Substancja chemiczna owadobójcza

Insektycyd, każda toksyczna substancja stosowana do zabijania owadów. Substancje takie stosuje się przede wszystkim do zwalczania szkodników, które atakują rośliny uprawne lub do eliminacji owadów przenoszących choroby na określonych obszarach.

Środki owadobójcze można klasyfikować na kilka sposobów, na podstawie ich chemii, działania toksykologicznego lub sposobu przenikania. W tym drugim schemacie są one klasyfikowane według tego, czy wpływają na spożycie (trucizny żołądkowe), wdychanie (fumiganty), czy po penetracji osłony ciała (trucizny kontaktowe). Jednak większość syntetycznych insektycydów przenika przez wszystkie trzy z tych szlaków, a zatem lepiej je od siebie odróżnić dzięki ich podstawowej chemii. Oprócz związków syntetycznych, niektóre związki organiczne występujące naturalnie w roślinach są użytecznymi środkami owadobójczymi, podobnie jak niektóre związki nieorganiczne; niektóre z nich są dozwolone w rolnictwie ekologicznym. Większość środków owadobójczych opryskuje się lub opyla rośliny i inne powierzchnie trawersowane lub odżywiane przez owady.

Tryby penetracji

Trucizny żołądkowe są toksyczne tylko po spożyciu przez usta i są najbardziej przydatne przeciwko owadom, które mają gryzące lub żujące części ust, takie jak gąsienice, chrząszcze i koniki polne. Głównymi truciznami żołądkowymi są arszenik - na przykład zielony Paryż (miedziany acetoarsenit), arsenian ołowiu i arsenian wapnia; oraz związki fluoru, w tym fluorek sodu i kriolit. Stosuje się je w postaci aerozoli lub pyłów na liście i łodygi roślin zjadanych przez docelowe owady. Trucizny żołądkowe były stopniowo zastępowane syntetycznymi insektycydami, które są mniej niebezpieczne dla ludzi i innych ssaków.

Trucizny kontaktowe przenikają przez skórę szkodnika i są stosowane przeciwko stawonogom, takim jak mszyce, które przebijają powierzchnię rośliny i wysysają soki. Kontaktowe środki owadobójcze można podzielić na dwie główne grupy: związki występujące naturalnie i syntetyczne związki organiczne. Naturalnie występujące insektycydy kontaktowe obejmują nikotynę opracowaną z tytoniu; złocień, uzyskany z kwiatów Chrysanthemum cinerariaefolium i Tanacetum coccineum; rotenon, z korzeni gatunków Derris i pokrewnych roślin; i oleje z ropy naftowej. Chociaż związki te pierwotnie pochodziły głównie z ekstraktów roślinnych, zsyntetyzowano środki toksyczne niektórych z nich (np. Pyretryn). Naturalne środki owadobójcze są zwykle krótkotrwałe dla roślin i nie mogą zapewnić ochrony przed długotrwałymi inwazjami. Z wyjątkiem złocienia, zostały one w dużej mierze zastąpione nowszymi syntetycznymi organicznymi środkami owadobójczymi.

Fumiganty to toksyczne związki, które dostają się do układu oddechowego owada przez jego spirale lub otwory oddechowe. Obejmują one takie chemikalia, jak cyjanowodór, naftalen, nikotyna i bromek metylu i są stosowane głównie do zabijania owadów szkodników z przechowywanych produktów lub do fumigacji materiału szkółkarskiego.

Syntetyczne środki owadobójcze

Syntetyczne insektycydy kontaktowe są obecnie głównymi środkami kontroli owadów. Zasadniczo łatwo penetrują owady i są toksyczne dla wielu gatunków. Głównymi grupami syntetycznymi są chlorowane węglowodory, fosforany organiczne (fosforany organiczne) i karbaminiany.

Chlorowane węglowodory

Chlorowane węglowodory zostały opracowane w latach 40. XX wieku po odkryciu (1939) owadobójczych właściwości DDT. Inne przykłady tej serii to BHC, lindan, chlorobenzilan, metoksychlor i cyklodieny (które obejmują aldrinę, dieldrynę, chlordan, heptachlor i endrynę). Niektóre z tych związków są dość stabilne i mają długie działanie resztkowe; są zatem szczególnie cenne tam, gdzie wymagana jest ochrona przez długi czas. Ich toksyczne działanie nie jest w pełni zrozumiałe, ale wiadomo, że zakłócają układ nerwowy. Wiele z tych insektycydów zostało zakazanych ze względu na ich szkodliwy wpływ na środowisko.

Fosforany organiczne

Organofosforany są obecnie największą i najbardziej wszechstronną klasą środków owadobójczych. Dwa szeroko stosowane związki w tej klasie to paration i malation; inne to Diazinon, naled, metylation paration i dichlorvos. Są szczególnie skuteczne przeciwko owadom ssącym, takim jak mszyce i roztocza, które żywią się sokami roślinnymi. Absorpcję chemikaliów do rośliny osiąga się albo przez spryskiwanie liści, albo przez zastosowanie roztworów impregnowanych chemikaliami w glebie, tak aby pobieranie odbywało się przez korzenie. Fosforany organiczne zwykle mają niewielkie działanie resztkowe i dlatego są ważne, gdy tolerancje resztkowe ograniczają wybór środków owadobójczych. Są na ogół znacznie bardziej toksyczne niż chlorowane węglowodory. Organofosforany zabijają owady, hamując enzym cholinoesterazę, która jest niezbędna w funkcjonowaniu układu nerwowego.

Karbaminiany

Karbaminiany to grupa środków owadobójczych, która obejmuje takie związki jak karbamyl, metomyl i karbofuran. Są szybko detoksykowane i usuwane z tkanek zwierzęcych. Uważa się, że ich toksyczność wynika z mechanizmu nieco podobnego do mechanizmu dla fosforanów organicznych.

Zanieczyszczenie środowiska i odporność

Pojawienie się syntetycznych środków owadobójczych w połowie XX wieku sprawiło, że zwalczanie owadów i innych szkodników stawonogów jest znacznie bardziej skuteczne, a takie chemikalia pozostają niezbędne we współczesnym rolnictwie, pomimo ich wad środowiskowych. Zapobiegając utracie plonów, podnosząc jakość produktów i obniżając koszty uprawy, nowoczesne środki owadobójcze zwiększyły plony nawet o 50 procent w niektórych regionach świata w latach 1945–65. Odgrywają również ważną rolę w poprawie zdrowia ludzi i zwierząt domowych; malaria, żółta febra i tyfus, wśród innych chorób zakaźnych, zostały znacznie zmniejszone w wielu regionach świata dzięki ich stosowaniu.

Jednak stosowanie środków owadobójczych spowodowało również kilka poważnych problemów, w tym przede wszystkim skażenie środowiska i rozwój odporności gatunków szkodników. Ponieważ insektycydy są trującymi związkami, mogą one niekorzystnie wpływać na inne organizmy oprócz szkodliwych owadów. Nagromadzenie niektórych insektycydów w środowisku może w rzeczywistości stanowić poważne zagrożenie zarówno dla dzikiej przyrody, jak i ludzi. Wiele środków owadobójczych jest krótkotrwałych lub jest metabolizowanych przez zwierzęta, które je spożywają, ale niektóre są trwałe, a po zastosowaniu w dużych ilościach przenikają do środowiska. Po zastosowaniu środka owadobójczego większość z nich dociera do gleby, a wody gruntowe mogą zostać zanieczyszczone w wyniku bezpośredniego zastosowania lub spływu z leczonych obszarów. Głównymi zanieczyszczeniami gleby są chlorowane węglowodory, takie jak DDT, aldrin, dieldrin, heptachlor i BHC. Dzięki wielokrotnym opryskom te chemikalia mogą gromadzić się w glebie w zaskakująco dużych ilościach (10–112 kilogramów na hektar [10–100 funtów na akr]), a ich wpływ na dziką przyrodę jest znacznie zwiększony, gdy stają się związane z łańcuchami pokarmowymi. Stabilność DDT i jego krewnych prowadzi do ich kumulacji w tkankach ciała owadów, które stanowią dietę innych zwierząt powyżej łańcucha pokarmowego, z toksycznym działaniem na te ostatnie. Ptaki drapieżne, takie jak orły, jastrzębie i sokoły, są zwykle najciężej dotknięte, a poważne spadki ich populacji zostały przypisane skutkom DDT i jego krewnych. W związku z tym stosowanie takich chemikaliów zaczęło być ograniczane w latach 60. XX wieku i zakazane w latach 70. w wielu krajach.

Od czasu do czasu zdarzają się również przypadki zatrucia ludzi środkami owadobójczymi, a stosowanie jednego wspólnego fosforanu organicznego, parationu, zostało drastycznie ograniczone w Stanach Zjednoczonych w 1991 r. Z powodu jego toksycznego wpływu na robotników rolnych, którzy byli bezpośrednio na niego narażeni.

Innym problemem związanym ze środkami owadobójczymi jest tendencja niektórych docelowych populacji owadów do rozwijania odporności, gdy ich podatni członkowie są zabijani, a te oporne szczepy, które przeżywają, rozmnażają się, ostatecznie być może tworząc większość populacji. Odporność oznacza wcześniej wrażliwą populację owadów, której nie można już kontrolować pestycydem w normalnie zalecanych dawkach. Setki gatunków szkodliwych owadów uzyskało odporność na różne syntetyczne pestycydy organiczne, a szczepy, które stają się odporne na jeden środek owadobójczy, mogą być również odporne na drugi, który działa podobnie jak pierwszy. Po rozwinięciu się odporności ma tendencję do utrzymywania się pod nieobecność pestycydu przez różne okresy czasu, w zależności od rodzaju odporności i gatunku szkodnika.

Środki owadobójcze mogą również sprzyjać rozwojowi szkodliwych populacji owadów, eliminując naturalnych wrogów, którzy wcześniej ich trzymali w ryzach. Niespecyficzny charakter chemikaliów o szerokim spektrum działania sprawia, że ​​bardziej prawdopodobne jest, że będą miały tak niezamierzony wpływ na liczebność szkodliwych i pożytecznych owadów.

Ze względu na problemy związane z intensywnym stosowaniem niektórych chemicznych środków owadobójczych, obecna praktyka zwalczania owadów łączy ich stosowanie z metodami biologicznymi w podejściu zwanym kontrolą zintegrowaną. W tym podejściu minimalne użycie środka owadobójczego można połączyć z użyciem odmian roślin odpornych na szkodniki; stosowanie metod uprawy, które hamują rozprzestrzenianie się szkodników; uwalnianie organizmów będących drapieżnikami lub pasożytami gatunków szkodników; oraz zakłócenie reprodukcji szkodników przez uwolnienie sterylizowanych szkodników.