Значение пиретроидов для сельскохозяйственной деятельности

Положительные качества пиретроидов:

• избирательная ядовитость;
• функция изменения каждой из составляющих молекул с одновременным сохранением их действия;
• поддержание на высоком уровне эффективного воздействия инсектицидных препаратов вкупе с малым отрицательным воздействием на рыб;
• наличие основы для разработки препаратов, отравляющих насекомых-вредителей и отпугивающих их.

Искусственные пиретроиды - липофильные соединения, значительная часть дозы удерживается листовой тканью. Попадая в неё в умеренных дозах, она действует по всей толще мякоти листа.

В настоящее время повсеместно использует циперметрин и его изомерические аналоги.

История применения

Сушёные цветки ромашки применялись как средство от насекомых в эпоху Александра Македонского, в Древнем Китае и Средневековой Персии. Старт исследований - 1694 г. Учёные подробно описали растения далматской ромашки. Она как дикорастущий вид произрастала на территории Кавказа и в Далмации, которая впоследствии оказалась районом Югославии.

Учёные пришли к мнению, что цветки части видов ромашки (род Chrysanthemium семейства Asteraceae, представляющий собой сложноцветы) содержат инсектициды. Далматский вид ((Chrysanthemium cinerafolis или Pyrethrum cinerariifolium) считается одной из наиболее сильнодействующих - до 1,5% пиретриновых соединений. Этот вид распространился повсеместно.

Европейские обыватели заметили, что сушёные и размолотые цветки убивали клопов и тараканов, мух и комаров. Они известны более 200 лет назад благодаря армянским торговцам, реализующим их под наименованием “персидский порошок”. далматская ромашка распространилась на территории Японии, Бразилии и США. В 1890 г. в Японии стартовал выпуск палочек и спиралей, которые тлели, а образующийся дым использовался в борьбе против мошкары.В 1938 г. всемирное производство достигло 18 тыс. т. высушенных соцветий ежегодно, 70% этого количества приходилось на Японию.

Ознакомление с химическими свойствами ромашки, которая оказывала губящее воздействие на большинство типичных для потребителя вредителей, началось в 1908 г. В 1920-х гг. химики доказали, что в составе натурального инсектицида, содержащегося в ромашке, имеется радикал циклопропан, благодаря чему пиретрин получил две формулировки. Защитные компоненты пиретрума обладают 6 кетоэфирами на основе хризантемовой и пиретриновой кислот. По структуре эти кислоты схожи между собой, от их содержания зависит действие пиретрума против насекомых вредителей.

В 1930 г. пиретрин был успешно экстрагирован органическими растворителями. Началось воспроизводство препаратов на основе пиретрума - белых, тяжёлых и вязких масел ромашки, не обладающих резким запахом. Они не растворяются в воде и включают в себя 2…90% пиретриновой смеси. Пиретрины применялись преимущественно для устранения колоний мух и комаров, а также других видов шестиногих, уничтожающих продовольственные запасы. Безвредность этих соединений - отравление пиретроидами у людей вызвать было крайне сложно, - не оправдала себя из-за слишком дорогой технологии производства. Нестойкость, быстрая потеря их эффективности действия на насекомых вредителей привели к тому, что их производство вскоре свернули.

Получение пиретроидов возымело новый эффект с 1940-х гг. В 1949 г. учёными получен пиретроидный компонент аллетрин. Ранее, в 1945 г. учёные получили тетраметрин, в 1967 г. - ресметрин. По всему миру - в начале 1970-х гг. - все три вещества обладали свойством быстро утрачивать интенсивность действия на насекомых-вредителей в естественных условиях.

Получение новых пиретроидных соединений стало возможным лишь благодаря дальнейшему изучению их действия. Дальнейшие труды учёных, достигнутые на Роттердамской опытной станции в Англии, позволили получить гораздо более интенсивно действующий на насекомых-вредителей перметрин. Его получение стало возможным из-за внедрения в молекулу пиретрина-1 дихлорвинилциклопропанкарбоксиловой кислоты.

В Советском Союзе учёные впервые приступили к изучению пиретринов в 1977 г. в ВИЗРе.

Воздействие на вредителей

Повышенное липофильное действие пиретринов позволяет им сравнительно быстро проникнуть через хитиновый покров некоторых насекомых. В результате такого воздействия их полчища оперативно и быстро погибают. Пиретрины парализуют насекомых, оказывая воздействие на их нервную систему.

По сравнению с другими инсектицидами, пиретроиды воздействуют на насекомых-вредителей при нескольких градусах тепла, что позволяет использовать данные препараты ранней весной. Согласно другой информации, лучший эффект достигается в умеренно-тёплую погоду (+9…+15).

По сравнению с фосфорорганикой и карбаматными соединениями, пиретрины не убивают скрытно развивающихся насекомых-вредителей. Основная сфера использования пиретринов - от насекомых, поедающих листву сельхозкультур.

Принцип воздействия пиретринов на насекомых

Принцип действия пиретроидов основан на следующих особенностях.

Пиретриновые соединения препятствуют быстрому обмену ионизированного натрия. Поляризация мембран клеток нарушается. Натриевые каналы длительное время остаются открытыми. Ионообмен в отношении кальция существенно замедляется. В результате клетки вырабатывают повышенное количество ацетилхолина в в процессе синаптической проводимости нервных импульсов. Предохраняющее воздействие пиретроидов нового поколения - до 20 дней, ожидание - до 1 месяца.

Пиретрины выраженно воздействуют на чешуе-, дву-, равно- и жесткокрылых насекомых.

Некоторые пиретроиды оказывают акарицидное воздействие. К сильным акарицидным средствам от насекомых-вредителей относятся бифетрин и тау-флювалинат.

Сопротивляемость насекомых к действию пиретринов

Постоянное использование искусственных пиретроидов ведёт к развитию у насекомых иммунитета против их действия. Показатель сопротивляемости - до 10000. Кроссовая и групповая сопротивляемость заключается к появлению устойчивости насекомых не к одному. а к нескольким веществам данной группы. Иммунный ответ насекомых заключается в более выраженном эффекте разотравления, из-за чего пиретрины перестают воздействовать на организмы насекомых так, как это наблюдается в начале их выведения с территории. Решение - в одновременном использовании пиретроидов с другими веществами, подавляющими синтез обезвреживающих пиретроиды ферментов. Вещества, замедляющие биосинтез этих ферментов, названы синергистами.

Использование пиретринов

Пиретрины нашли применение в ряде сельскохозяйственных сфер деятельности.

Фитотоксичность

Пиретрины не являются фитотоксичными соединениями.

В сельском хозяйстве

Исследования предыдущих десятилетий показали, что природные пиретрины слишком слабы, производств их неэффективно. Синтетические пиретроиды не разлагаются под действием света, ультрафиолета, малорастворимы в воде, что позволяет их использовать в тех же дозах в десятки раз эффективнее.

В ЛПХ

Личное подсобное хозяйство - в десятки раз более масштабное по сравнению с загородной дачей. Чтобы обеспечить полную защиту сельхозкультур на всей обрабатываемой территории, используются перметрин, дельтаметрин, циперметрин. альфа-циперметрин, зета-циперметрин и эсфенвалерат.

Токсикологичное действие

Пиретроиды светостойки. На простерилизованной поверхности они не теряют своих свойств до года с момента нанесения. Проницаемость для растений и для почвы - пониженная. Через месяц они почти полностью распадаются на листьях, стеблях и плодах сельхозкультур.

Из-за липофильных свойств пиретроиды не смываются в результате осадков. Распространение пиретроидов с листвы и стеблей растений почти полностью отсутствует. В почве их распространение возможно исключительно благодаря вымыванию и выветриванию её частиц.

Распространение в воде

Благодаря малой растворимости пиретроидов в воде, распространение их с её током существенно ограничено. Вещества, образующиеся при разложении пиретроидов на свету, малоактивны для животных. Млекопитающие и человек устроены таким образом, что попадание незначительного количества пиретроидов в их организмы не повредит им. Несмотря на попадание пиретроидов в жировые ткани и мозг при искусственном их введении, пиретроиды выводятся из организма за месяц, причём удаление их из мозга происходит за неделю и менее. Чем более токсичным является препарат, тем быстрее его вещества выводятся из организма человека.

Для теплокровных

Пиретроиды обладают меньшим отравляющим воздействием, чем инсектициды иных групп. Они мгновенно разлагаются из-за восприимчивости эфирной химической связи. Благодаря эстеразам, осуществляющим гидролиз пиретроидов в печени, все теплокровные животные и человек отличаются укороченным периодом выведения этих соединений из организма.

Накопление пиретроидов в организме не происходит. Дельтаметрин - исключение из данного правила.

Для человека

Пиретроиды проникают в организм человека при дыхании, с пищей и водой и через кожу. Структура молекул пиретроидов подвергается быстрому их распаду.

Воздействие на организм при отравлении

Пиретроиды 1-го типа без цианогруппы приводят к перевозбуждению, тремору, мышечным судорогам. Вещества 2-го типа - с цианогруппой в молекулах - вызывают судороги повышенное выделение слюны, судорожные припадки. Пиретроиды, попавшие в головной мозг, приводят к нарушению синаптической проводимости нервных импульсов, влияют на хемовозбуждаемые ионные каналы, отрицательно действуют на ацетилхолиновые и никотиновые рецепторы и спинальные нейроны.

Острое отравление

Симптомы отравления - головная боль, жжение и зуд на коже лица, головокружение, слабость, повышение температуры до 38,5°С на 3 дня.

Классы опасности

Пиретроиды относятся ко 2 и 3 классам опасности для человека и к 1, 2, 3 - для пчёл.