Популяция насекомых вредителей со временем приобретает устойчивость

Обновлено: 07.07.2024

В наши дни растительноядные насекомые уничтожают до четверти всего мирового урожая сельскохозяйственных культур, а от болезней, которые переносят насекомые, ежегодно гибнут сотни тысяч человек. Так, в странах Африки, где широко распространена малярия , переносимая комарами, инсектицидами обрабатывают антимоскитные сетки и опрыскивают помещения.

Для борьбы с насекомыми-вредителями издавна использовались природные инсектициды – токсичные для насекомых и некоторых других членистоногих вещества, содержащиеся во многих диких растениях, однако сегодня подавляющая часть инсектицидов имеет не биологическое, а химическое происхождение. Примером могут служить пиретроиды , нейротоксические яды насекомых, которые являются синтетическим аналогом природных пиретринов , содержащихся в далматской ромашке и ряде других растений из семейства астровые .

Один из нестандартных способов решения этой проблемы – попробовать изменить самих насекомых с помощью методов генной инженерии, в частности, системы редактирования генома CRISPR/Cas9.

Такие разработки ведутся уже не первый год. Так, еще в 2015 г. исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) описали технологию цепной реакции редактирования генома ( генный драйв ), которую можно использовать в природных условиях. По сути, речь идет о том, как гетерозиготную мутацию (которая имеется только в одной копии гена, на одной хромосоме) превратить в гомозиготную (в обеих копиях гена, на двух хромосомах).

Сейчас ученые пытаются использовать такой подход для снижения устойчивости насекомых к инсектицидам. В своем эксперименте они использовали популяцию плодовых мушек дрозофил , в которой 83% особей имели мутации в гене vgsc, обеспечивающие им устойчивость к нейротоксинам. Используя технологию CRISPR-Cas9, они создали линии, у которых этот мутантный ген был заменен на обычный. В результате им удалось всего за 10 поколений так преобразовать популяцию мух, что доля устойчивых к инсектициду особей упала до 13%.

Резистентность насекомых к действующим веществам входящих в состав инсектицидных, акарицидных и прочих препаратов, направленных на их уничтожение можно разделить на две основные группы: врождённая и приобретённая.

Приобретённая резистентность – это устойчивость насекомых к определённым действующим веществам возникшая либо результате кратковременного контакта с обработанной поверхностью, либо в результате контакта с незначительной концентрацией, недостаточной для наступления гибели паразита. Если провести параллель с человеческим организмом, то приобретённую резистентность у насекомого можно сравнить с вакцинацией человека от гриппа, кори и прочих инфекций.

Врождённая резистентность – это устойчивость насекомых к действующим веществам которую они приобрели от предыдущего поколения, которое выжило после воздействия на них препарата, содержащего данное вещество. Данная устойчивость вырабатывается у насекомых на генном уровне и имеет свойство передаваться всем последующим поколениям.

Популяция насекомых может быть устойчива: 1. К препаратам содержащих определённое действующее вещество (например, резистентность к циперметрину) 2. Одновременно ко всем действующим веществам относящихся к одной группе по их химическому строению (например, резистентность к фосфорорганическим соединениям) 3. К инсектицидам и акарицидам относящихся к одной группе по их механизму воздействия (например, устойчивость ко всем препаратам блокирующих деятельность тех или иных ферментов в организме насекомого).

Если попытаться разобраться в причинах резистентности насекомых на примере обычной квартиры, то можно выделить несколько основных причин в следствии которых насекомые становятся крайне устойчивыми к дезинсекционным обработкам. 1. Массовое применение бытовых инсектицидных препаратов, купленных в обычных магазинах 2. Некачественная обработка санитарной службы, проводимая либо с занижением рекомендуемой концентрации, либо малоэффективными препаратами 3. Так называемый человеческий фактор. К нему можно отнести несколько подпунктов: Частичная (неполная) обработка квартир, Плохая подготовка помещения перед проведением обработки, Несоблюдение рекомендаций данных дезинфектором после проведённой дезинсекционной обработки. На практике это выглядит следующим образом…

Чем ниже стоимость дезинсекционной обработки, тем ниже концентрация действующих веществ, в рабочем растворе которым будет произведения обработка.

Приведённая выше ситуация сильно утрирована, однако всё перечисленные в ней ошибки имеют место быть и на практике встречаются регулярно. Всё это приводят к тому что с каждым разом от насекомых становится всё сложнее и сложнее избавится. Поэтому прежде чем предпринимать какие быто ни было действия знайте, ЧТО ИМЕЮТСЯ ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ И НЕ ЗАБУДЬТЕ ПРОКОНСУЛЬТИРОВАТЬСЯ СО СПЕЦИАЛИСТОМ.

Резистентность (от латинского resistento-сопротивляемость) – устойчивость различных организмов к химическим и биологическим препаратам.

Содержание:

Устойчивость организма к пестициду – это биологическое свойство сопротивляться его отравляющему действию. Устойчивый организм нормально функционирует, развивается и размножается в среде, содержащей яд. [2]

Устойчивость и резистентность организмов нередко рассматривают как синонимы. Однако целесообразнее термин устойчивость употреблять в общем смысле этого слова либо в частных случаях в отношении природных стрессовых факторов, болезней и вредителей. Термином резистентность желательно обозначать устойчивость организмов к пестицидам. [3]

Померанцевая щитовка

История обнаружения явления

Первая информация о появлении устойчивых к химическим пестицидам организмов появилась в научной печати в 1915 году в США.

В частности, сообщалось о возникновении в калифорнийских садах колоний померанцевой щитовки, устойчивых к синильной кислоте.

Позднее, проявив внимание к этому вопросу, специалисты обнаружили признаки устойчивости и у других вредных организмов к сере и даже к инсектициду растительного происхождения – пиретруму, получаемому из ромашки далматской и других ее видов. До 1940-х годов резистентности не придавали большого значения, однако с появлением в 1960-х годах целой серии химических препаратов она вновь привлекла внимание. [3]

Различают устойчивость природную, основанную на биологических и биохимических особенностях организмов, и приобретенную, появляющуюся только в результате взаимодействия с ядом. [2]

Природная устойчивость

Природная устойчивость подразделяется на:

видовую,
половую,
фазовую (стадийную),
возрастную,
сезонную и
временную.

Этот вид устойчивости возник и существует вне зависимости от применения химических средств защиты растений.

Видовая устойчивость

обусловлена особенностями биологии определенных видов вредных организмов (насекомых, клещей грызунов и других).

Устойчивость организмов сильно колеблется в пределах одного вида, что следует учитывать при использовании пестицидов.

Половая устойчивость

В ряде случаев более устойчивы к ядовитым веществам женские особи насекомых и животных. Такая устойчивость преодолевается подбором соответствующих доз.

Фазовая устойчивость

Изменения устойчивости вредных организмов отмечаются и в онтогенезе в зависимости от фазы (стадии) развития. Наиболее чувствительны к ядам личинки и взрослые насекомые, конидии грибов в момент прорастания, растения в фазе проростков. Высокоустойчивы насекомые в фазе яйца, куколки и во время диапаузы, зимующие споры грибов и бактерий, семена растений.

Устойчивость вредных организмов к ядам в пределах одной фазы развития изменяется в зависимости от возраста, времени суток и времени года (сезона). Личинки насекомых более чувствительны к инсектицидам в раннем возрасте, а к моменту линьки их устойчивость возрастает.

Возрастная устойчивость

Сезонная устойчивость

Для насекомых, зимующих в фазе имаго или личинки, характерна сезонная устойчивость. В конце лета или осенью эти виды более устойчивы к пестицидам, так как накапливают значительное количество жира и мало питаются. Весной они более чувствительны к ядам потому, что организм ослаблен длительной зимовкой. [2]

Приобретённая устойчивость (собственно резистентность)

В результате систематического применения инсектицидов и акарицидов у насекомых и клещей может появиться устойчивость (резистентность) к ним. Устойчивые к действию инсектицидов насекомые не гибнут от данных ядохимикатов, применяемых в дозах, выбывающих гибель обычной (чувствительной) популяции.

Основной причиной резистентности является селекция устойчивых особей, выживающих после применения препарата в определенной дозе. Каждая популяции насекомых представляет совокупность особей, отличающихся по своим биологическим особенностям, в том числе и по чувствительности к действию ядов. При систематическом применении инсектицидов у быстроразмножающихся видов (дающих за сезон несколько поколений) отбирается и селекционируется часть популяции, содержащая гомозиготные особи (по гену устойчивости), и результате чего на время наследственно закрепляется устойчивость к данному фактору. [1]

В основе преобразования чувствительной популяции в устойчивую лежат количественные изменения её генотипического состава. [4]

Различают несколько разновидностей устойчивости. Кроме прямой (индивидуальной) устойчивости к инсектициду, нередко возникает перекрестная групповая устойчивость (кросс-резистентность) к целой группе химических соединений из данного класса, хотя остальные соединения при этом и не применялись. Чаще всего это происходит в отношении соединений, обладающих аналогичным или родственным механизмом токсического действия. Реже возникает и проявляется менее четко перекрестная межгрупповая устойчивость, проявляющаяся в отношении соединений из других химических классов. [1]

Индивидуальная устойчивость

Это резистентность только к одному пестициду. Встречается довольно редко и обусловливается активностью узкоспециализированных ферментов, разрушающих токсичное вещество. Например, устойчивость насекомых к карбофосу объясняется тем, что этот пестицид быстро разрушается в организме устойчивых насекомых ферментом малатионоксидазой.

Групповая устойчивость

Это устойчивость к двум или нескольким пестицидам, родственным по строению и механизму действия, относящимся к одной группе, возникающая после применения препарата этой группы. Например, после обработок насекомых препаратами ГХЦГ возникала раса вредителей, устойчивая ко всем хлорорганическим инсектицидам. Групповая устойчивость насекомых или клещей обусловлена следующими причинами:

более медленным проникновением яда в организм и более быстрым выведением его. Устойчивые особи выделяют в 2-3 раза больше токсиканта, чем чувствительные;
быстрой детоксикацией ядовитого вещества вследствие более высокой активности ферментов или появления специфичных энзимов. У устойчивых к фосфорорганическим соединениям рас насекомых активность алиэстераз и фосфатаз выше, чему чувствительных. В результате инсектицид быстро разрушается. Некоторые виды насекомых обладают набором специфичных ферментов, активно разрушающих инсектициды (у устойчивых к карбофосу – малатионоксидаза);
различной проницаемостью оболочек нервных стволов. В организме устойчивых насекомых инсектицид плохо проникает в нервные клетки (установлено для полихлорциклодиенов);
повышенным содержанием липидов в теле устойчивых особей. Эго приводит к тому, что липидорастворимые яды в значительном количестве удерживаются в жировом слое и оказываются выведенными из сферы действия.

Перекрёстная устойчивость

Это устойчивость к двум или нескольким пестицидам разных групп как по химическому строению, так и по механизму действия, возникающая после использования одного препарата. Такая устойчивость встречается редко и мало изучена. Подобное явление, по-видимому, объясняется тем, что ранее примененный инсектицид усиливает активность неспецифических ферментов эндоплазматической сети жирового тела. Поэтому новый препарат быстро разрушается до нетоксичных продуктов. [2]

Пути преодоления устойчивости

Для борьбы с устойчивыми популяциями вредных организмов и чтобы предотвратить возникновение резистентности к пестицидам необходимо тщaтeльное соблюдение норм расхода препаратов и сроков их применения.

Для предотвращения возникновения популяций с приобретённой устойчивостью применяют:

чередование пестицидов с различным механизмом действия как в течении сезона, так и по годам; [2]
замена применяемых препаратов токсикантами другого химического класса, чередование пестицидов разного механизма действия и спектра активности. Например, пиретроиды при установлении к ним резистентности у колорадского жука целесообразно чередовать с неоникотиноидами; [3]
добавление к пестицидам синергистов – веществ, усиливающих действие препарата. [2] Однако не рекомендуется использовать смеси инсектицидов, например пиретроидов и фосфорорганических препаратов, в неполных, относительно от рекомендованных, дозах. При их неоднократном применении разовьется резистентность к каждому компоненту смесей, и сразу два препарата будут потеряны для производства. При высоких уровнях резистентности к одному из компонентов применение смеси вообще малоэффективно; [3]
прекращение применения пестицидов, входящих в группу, к которой проявилась резистентность. В этом случае популяция организмов с течением времени вновь насыщается чувствительными особями и к конце концов становится нерезистентной. Данный процесс носит на звание реверсии резистентности. [3]

В случае, если в популяции вредителей обнаруживается множественная резистентность и преодолеть ее можно только отказом от использования пестицидов, заменяя их другими средствами и методами борьбы (устойчивые сорта, трансгенные растения, биологический и другие). [3]

Читайте также: