящих в разные подгруппы внутри одной группы. Но такое применение возможно только после предварительных консультаций с экспертами и при отсутствии перекрестной резистентности.

Следует заметить, что подавляющее большинство известных на сегодняшний день инсектицидов поражают нервную систему вредителей. Это следствие того, что насекомые имеют высокоразвитую нервную систему, более того, многие их чувствительные рецепторы нацелены на среду за пределами тела насекомого.

Деятельность нервной системы насекомых зависит от нескольких базовых биохимических функций, нарушаемых инсектицидами: натриевые каналы, ацетилхолинэстераза, GABA-рецепторы (рецепторы гамма-аминобутировой кислоты), рецепторы ацетилхолина . Инсектициды, поражающие натриевые каналы, ацетилхолинэстеразу и рецепторы ацетилхолина вызывают гипервозбуждение и конвульсии насекомого, которые продолжаются до полного истощения и гибели в случае получения соответствующей дозы. Препараты, поражающие рецепторы GABA, вызывают длительное угнетение сигналов возбуждения в организме вредителя. Пораженные вредители демонстрируют пониженную активность, не реагируют на стимуляцию и медленно гибнут от паралича.

Также существуют инсектициды, имеющие другие механизмы поражения вредителей. Это, в частности:

• ингибиторы синтеза хитина, препятствующие формированию кутикулы и ее поддержанию;
• искусственные гормоны насекомых, такие как аналоги ювенильных гормонов, удерживающие организм насекомого в недоразвитой форме (эти препараты эффективны только против насекомых, которые наносят вред во взрослой стадии);
• Bt-токсины, которые главным образом поражают кальциевые каналы в системе пищеварения вредителей;
• аналоги формамидинов, поражающих гормональную систему вредителей

Следует отметить, что инсектицидные масла и мыло, вирусные, бактериальные, грибковые и нематодные патогены, равно как паразиты и хищники, исключены из классификации IRAC.

Мы предоставим общую информацию о группах инсектицидов.

Карбаматы (подгруппа 1А, группа 1) производятся из карбаматовой кислоты и по своему действию очень похожи на органофосфаты, однако имеют менее длительный период защитного действия. Препараты этой группы отличаются достаточно сильно между собой по активности, токсичности и стойкости. Это также относительно нестабильные соединения, полностью разлагаемые во внешней среде в течение недель или месяцев.

Органофосфаты (подгруппа 1В, группа 1) – инсектициды, химическая структура которых содержит фосфор, добываемый из одной из фосфорных кислот. Органофосфаты содержат наиболее токсичные из известных инсектицидов и, как класс пестицидов, считаются наиболее токсичными для позвоночных существ. Кроме того, препараты этой группы наиболее нестабильны и быстро разлагаются. Это свойство привело к тому, что органофосфаты в свое время заменили накапливающиеся в окружающей среде органохлорины и до сих пор считаются наиболее широко используемыми инсектицидами.

Фипроли (подгруппа 2В, группа 2) – эта химическая группа включает только один инсектицид – фипронил, начавший внедряться на мировые рынки с 1990 года. Это системный препарат, который эффективно контролирует популяции вредителей, которые приобрели резистентность по отношению к пиретроидам, органофосфатам и карбаматам.

Пиретроиды (подгруппа 3А, группа 3) являются синтетическими аналогами пиретрина – природного инсектицида, производимого растениями ромашки. Пиретроиды малотоксичны для млекопитающих и быстро разлагаются в окружающей среде. Эти препараты несколько отличаются по токсичности и эффективности.

Неоникотиноиды (подгруппа 4А, группа 4) – это синтетические соединения, подобные натуральному никотину. Имидаклоприд являлся первым коммерческим препаратом этой группы, выведенным в 1991 году на мировые рынки компанией «Байер». Эти инсектициды имеют сравнительно низкую токсичность для млекопитающих и неплохие характеристики для окружающей среды, а открытие новых соединений продолжается. Несмотря на то, что соединения этой группы (как считается) поражают одинаковый участок, подгруппы 4A, 4B, 4C, 4D, 4E имеют низкий риск перекрестной резистентности.

Искусственные ювенильные гормоны (группа 7)   нарушают механизмы превращения личинок младшего возраста в более взрослые. Ювенильный гормон регулирует превращение личинки насекомого из одной стадии в следующую. Концентрация ювенильных гормонов у насекомых, находящихся на стадиях незаконченных превращений с одного поколения в другое, постепенно снижается, и это влечет за собой их последовательный переход в последующие, более взрослые стадии личинки. При последней линьке ювенильный гормон уже отсутствует и появляется взрослое насекомое. Под действием инсектицидов этой группы уровень ювенильного гормона в личинке насекомого не снижается и вследствие этого оно не может превратиться во взрослое насекомое.

Ингибиторы роста клещей (подгруппа 10А, группа 10) нарушают развитие яиц и молодых стадий клещей, но не контролируют взрослых особей. Гекситиазокс и слофентезин объединены в одну подгруппу, поскольку они демонстрируют перекрестную резистентность несмотря на то, что по своим химическим характеристикам существенно отличаются. Их целевой биохимический процесс не известен.

Ингибиторы биосинтеза хитина (группа 16) нарушают процесс линьки насекомого и образования кутикулы, подавляя или блокируя биосинтез хитина. В результате это нарушает целостность наружного скелета насекомого и приводит к искажению кутикулы во время линьки.

МЕТИ-акарициды ( подгруппа 21А, группа 21 ) блокируют дыхание клеток вредителей, что приводит к потере их контроля над подвижной активностью и, следовательно, к гибели. Они обычно обеспечивают высокую эффективность против взрослых стадий клещей, определенное действие против их яиц, а также определенный контроль некоторых насекомых.

Соединения этой подгруппы относятся к разным химическим группам, однако характеризуются быстрым перекрестным образованием резистентности.

РЕЗИСТЕНТНОСТЬ

Любая популяция вредителей может иметь индивидуальных представителей, обладающих естественной устойчивостью (резистентностью) к отдельному инсектициду или их группам. При многократном использовании таких инсектицидов резистентные вредители начнут доминировать в популяции и уже не смогут контролироваться таким инсектицидом или другими инсектицидами, обладающими аналогичным способом воздействия на организм вредителя.

Резистентность насекомых и клещей к инсектицидам и акарицидам также может возникнуть в результате улучшения обмена веществ, снижения объема проникновения препаратов или изменений в поведении насекомых, связанных с химическим воздействием на их организмы. Возникновение резистентности у вредителей было задокументировано для инсектицидов всех химических классов и у представителей более 500 видов насекомых и клещей.

Ниже мы приводим основные рекомендации по предотвращению возникновения резистентности.

• Применяйте все известные не химические средства для контроля или сдерживания популяций вредителей, включая использование биологических методов, выращивание устойчивых к вредителям сортов и гибридов, применение параи севооборота.
• Там, где это возможно, применяйте инсектициды и другие средства защиты, хранящие полезных насекомых.
• Используйте инсектициды в их рекомендуемых нормах. Сниженные нормы (ниже летальной) способствуют быстрому развитию резистентной популяции.
• Для внесения инсектицидов используйте специально предназначенное для этого хорошо отрегулированное оборудование. Для получения лучшего покрытия соблюдайте рекомендуемые объемы воды, давление опрыскивания и оптимальную температуру, а также принимайте во внимание все другие важные факторы.
• Там, где это возможно, старайтесь бороться с личинками помладше, поскольку они более эффективно контролируются инсектицидами, чем взрослые стадии.
• Соблюдайте регионально определенные пороги экономической вредоносности и интервалы между опрыскиваниями.
• Используйте альтернативные или последовательные применения инсектицидов разных IRAC групп и с разным принципом действия.
• В случае низкой эффективности препарата не используйте его повторно, а измените препарат другим способом действия из другой IRAC группы, к которому вредители не имеют перекрестной резистентности.
• Баковые смеси препаратов могут обеспечивать краткосрочное решение проблемы резистентности, однако следует убедиться, что эти препараты отличаются по способу действия и используются при эффективных нормах.
• Следует уделять внимание случаям возникновения резистентности в наиболее экономически важных ситуациях и постоянно изучать уровень полученного контроля.
• При возникновении резистентности к определенному препарату следует прекратить его использование до успешного преодоления резистентности, а использовать препараты других химических классов с другим принципом действия, которые продолжают проявлять эффективность.

 ИНТЕГРИРОВАННАЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ

Интегрированная защита растений ( ИЗР ) – это стратегия, которая ставит целью оптимацию всех имеющихся технологий для поддержки популяций вредителей на уровне, не превышающей экономические пороги вредоносности (ЭПВ). Концепция ИЗР претерпела определенную эволюцию с начала своего воплощения в конце 1950-х годов. Считается, что одной из задач ИЗР является снижение зависимости от использования высокотоксичных инсектицидов широкого спектра.