Класифікація інсектицидів та акарицидів відповідно їх принципу дії

4042
Класифікація інсектицидів

Сучасній науці відомо близько одного мільйона видів комах, з яких приблизно 10 000 видів відносяться до рослиноїдних; з них, у свою чергу, близько 700 видів завдають найбільшої шкоди при вирощуванні та зберіганні сільгосппродукції.

Серед засобів, якими людство в різні часи намагалося боротися з комахами, були і досить ефективні, й не дуже: жовч зеленої ящірки для захисту яблунь від гусениць і гнилей, витяжки з перцю та тютюну, мильна вода, вапняний розчин, оцет, скипидар, риб’ячий жир, солона вода та багато іншого.

Перед початком Другої світової війни відомості людства про інсектициди обмежувалися миш’яком, нафтовими маслами, нікотином, піретрумом, сіркою, кріолітом та кількома іншими речовинами. Повоєнні роки стали початком нової ери принципово нової концепції хімічного контролю шкідників – синтетичних органічних інсектицидів, першим із яких був ДДТ.

Поняття інсектицид походить від латинського слова insectum – комаха. З точки зору біології кліщі не є комахами (група членистоногих, клас комахи), а представляють групу членистоногих класу павукоподібних, тому препарати, які використовуються для знищення кліщів, називаються акарицидами (від грецького άκαρι – кліщі). Втім, і акарициди, і інсектициди іноді проявляють ефективність проти обох класів членистоногих, тому їх часто об’єднують в одну групу препаратів. Далі в цій статті, говорячи загалом про інсектициди, ми будемо мати на увазі як інсектициди, так і акарициди.

КЛАСИФIКАЦIЯ IНСЕКТИЦИДIВ

Як і інші види пестицидів, інсектициди можна класифікувати за кількома принципами. Нижче ми зупинимось на основних методах такої класифікації.

Класифікація за способом поглинання шкідливим організмом

  1. Шлункова дія – для враження шкідника такі препарати повинні потрапити у його шлунково-кишковий тракт. Шкідлива комаха, харчуючись частинами рослини, також ковтає отруйну сполуку та гине.
  2. Контактна дія – сполука потрапляє в організм шкідника, коли комаха контактує з обробленою ділянкою рослини. В такому випадку інсектициди абсорбуються через поверхню тіла комахи. Якщо оброблена поверхня рослини є джерелом харчування шкідника, отрута діє також і при потраплянні у шлунково-кишковий тракт.
  3. Респіраторна дія – такі сполуки потрапляють в організм шкідників через дихальну систему й далі поширюються тканинами організму, викликаючи їх загибель. Ці препарати, як правило, застосовуються в замкнутих просторах та у ґрунті.

Значна кількість препаратів характеризується різним поєднанням названих вище впливів, тому чітку класифікацію в таких випадках провести важко або й неможливо.

Класифікація інсектицидів за способом переміщення їх в тканинах рослини

  1. Системні інсектициди проникають у тканини рослини і переміщуються в них на різні відстані. Оскільки ці препарати поглинаються рослиною, на їх ефективність суттєво не впливають атмосферні опади вже через кілька годин після обробки. При обробці посівного матеріалу системні інсектициди здатні впродовж певного періоду захищати сходи рослин, які накопичують у своїх тканинах достатню для цього концентрацію препарату. Як правило, препаративні форми таких препаратів представлені водними розчинами або водорозчинними гранулами та порошками.
  2. Контактні інсектициди не проникають у тканини рослини і містяться на її поверхні. На ефективність таких препаратів можуть впливати погодні умови, і для належної їх дії дуже важлива якість обробки. Препаративні форми зазвичай представлені у вигляді водних суспензій, змочуваних порошків і вододисперсійних гранул.

Класифікація інсектицидів за спектром дії

  1. Iнсектициди суцільної дії знищують різні види шкідників, також можуть вражати нешкідливих комах.
  2. Iнсектициди вибіркової дії вражають лише шкідників певного виду. Такі препарати широко використовуються в інтегрованих системах захисту.

Класифікація інсектицидів згідно з IRAC

В наші дні набула популярності та стала стандартом класифікація інсектицидів за біохімічним принципом їх дії на організм шкідників і, відповідно, їхніми характеристиками щодо виникнення резистентності. Ця класифікація була розроблена міжнародною організацією IRAC (Комітет дій щодо резистентності інсектиців), яка займається проблемами запобігання виникненню резистентності до фунгіцидів із 1984 року. Спонсорами цієї організації виступають головні світові виробники пестицидів, зокрема, ФМС, «Сингента», «Дюпон», «Байєр», «Адама», «Дау Агросайенс», «Сумітомо Кемікал», «Нюфарм».

Нижче ми наводимо класифікацію зареєстрованих в Україні інсектицидів, розроблену IRAC. За цією класифікацією хімічні сполуки відповідно до механізму їх основної дії на організми шкідників розбито на 28 основних груп, які, відповідно, мають порядкові номери з 1 по 28 (групи 26 та 27 наразі відсутні). Крім цього, в класифікації окремо виділена також 29 група, яка позначається абревіатурою UN і містить сполуки з невідомим або невизначеним способом дії. Основні групи можуть включати хімічні підгрупи, які позначаються порядковим номером основної групи та їх хімічною назвою.

Препарати, що входять до різних підгруп однієї групи, хоч і вражають одну й ту саму ділянку організму, відрізняються за своєю хімічною структурою. У зв’язку з цим вважається, що ризик виникнення перехрестної резистентності між препаратами різних підгруп є нижчим, ніж між препаратами всередині однієї підгрупи. За відсутності альтернативи як виняток допускається ротація препаратів, які входять до різних підгруп всередині однієї групи. Але таке застосування можливе лише після попередніх консультацій з експертами та в разі відсутності перехрестної резистентності.

Слід зауважити, що переважна більшість відомих на сьогодні інсектицидів вражають нервову систему шкідників. Це є наслідком того, що комахи мають високорозвинену нервову систему, більше того, багато їхніх чутливих рецепторів націлені на середовище за межами тіла комахи.

Діяльність нервової системи комах залежить від кількох базових біохімічних функцій, які порушуються інсектицидами: натрієві канали, ацетилхолінестераза, GABA-рецептори (рецептори гамма-амінобутирової кислоти), рецептори ацетилхоліну. Iнсектициди, які вражають натрієві канали, ацетилхолінестеразу та рецептори ацетилхоліну викликають гіперзбуження й конвульсії комахи, що тривають до її повного виснаження та загибелі в разі отримання відповідної дози. Препарати, які вражають GABA-рецептори, викликають тривале пригнічення сигналів збудження в організмі шкідника. Вражені шкідники демонструють знижену активність, не реагують на стимуляцію і повільно гинуть від паралічу.

Також існують інсектициди, які мають інші механізми ураження шкідників. Це, зокрема:

  • інгібітори синтезу хітину, які перешкоджають формуванню кутикули та її підтриманню;
  • штучні гормони комах, такі як аналоги ювенільних гормонів, що утримують організм комахи в недорозвинутій формі (ці препарати ефективні лише проти комах, які завдають шкоду в дорослій стадії);
  • Bt-токсини, які головним чином вражають кальцієві канали в системі травлення шкідників;
  • аналоги формамідинів, що вражають гормональну систему шкідників.

Слід зазначити, що інсектицидні олії та мило, вірусні, бактеріальні, грибкові й нематодні патогени, так само, як і паразити та хижаки, виключені з класифікації IRAC.

В нашій статті наведено дані лише про хімічні сполуки, зареєстровані на сьогодні в Україні. Однак ми також надамо загальну інформація про групи інсектицидів, які в Україні не зареєстровані.

Карбамати (підгрупа 1А, група 1) виробляються з карбаматової кислоти і за своєю дією дуже подібні до органофосфатів, однак мають менш тривалий період захисної дії. Препарати цієї групи відрізняються досить сильно між собою за активністю, токсичністю та стійкістю. Це також відносно нестабільні сполуки, які повністю розкладаються в зовнішньому середовищі впродовж тижнів або місяців.

Органофосфати (підгрупа 1В, група 1) – інсектициди, хімічна структура яких містить фосфор, що видобуваються з однієї з фосфорних кислот. Органофосфати містять найбільш токсичні з відомих інсектицидів і, як клас пестицидів, вважаються найбільш токсичними до хребетних істот. З іншого боку, препарати цієї групи найбільш нестабільні й швидко розкладаються. Ця властивість призвела до того, що органофосфати свого часу замінили органохлорини, які накопичувалися в довкіллі, й до сьогодні вважаються найбільш широко використовуваними інсектицидами.

Група 1. Iнгібітори ацетилхолінестеразиФіпролі (підгрупа 2В, група 2) – ця хімічна група включає лише один інсектицид – фіпроніл, який почав впроваджуватися на світові ринки з 1990 року. Це системний препарат, який ефективно контролює популяції шкідників, що набули резистентності по відношенню до пиретроїдів, органофосфатів та карбаматів.

Група 2. Антагоністи хлоридних каналів GABA-трансферази (трансферази гамма-амінобутирової кислоти)Пиретроїди (підгрупа 3А, група 3) є синтетичними аналогами пиретрину – природного інсектициду, який виробляють рослини ромашки. Пиретроїди малотоксичні для ссавців і швидко розкладаються в довкіллі. Ці препарати дещо різняться між собою за токсичністю та ефективністю.

Група 3. Модулятори натрієвих каналівНеонікотиноїди (підгрупа 4А, група 4) – це синтетичні сполуки, подібні до натурального нікотину. Iмідаклоприд був першим комерційним препаратом цієї групи, виведеним у 1991 році на світові ринки компанією «Байєр». Ці інсектициди мають порівняно низьку токсичність для ссавців та непогані характеристики для довкілля, а відкриття нових сполук постійно триває. Незважаючи на те, що сполуки цієї групи (як вважається) вражають однакову ділянку, підгрупи 4A, 4B, 4C, 4D, 4E мають низький ризик виникнення перехресної резистентності.

Група 4. Нікотинові антагоністи рецепторів ацетилхолінуШтучні ювенільні гормони (група 7)  порушують механізми перетворення личинок молодшого віку на більш дорослі. Ювенільний гормон регулює перетворення личинки комахи з однієї стадії в наступну. Концентрація ювенільних гормонів у комах, що перебувають на стадіях незакінчених перетворень з одного покоління на інше, поступово знижується, і це спричиняє їх послідовний перехід в наступні, доросліші стадії личинки. При останній линьці ювенільний гормон вже відсутній і з’являється доросла комаха. Під дією інсектицидів цієї групи рівень ювенільного гормону в личинці комахи не знижується і внаслідок цього вона не може перетворитися в дорослу комаху.

Група 5. Аллостерні модулятори нікотинових ацетилхолін-рецепторівГрупа 6. Аллостерні модулятори глутамат-залежних хлоридних каналівГрупа 7. Штучні ювенільні гормониГрупа 8. Iнші невизначені (мультиділянкові) інгібіториГрупа 9. Модулятори каналу транзієнтного рецепторного потенціалу (TRPV каналу) хордотонального органуIнгібітори росту кліщів (підгрупа 10А, група 10) порушують розвиток яєць і молодих стадій кліщів, однак не контролюють дорослих особин. Гекситіазокс і слофентезин об’єднані в одну підгрупу, оскільки вони демонструють перехресну резистентність, незважаючи на те, що за своїми хімічними характеристиками суттєво відрізняються. Їх цільовий біохімічний процес не відомий.

Група 10. Iнгібітори росту кліщівГрупа 11. Мікробні руйнівники мембрани середньої кишки комахГрупа 12. Iнгібітори мітохондріальної АТП-синтазиГрупа 13. Розчеплювачі оксидативної фосфориляції через руйнування протонівГрупа 14. Нікотинові блокатори каналів рецепторів ацетилхолінуГрупа 15. Iнгібітори біосинтезу хітину, тип 0Iнгібітори біосинтезу хітину (група 16) порушують процес линьки комахи та утворення кутикули, пригнічуючи або блокуючи біосинтез хітину. В результаті це порушує цілісність зовнішнього скелету комахи і призводить до спотворення кутикули під час линьки.

Група 16. Iнгібітори біосинтезу хітину, тип 1Група 17. Порушувачі линьки двокрилихГрупа 18. Агоністи рецептору екдизонуГрупа 19. Агоністи рецептору октопамінуГрупа 20. Iнгібітори транспорту електронів мітохондріального комплексу IIIМЕТI-акарициди (підгрупа 21А, група 21) блокують дихання клітин шкідників, що призводить до втрати їх контролю над рухомою активністю й відтак – до загибелі. Вони, як правило, забезпечують високу ефективність проти дорослих стадій кліщів, певну дію проти їхніх яєць, а також певний контроль деяких комах.

Сполуки цієї підгрупи належать до різних хімічних груп, однак характеризуються швидким пере­хресним утворенням резистентності.

Група 21. Iнгібітори переміщення електронів мітохондріального комплексу IГрупа 22. Блокувальники напруго-залежного натрієвого каналуГрупа 23. Iнгібітори ацетил-КоА-карбоксилазиГрупа 24. Iнгібітори транспорту електронів мітохондріального комплексу IVГрупа 25. Iнгібітори транспорту електронів мітохондріального комплексу IIГрупа 28. Модулятори рецепторів ріанодінуГрупа 29. Модулятори хордотонального органу – невизначена ділянка діїГруппа UN. Сполуки з невідомим або не визначеним способом діїРЕЗИСТЕНТНIСТЬ

Будь-яка популяція шкідників може мати індивідуальних представників, які мають природну стійкість (резистентність) до окремого інсектициду або їх груп. За багаторазового використання таких інсектицидів резистентні шкідники почнуть домінувати в популяції і вже не зможуть контролюватися таким інсектицидом або іншими інсектицидами, що мають аналогічний спосіб дії на організм шкідника.

Резистентність комах і кліщів до інсектицидів та акарицидів також може виникнути в результаті покращення обміну речовин, зниження обсягу проникнення препаратів або змін у поведінці комах, які пов’язані з хімічним впливом на їхні організми. Виникнення резистентності у шкідників було задокументоване для інсектицидів всіх хімічних класів та у представників більше ніж 500 видів комах і кліщів.

Нижче ми наводимо основні рекомендації для запобігання виникненню резистентності.

  • Застосовуйте всі відомі не хімічні засоби для контролю або стримування популяцій шкідників, включаючи використання біологічних методів, вирощування стійких до шкідників сортів і гібридів, застосування пару та сівозміни.
  • Там, де це можливо, застосовуйте інсектициди та інші засоби захисту, які зберігають корисних комах.
  • Використовуйте інсектициди в їх рекомендованих нормах. Знижені норми (нижчі за летальну) сприяють швидкому розвитку резистентної популяції.
  • Для внесення інсектиців використовуйте спеціально призначене для цього та добре відрегульоване обладнання. Для отримання кращого покриття дотримуйтесь рекомендованих об’ємів води, тиску обприскування та оптимальної температури, а також беріть до уваги всі інші важливі чинники.
  • Там, де це можливо, намагайтесь боротися з личинками молодшого віку, оскільки вони більш ефективно контролюються інсектицидами, ніж дорослі стадії.
  • Дотримуйтесь регіонально визначених порогів економічної шкодочинності та інтервалів між обприскуваннями.
  • Використовуйте альтернативні або послідовні застосування інсектицидів різних IRAC груп і з різним принципом дії.
  • У разі низької ефективності препарату не використовуйте його повторно, а змініть на препарат іншого способу дії з іншої IRAC групи, до якого шкідники не мають перехресної резистентності.
  • Бакові суміші препаратів можуть забезпечувати короткотермінове вирішення проблеми резистентності, проте слід пересвідчитися, що ці препарати відрізняються за способом дії та використовуються при ефективних нормах.
  • Слід приділяти увагу випадкам виникнення резистентності в найбільш економічно важливих ситуаціях і постійно досліджувати рівень отриманого контролю.
  • При виникненні резистентності до певного препарату слід припинити його використання до успішного подолання резистентності, натомість використовувати препарати інших хімічних класів з іншим принципом дії, які продов­жують проявляти ефективність.

IНТЕГРОВАНИЙ ЗАХИСТ РОСЛИН

Iнтегрований захист рослин (IЗР) – це стратегія, яка ставить за мету оптимацію всіх наявних технологій для підтримання популяцій шкідників на рівні, що не перевищує економічні пороги шкодочинності (ЕПШ). Концепція IЗР зазнала певної еволюції з початку свого втілення наприкінці 1950-х років. Вважається, що одним із завдань IЗР є зниження залежності від використання високотоксичних інсектицидів широкого спектру.

Концепція інтегрованого захисту рослин від шкідників
Концепція інтегрованого захисту рослин від шкідників

Ігор Петранюк, Сергій Кондратюк, журнал “Агроном”

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2017

Більше матеріалів по темі читайте в журналі “Агроном”