Неоникотиноиды: две стороны золотой медали

Введение

На современном этапе развития химического метода защиты растений от вредных членистоногих неоникотиноиды являются быстро развивающейся и перспективной группой нейротоксичных инсектицидов. По сведениям [1], группа неоникотиноидов включает:

• ацетамиприд;
• динотефуран;
• имидаклоприд;
• клотианидин;
• нитенпирам;
• тиаклоприд;
• тиаметоксам.

Каталог разрешенных к применению на территории Российской Федерации инсектицидов этой группы содержит препараты на основе 5 действующих веществ:

• ацетамиприд;
• имидаклоприд;
• клотианидин;
• тиаметоксам;
• тиаклоприд.

Избирательный механизм и продолжительность системного действия в низких дозах на насекомых, отсутствие кросс-резистентности к карбамату, фосфорорганическим и синтетическим пиретроидным инсектицидам, экономичность, низкая токсичность для млекопитающих и биодеградируемость определяют широкое применение данного класса соединений. Вместе с тем действие неоникотиноидов причисляют к ряду факторов, вызывающих массовые потери пчелиных семей в разных странах мира.

Несмотря на запрет некоторых неоникотиноидов (см. ниже по тексту) в Евросоюзе и собранную базу доказательств против этой группы веществ в отношении пчел, другие страны не спешат вводить аналогичные запреты. И дело здесь отнюдь не в их экологической «отсталости». В мировом сообществе до сих пор не утихают споры: являются ли неоникотиноиды основной причиной массовой гибели пчел?

Редакция «ГлавАгроном» решила остановиться подробнее на этой теме и рассказать нашим читателям о достоинствах и недостатках неоникотиноидов.

Это интересно! 

О неоникотиноидах

Неоникотиноиды и фипронил составляют примерно треть рынка инсектицидов во всем мире. Успех неоникотиноидов в качестве инсектицидов в сельском хозяйстве является результатом отсутствия известной устойчивости к пестицидам у вредных организмов-мишеней. Неоникотиноиды лицензированы для использования в более чем 120 странах и имеют глобальную рыночную стоимость 2-6 млрд долларов США, причем один имидаклоприд занимает 41% этого рынка и является вторым наиболее широко используемым агрохимическим веществом в мире.

Неоникотиноиды в России

Неоникотиноиды впервые зарегистрированы в России в 1999 г. (две препаративные формы на основе разных действующих веществ), а к 2004 г. список разрешенных к применению инсектицидов этой группы включал уже 11 препаративных форм на основе 4 действующих веществ. На сегодняшний день в России зарегистрировано 118 препаратов на основе 5 д.в.: имидаклоприда, тиаклоприда, ацетамиприда, тиаметоксама и клотианидина. 

По химической структуре неоникотиноиды делят на две группы:

1. нитрозосодержащие соединения;
2. циансодержащие.

Неоникотиноиды подавляют активность ацетилхолинэстеразы и являются антагонистами никотин-ацетилхолиновых рецепторов постсинаптической мембраны, пролонгируют открытие натриевых каналов. Относятся ко 2-му и 3-му классам опасности для человека и 1-му и 3-му классам опасности для пчел.

Классификация неоникотиноидов

Сегодня на рынке России представлены препараты на основе следующих действующих веществ из группы неоникотиноидов. 

1. Имидаклоприд — вещество работает как системный инсектицид, токсично воздействуя на центральную нервную систему насекомых.

Он производится с 1991 года и зарегистрирован в 120 странах мира. На 2019 г. в России зарегистрировано 67 препаратов, содержащих имидаклоприд и рекомендуемых производителями для защиты сельскохозяйственных культур от основных вредителей. В области медицинской дезинсекции для борьбы с рыжими домовыми (Monomorium pharaonis) и черными садовыми (Lasius niger) муравьями в настоящее время зарегистрированы гелеобразные приманки на основе смеси имидаклоприда.

Препараты на основе имидаклоприда относятся к 3-му классу опасности для человека и 1-му классу опасности для пчел.

2. Ацетамиприд  обладает контактно-кишечным действием с ярко выраженной системной активностью. Взаимодействуя с никотиновыми ацетилхолиновыми рецепторами постсинаптических мембран нервных клеток насекомых, он способствует нарушению передачи нервных импульсов. Это класс инсектицидов, разработанный в середине 1980-х годов, введенный в арсенал сельского хозяйства в качестве средств-инсектицидов только в начале 1990-х годов. Ацетамиприд также является никотиноподобным веществом со схожим никотину действием на организм. На 2019 г. в «Каталогепестицидов и агрохимикатов», разрешенных к применению на территории Российской Федерации зарегистрировано 9 препаратов на основе ацетамиприда.

На поверхности растений д.в. нестойкое и разрушается в течение 3-4 дней. Период полураспада в почве 1-2 дня.

Препараты на основе ацетамиприда относятся к 3-му классу опасности для человека и 3-му классу опасности для пчел.

3. Клотианидин является инсектицидом контактного, кишечного и системного действия, эффективен против сосущих насекомых, в том числе из семейств жесткокрылых (Coleoptera), равнокрылых (Homoptera) и двукрылых (Diptera). Применяется в основном для обработки семенного  материала, а также в период вегетации растений от вредных объектов.

На 2019 год в РФ зарегистрировано 17 препаратов на основе клотианидина. Относится к 3-му классу опасности для человека и 1-му классу опасности для пчел. 

4. Тиаклоприд – действие основано на нарушении передачи нервного импульса, являющемся результатом связывания с никотин-ацетилхолиновым рецептором, что приводит к гибели вредителей. Используется в период вегетации на посевах зерновых, зернобобовых, овощных, технических и плодовых культур, винограда против сосущих и листогрызущих вредителей.

На 2019 год действующее вещество тиаклоприд входит в состав 6 инсектицидов.

Препараты на основе тиаклоприда относятся ко 2-му классу для человека и 3-му классу опасности для пчел.

5. Тиаметоксам — действующее вещество быстро поглощается растением и передвигается по ксилеме в необработанные части растений, воздействуя на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы нервной системы насекомых. Отличительными особенностями препаратов на основе д.в. тиаметоксам является широкий спектр и системное действие, быстрое ингибирование питания вредителей, относительно низкая норма применения, сохранение биологической эффективности независимо от внешних условий, а также наличие длительного защитного эффекта.

Эффективен против скрытноживущих и питающихся на нижней стороне листа вредителей (трансламинарный эффект). Препараты широко применяются как способом предпосевной обработки семян и клубней, так и опрыскиванием сельскохозяйственных растений в период вегетациидля борьбы с равнокрылыми хоботными, трипсами, чешуекрылыми (в том числе и с минирующими) и с жесткокрылыми.На 2019 год в РФ зарегистрировано 19 препаратов на основе этого д.в. 

Препараты на основе тиаметоксама относятся ко 2-му и 3-му классам для человека и 1-му классу опасности для пчел.

Свойства неоникотиноидов

Неоникотиноиды обладают следующими общими свойствами:

• избирательностью действия: они хорошо аккумулируются рецепторами, имеющимися у насекомых, и плохо – рецепторами, имеющимися у человека и других млекопитающих;
• нелетучестью: как полярные соединения они не ионизируются при обычных рН, устойчивы к гидролизу;
• высокая биологическая активность;
• высокое трансламинарное и системное действие в растениях;
• низкие нормы расхода;
• умеренная стойкость в окружающей среде.

Неоникотиноиды воздействуют на центральную нервную систему сосущих (тли, цикадки, белокрылки, трипсы) и листогрызущих насекомых (долгоносики, колорадский жук и др.). Препараты на основе этих действующих веществ применяют для защиты всходов культур от почвообитающих вредителей: злаковые щелкуны, чернотелки, крошка свекловичная и др. Поскольку неоникотиноидные препараты блокируют специфические нейроны у насекомых, то у них прекращается передача нервного импульса, и они погибают от нервного перевозбуждения. Действие препаратов приводит к параличу и смерти фитофагов даже при использовании их в минимальных нормах.

Изучение динамики остаточных количеств неоникотиноидов в растениях показало, что они проникают по сосудистой системе преимущественно в листья, но практически не поступают в плоды. Этот факт свидетельствует о гигиенической безопасности использования неоникотиноидов на основе тиаметоксама и имидаклоприда при капельном поливе овощных культур в закрытом грунте.

Еще одно качество неоникотиноидов — меньшая зависимость обработок клубней инсектицидными протравителями от погодных условий в течение вегетационного сезона. Длительность стабильного защитного действия препаратов, независимо от погодных условий — 6-8 недель. 

По данным А.И. Илларионова (2015), предпосевная обработка семян зерновых культур обеспечивает надежную защиту культур от злаковых мух, благодаря системной активности неоникотиноидных протравителей семян, что позволяет токсикантам проникать в растение через корневую систему и перемещаться акропетально в надземные органы и ткани. В результате такого процесса происходит токсикация растений, которая обеспечивает гибель личинок злаковых мух в период проникновения их в стебель, т.е. в самом начале процесса нарушения целостности растения. Токсикация растений ограничивает их повреждение фитофагами в течение 35-45 суток.

По данным Силаева А.И., Гришечкиной Л.Д., Чуриковой В.Г., инсектофунгицид Престиж, в состав которого входят два действующих вещества (имидаклоприд и пенцикурон), снижает в посевах яровой пшеницы более чем на 80,0 % численность хлебных блошек и на 74,3% повреждение стеблей личинками злаковых мух.

Читайте также: Неоникотиноиды на основе тиаклоприда могут принести пользу насекомым-опылителям

Возможные риски применения неоникотиноидов

В последнее десятилетие большая часть споров по поводу использования неоникотиноидов была сосредоточена на их воздействии на медоносных пчел.

Остается вопрос о безопасности их применения в отношении такого полезного компонента агробиоценозов, каким являются насекомые-опылители и прежде всего медоносная пчела (Apis mellifera L. Ò.). Ряд исследователей из различных стран мира не исключает возможности того, что препараты нового поколения и их смеси, наряду с комплексом других стрессовых факторов биотической и абиотической природы являются одной из причин гибели пчел.

Выявлена зависимость продолжительности и интенсивности контактов пчел-сборщиц с неоникотиноидами на растениях и степень опасности интоксикации насекомых в условиях полевого агроценоза от их токсических свойств, норм расхода, периода ожидания после применения препаратов и способа воздействия на опылителей. 

Некоторые неоникотиноиды неблагоприятно воздействуют на воспроизводство и развитие личинок, нарушают координацию, обонятельную память, навигационные способности пчел. 

Менее опасными для медоносной пчелы являются препараты на основе ацетамиприда и тиаклоприда. 

Имидаклоприд является наиболее токсичным для пчел неоникотиноидом и запрещен к применению во время цветения культуры.

Очень важным критерием потенциальной экологической опасности инсектицидов является их токсичность для нецелевых организмов. Инсектициды с величиной ЛД50 от 131 и выше мг/кг характеризуются как умеренно токсичные, поэтому менее опасны для млекопитающих (ЛД50 от 3 до 87 мг/кг — высокотоксичные и наиболее опасные). 

Потенциальная экологическая опасность определяется по классификациям поведения препаратов в окружающей среде и его токсичности.

Представленные действующие вещества препаратов проявляют неустойчивость в почве. Тиаметоксам классифицируется в почве как средне устойчивое соединение. Показатель периода его полураспада (ДТ50) находится в пределе 39 суток. Имидаклоприд и клотианидин очень устойчивые к водному гидролизу при рН от 5 до 9, достаточно длительное время могут сохраняться в почве. Период их полураспада в этом субстрате (ДТ50) составляет 174 и 121 сутки соответственно. По показателю летучести имидаклоприд и клотианидин оцениваются как нелетучие соединения.

Проблема негативного влияния препаратов группы неоникотиноидов и насекомых-опылителей хорошо известна российским специалистам. По данным Всероссийского научно-исследовательского института ветеринарной санитарии, гигиены и экологии использование инсектицидов является одним из значимых факторов повсеместного снижения численности полезных насекомых-опылителей.

Наблюдения показали, что насекомые-опылители, собирающие нектар с обработанных неоникотиноидами растений, получают определенное количество инсектицидов каждый раз, когда питаются сами или кормят личинок. Это хроническая интоксикация не приводит к смерти пчел, но вред от нее ощутим: у насекомых нарушаются способности к обучению и сбору нектара, замедляется развитие колоний, страдает и качество опыления посевов вокруг колонии. Кроме того, у неоникотиноидов очень продолжительные периоды действия. Специалисты отмечают, что они способны оставаться в тканях растений в течение нескольких месяцев и даже на срок свыше одного года.

Читайте также: Неоникотиноиды влияют на насекомых через медвяную падь

Применение неоникотиноидов для защиты картофеля

Потери урожая в результате деятельности вредителей в сельском хозяйстве весьма значительны и требуют применения средств химической защиты. В связи с этим, картофель становится одной из интенсивно обрабатываемых культур, а токсикологический мониторинг должен являться неотъемлемой частью интегрированной защиты растений. Требования к обеспечению безопасности пестицидов для здоровья человека и полезных организмов всей экосистемы вызывают необходимость постоянного совершенствования препаратов, их норм и технологий применения. В настоящее время формирование ассортимента инсектицидов осуществляется с учетом использования интегрированных подходов в защите растений и максимальным снижением рисков применения химических средств защиты растений.

По данным В.В. Гриценко, Н.Н. Москвина (2011) первоначально, начиная с 2000 г., препарат Актара, ВДГ (д.в. тиаметоксам) и немного позже препараты Конфидор Экстра, ВДГ; Зубр, ВРК; Танрек, ВРК; Искра золотая, ВРК и др. (д.в. имидаклоприд) применяли только путем опрыскивания растений. При этом защитный эффект распространялся на период до 30 дней после обработки. С 2005 г. препарат Актара, ВДГ рекомендуют также для локальной обработки почвы в борозде при посадке (путем опрыскивания или внесением с помощью аппликатора). Этот способ требует увеличения нормы расхода препарата в 4-6 раз, однако обладает и рядом преимуществ перед традиционным опрыскиванием растений. 

Например, эффективное защитное действие достигает примерно 60 дней от срока посадки картофеля и охватывает весь основной период пика численности и вредоносности колорадского жука без угрозы загрязнения продукции при стандартных сроках уборки. Таким образом, технологические операции посадки и защитной обработки совмещаются, не требуя дальнейших вмешательств.

C 2009 г. ассортимент средств и способов применения неоникотиноидов расширился. Комплексный инсекто-фунгицидный препарат Престиж, КС (д.в. имидаклоприд, 140 г/л + пенцикурон, 150 г/л) рекомендован для обработки клубней при высокой концентрации и малом расходе жидкости перед посадкой. Препарат Апачи, ВДГ, представляющий новое действующее вещество — клотианидин, рекомендован для опрыскивания растений против вредителей. Обработки клубней картофеля препаратами Актара, КС и Престиж, КС также рекомендованы для защиты культуры от проволочников. Кроме того, они защищают семенные посадки картофеля от тлей: переносчиков вирусных болезней. 

Инсектицидный компонент препарата Кинг Комби, КС (100 г/л ацетамиприда + 34 г/л флудиоксонила + 8,3 г/л ципроконазола) позволяет на картофеле контролировать колорадского жука, проволочников и тлей; фунгицидные – ризоктониоз, фузариоз, антракноз, серебристую паршу.

Заключение

Несмотря на запрет неоникотионидов в Евросоюзе и собранную базу доказательств против этой группы веществ в отношении пчел, другие страны не спешат вводить аналогичные запреты. И дело здесь отнюдь не в их экологической «отсталости». В мировом сообществе до сих пор не утихают споры: являются ли неоникотиноиды (неоники, как их сокращают в США) основной причиной массовой гибели пчел? Многие ученые уверены: неоники несут в себе опасность для пчел в той же мере, что и другие пестициды. Основные проблемы связаны с неправильным применением пестицидов. Массовая гибель пчел обусловлена совокупностью причин, которая требует дальнейшего независимого изучения.

На самом деле все споры о влиянии неоникотиноидов на насекомых-опылителей гораздо шире и включают в себя вопросы, связанные с интегрированной защитой с.-х. культур от вредителей, а не только профилактическими обработками растений. Это также требует серьезных дискуссий об альтернативных методах защиты культур от фитофагов (например, биологический контроль и генетически модифицированные культуры), а также об экосистемных услугах: сколько они «стоят» и кто должен платить за их защиту? Речь идет о долгосрочной устойчивости нашего сельского хозяйства. Население мира постоянно растет, возрастают и риски утраты биоразнообразия. От этого зависят все дальнейшие решения для обеспечения нашей будущей продовольственной безопасности.

Таким образом, каждый аграрий сам выбирает средства защиты для своих посевов в зависимости от механизма действия, эффективности, способа применения, вида вредителя и своих финансовых возможностей. Но на какой бы препарат ни пал выбор, необходимо всегда придерживаться инструкции по применению и рекомендуемых сроков и норм расхода при соблюдении всех правил безопасности. А также стоит помнить о том, что неконтролируемое применение инсектицидов может стать причиной развития резистентности у вредителей и нанести вред окружающей среде.

1. Tomizawa M., Casida J.E. Neonicotinoid insecticide toxicology: Mechanisms of selective action // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2005. V. 45. P. 247–268.
2. Blacquie’re T., Smagghe G., van Gestel C.A.M., Mommaerts V. Neonicotinoids in bees: a review on concentrations, side-effects and risk assessment // Ecotoxicol. 2012. V. 21. P. 973–992.
3. https://www.researchgate.net/publication/325988661_Neonicotinoid_Insecticides_Banned_by_the_European_Union_in_2018_after_Scientific_Studies_Concluded_their_Use_Harm_Honey_Bees
4. Suchail S.V., Guez D., Belzunces L.P. Discrepancy between acute and chronic toxicity induced by imedacloprid and its metabolites in Apis mellifera // Environ. Toxicol. Chem. 2001. V. 20. № 11. P. 2482–2486.
5. Colin M.E., Bonmatin J.M., Moineau I., Gaimon C., Brun S., Vermandere J.P. A method to quantify and analyze the foraging activity of honey bees: relevance to the sublethal effects induced by systemic insecticides // Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2004. V. 47. P.387–395. 
6. Decourtye A., Devillers J. Ecotoxicity of neonicotinoid insecticides to bees // Insect nicotinic acetylcholine receptors, 1st edn / Ed. Thany S.H. N.Y.: Springer, 2010. P.85–95.
7. Гайфуллина Л.Р., Салтыкова Е.С., Николенко А.Г. Действие имидаклоприда на индивидуальную устойчивость медоносной пчелы (Apis mellifera L.) // Агрохимия, 2017, № 2, с. 40–47.
8. «Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов», разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2019 г. М., 2019. 891 с.
9. Силаев А.И., Гришечкина Л.Д., Чурикова В.Г. Эффективность применения инсектофунгицида Престиж для защиты зерновых культур от вредителей и болезней // Аграрный научный журнал, 2019, №7, с. 34-39.
10. Долженко О.В., Кривченко О.А., Киндрат М.В. Кинг Комби для защиты картофеля // Защита и карантин растений, 2017, №9, с. 24-25.