Инсектициды
Инсектици́ды (от лат. insectum – насекомое и caedere – убивать), вещества химического или биологического происхождения, применяемые для борьбы с насекомыми-вредителями. Одна из основных групп пестицидов.
Инсектициды широко используют:
для защиты от насекомых – вредителей сельскохозяйственных и лесных растений;
защиты от насекомых – вредителей сырья и пищевой продукции;
борьбы с насекомыми – переносчиками болезней человека и животных;
борьбы с насекомыми, вредящими в жилищах;
защиты от насекомых – вредителей различных материалов (шерсти, кожи, меха, древесины и т. п.), книг, произведений искусства, биологических коллекций и т. д.
Исторический очерк
Применение различных веществ с инсектицидными свойствами началось в древности. Шумеры за 2,5 тыс. лет до н. э. применяли серу, окуривая ею запасы зерна, чтобы защитить их от насекомых. В Римской империи и Древней Греции для защиты посевов от насекомых-вредителей применяли серу, золу, а также растительные масла и настои. Начиная с 9 в. в Китае и к 15 в. в Европе для защиты посевов от вредителей применяли соединения мышьяка. В 17 в. в Европе в качестве средства защиты от вредителей стали использовать сульфат никотина, получаемый из листьев табака. Около 1000 г. до н. э. в Китае для борьбы со вшами использовали порошок (известный сейчас как пиретрин), получаемый из цветков некоторых растений семейства астровых. Позднее его под названием «Персидский порошок» производили и широко использовали на Ближнем Востоке для борьбы с кровососущими насекомыми. В Европе пиретрин получил распространение в 19 в. [в основном производился из пижмы цинерариелистной (Tanacetum cinerariifolium)], как и другой ботанический инсектицид – ротенон, получаемый из некоторых тропических растений семейства бобовых.
Более широко инсектициды стали применять в конце 19 – 1-й половине 20 вв.; также в это время развивалось производство различного оборудования и техники для применения химических средств защиты растений. При этом многие инсектициды были высокотоксичными для человека. Так, в Российской империи, РСФСР и СССР в 1-й половине 20 в. для борьбы с вредными насекомыми применяли парижскую зелень [смешанный ацетат-арсенит меди (II)], арсенит натрия, арсенит кальция, арсенат кальция, джипсин (арсенат свинца), фтористый натрий, кремнефтористый барий, сулему [хлорид ртути (II)], нафтеновое мыло, нефтяные минеральные масла, никотин, анабазин и другие препараты.
В конце 1940-х гг. широкое распространение в качестве инсектицида для борьбы с комарами – переносчиками малярии и защиты растений от вредителей получил хлорорганический препарат ДДТ. Его активно применяли около 30 лет, однако в конце 1960-х гг. объёмы производства и применения инсектицида стали сокращаться из-за развития резистентности у насекомых-вредителей, значительного накопления остаточных количеств препарата в экосистемах и негативного влияния на здоровье человека. С конца 1960-х гг. разные страны стали запрещать его использование, однако в ряде государств для борьбы с вредителями растений ДДТ применяли до начала 1980-х гг., а для борьбы с переносчиками малярии и лейшманиоза – и в начале 21 в. С начала 1950-х гг. широко стали применять другой хлорорганический инсектицид – ГХЦГ (гексахлоран), который производили около 50 лет.
Постоянная угроза развития резистентности у насекомых-вредителей к большинству существующих инсектицидов вызывает необходимость разработки новых действующих веществ (д. в.) и классов инсектицидов. Так, в 1950–1970-х гг. были синтезированы новые д. в. инсектицидов – фосфорорганические, синтетические пиретроиды, карбаматы, в 1980–1990-х гг. – неоникотиноиды. Среди самых новых д. в. инсектицидов, появившихся в 21 в., выделяют некоторые неоникотиноиды, диамиды, квинолины, бутенолиды, мезоионные соединения и др.; только с 2010 по 2020 гг. в мире было синтезировано и зарегистрировано более 30 новых д. в. инсектицидов.
В 1984 г. был создан Международный комитет по предотвращению развития резистентности к инсектицидам (Insecticide Resistance Action Committee, IRAC), который разрабатывает и координирует антирезистентные стратегии применения инсектицидов против насекомых-вредителей с учётом механизмов их действия. На международном уровне вопросы применения инсектицидов для защиты растений от вредителей координирует ФАО, а для борьбы с переносчиками опасных инфекционных заболеваний – ВОЗ.
Классификация инсектицидов
Ассортимент инсектицидов обширен, в связи с чем их классифицируют по нескольким параметрам.
В зависимости от стадии насекомого, на которую действует инсектицид, препараты подразделяют:
на овициды (действуют против стадии яйца);
ларвициды (действуют против личинок);
имагоциды (действуют против имаго).
Многие современные инсектициды обладают и акарицидными (т. е. убивающими клещей) свойствами – такие препараты называют инсектоакарицидами.
По способу проникновения в организм насекомого инсектициды разделяют:
на кишечные – поступающие в организм с пищей;
контактные – проникающие через покровы тела;
фумиганты, или дыхательные инсектициды, – проникающие в организм вредителя через дыхательную систему;
системные – поступающие в растение через корневую систему или надземные органы, перемещающиеся в них с током веществ и вызывающие гибель вредителей при питании растением.
Большинство современных химических инсектицидов и инсектоакарицидов обладают контактным и кишечным действием, некоторые – одновременно и системным действием.
Современные инсектициды выпускают в виде препаратов, которые состоят:
из д. в. – биологически активной части препарата, использование которой приводит к воздействию на целевой вид насекомого. Также выпускают двухкомпонентные (бинарные) инсектициды, имеющие в своём составе два д. в., как правило принадлежащих к разным классам, а также трёх- и четырёхкомпонентные. В качестве д. в. инсектицидов наиболее часто используют синтетические органические соединения;
инертных наполнителей;
вспомогательных веществ (поверхностно-активных веществ, прилипателей, стабилизаторов, нейтрализаторов и других добавок), которые улучшают физико-химические свойства препаратов и качество рабочих составов.
Инсектициды выпускают в различных препаративных формах. Наиболее распространёнными среди них являются водно-диспергируемые гранулы, водный раствор, водорастворимые гранулы, водорастворимый концентрат, водорастворимый порошок, гранулы, концентрат суспензии, концентрат эмульсии, микроэмульсия, минерально-масляная эмульсия, смачивающийся порошок, таблетки и др.
Каждая препаративная форма предназначена для определённого способа применения. Большинство форм препаратов применяют путём опрыскивания – при разведении водой они образуют соответствующие рабочие растворы (суспензии, эмульсии, истинные растворы).
В РФ пестициды, в том числе инсектициды, разделены по 4 классам опасности для человека и теплокровных животных:
1 класс – чрезвычайно опасные;
2 класс – опасные;
3 класс – умеренно опасные;
4 класс – малоопасные.
Мерой токсичности является доза. В гигиенической классификации пестицидов по токсичности используют летальную дозу (ЛД50), вызывающую гибель 50 % подопытных объектов (кролики, крысы, мыши и другие лабораторные животные). В классификацию включены показатели токсичности (ЛД50) при оральном, накожном и ингаляционном воздействии, критерии кумулятивного, аллергенного, тератогенного, эмбриотоксического, репродуктивного, мутагенного, канцерогенного действия и стойкости в почве.
Для пчёл выделяют 3 класса опасности:
1 класс – высокоопасные;
2 класс – среднеоопасные;
3 класс – малоопасные.
В зависимости от класса опасности для пчёл соблюдают соответствующие экологические регламенты применения инсектицидов: время проведения обработки, скорость ветра, при которой можно проводить обработку, размеры погранично-защитной зоны и время ограничения лёта пчёл. Так, при применении высокоопасных инсектицидов время ограничения лёта пчёл составляет не менее 4–6 сут, а малоопасных – не менее 20–24 ч.
Основные классы действующих веществ инсектицидов
Инсектициды характеризуются различными механизмами действия. Большинство современных инсектицидов воздействуют на нервную систему насекомого, препятствуя прохождению нервного импульса. Так, д. в. фосфорорганических инсектицидов (всего их синтезировано порядка 65) ингибируют фермент ацетилхолинэстеразу, разрушающий ацетилхолин, – при блокировании данного фермента ацетилхолин не разрушается и передача нервного импульса в организме насекомого идёт непрерывно. При поступлении фосфорорганического инсектицида в организм насекомого резко возрастает возбудимость, нарушаются функции различных органов. Инсектицид вызывает судорожную активность мышц, затем наступает паралич, приводящий к гибели. Такой же механизм действия имеют инсектициды из класса карбаматов, поэтому при применении препаратов из этих двух классов возможно возникновение перекрёстной резистентности у вредителей.
По состоянию на 2023 г. Международный комитет по предотвращению развития резистентности к инсектицидам выделяет 36 механизмов действия инсектицидов, объединённых в 5 групп в зависимости от группы органов и физиологических процессов, на которые оказывает влияние данное действующее вещество:
Нервно-мышечная деятельность.
Рост и развитие.
Средний отдел кишечника.
Действующее вещество с неизвестным или неспецифичным механизмом действия.
Для предотвращения появления устойчивости вредных насекомых к применяемым инсектицидам необходимо чередовать использование препаратов, принадлежащих к разным химическим классам и имеющим разный механизм действия. Так, по состоянию на июнь 2023 г. для яблонной плодожорки известно 196 случаев возникновения резистентности к инсектицидам, а для колорадского жука – 306 случаев.
Химические инсектициды
Химические инсектициды представлены неорганическими и органическими соединениями. Применение инсектицидов этих групп против вредных насекомых является основой химического метода защиты растений и борьбы с насекомыми – переносчиками инфекционных заболеваний. Ныне наиболее широко используют синтетические органические инсектициды: фосфорорганические соединения, карбаматы, синтетические пиретроиды, неоникотиноиды и др. В целом объём применения химических инсектицидов на два порядка больше биологических.
Одна из широко применяемых групп синтетических инсектицидов – фосфорорганические соединения (ФОС) – препараты на основе диметоата, хлорпирифоса, малатиона, пиримифос-метила, диазинона и др. Фосфорорганические инсектициды вызывают быструю гибель вредителей, нарушая передачу нервного импульса, обладают контактно-кишечным (некоторые – и системным) инсектицидно-акарицидным действием, селективность (в отношении полезных и нецелевых видов насекомых) выражена слабо.
Карбаматы (метомил, карбофуран и др.) – инсектоакарициды с контактным, кишечным и фумигационным действием, некоторые проявляют системные свойства в растениях. Их применяют в сельском хозяйстве, при дезинсекции в рамках ветеринарных и санитарно-эпидемиологических мероприятий. Механизм действия карбаматов аналогичен ФОС, но в отличие от них реакция связывания ацетилхолинэстеразы карбаматами обратима.
Синтетические пиретроиды (дельтаметрин, циперметрин, альфа-циперметрин, бета-циперметрин, зета-циперметрин, лямбда-цигалотрин, бифентрин, тау-флювалинат, фенвалерат, эсфенвалерат и др.) – синтетические аналоги пиретрина, характеризуются низкими нормами расхода (от нескольких грамм д. в. на 1 га), относительно низкой токсичностью для теплокровных животных и отсутствием фитотоксичности, действием при низких положительных температурах, невысокой стойкостью в окружающей среде, сравнительно высокой селективностью. Препараты этой группы широко применяют для борьбы с насекомыми-вредителями в сельском и лесном хозяйстве, при дезинсекции в рамках ветеринарных и санитарно-эпидемиологических мероприятий. Механизм токсического действия пиретроидов связан с нарушением проведения нервного импульса. Все пиретроиды являются инсектицидами контактно-кишечного действия, акарицидное действие выражено слабо.
Неоникотиноиды (тиаметоксам, имидаклоприд, ацетамиприд, тиаклоприд, клотианидин и др.) – синтетические аналоги никотина, обладают системным и контактно-кишечным действием, что особенно важно при уничтожении скрытноживущих вредителей и вредителей, имеющих непроницаемые для контактных препаратов защитные покровы. Неоникотиноиды оказывают воздействие на центральную нервную систему насекомых на стадии никотиновых ацетилхолиновых рецепторов, приводя к резкому повышению возбудимости и гибели. Эти препараты характеризуются высокой биологической активностью, избирательностью действия, умеренной стойкостью в окружающей среде. Не обладают акарицидным действием. Большинство неоникотиноидов умеренно опасны для человека и высокоопасны для пчёл.
Препараты гормонального действия (дифлубензурон, люфенурон, бупрофезин и др.) – синтетические аналоги ювенильных гормонов насекомых, регулирующих их развитие на преимагинальных стадиях. Отличаются очень низкой токсичностью для теплокровных животных, поскольку их эндокринная система очень сильно отличается от таковой у членистоногих. Ингибируя синтез хитина, они вызывают необратимые изменения гормонального баланса в организме насекомых, нарушая их эмбриональное и преимагинальное развитие. Преимуществом данных препаратов является высокая селективность – например, феноксикарб действует только на чешуекрылых, малоопасен для пчёл и других полезных насекомых. Обладают выраженным овицидным и ларвицидным действием. Инсектициды этой группы разрешены для обработки городских зелёных насаждений.
Препараты на основе вазелинового масла производят на основе сырья, получаемого при переработке нефти. Препарат обволакивает тонкой плёнкой различные стадии насекомых и клещей, проникает в дыхальца насекомых и закупоривает их. В результате образуются устойчивые оболочки, препятствующие обмену веществ в теле насекомого, нарушая газообмен, что приводит к гибели. Наиболее часто их применяют перед началом вегетации в плодовых садах и ягодниках, для снижения численности перезимовавших вредителей.
Биологические инсектициды
Применение биоинсектицидов (бактериальных, грибных, вирусных и др.), производимых на основе микроорганизмов, является элементом биологического метода контроля вредных насекомых. Наиболее широко применяют биологические инсектициды на основе энтомопатогенных бактерий, грибов, вирусов, а также препараты на основе метаболитов микроорганизмов. К биоинсектицидам также относят препараты растительного происхождения и препараты на основе энтомопатогенных нематод. Большинство биоинсектицидов разрешены к применению в системах органического земледелия.
Среди бактериальных инсектицидов наиболее широко используют препараты на основе различных штаммов энтомопатогенной бактерии Bacillus thuringiensis. Это препараты кишечного действия, они эффективны против гусениц многих видов бабочек, ложногусениц пилильщиков, некоторых видов жуков (колорадский жук и др.), а также паутинных клещей. Бактерии и продуцируемые ими кристаллические токсины поражают клетки среднего отдела кишечника, в результате нарушается его целостность; содержимое кишечника попадает в гемолимфу, вызывая септицемию и приводя к гибели насекомых.
К числу грибных инсектицидов относят препараты на основе энтомопатогенных грибов Beauveria bassiana, Lecanicillim lecanii и Metarhizium anisopliae. Грибы проникают в тело насекомых через кутикулу с помощью механического давления и комплекса разрушающих кутикулу ферментов. Могут заражать все стадии развития насекомых. Так, конидии гриба Beauveria bassiana, попав на тело насекомого, прилипают к кутикуле и выделяют ферменты, которые растворяют кутикулу; гифы прорастают в полость тела. Выделяемые грибом в процессе развития токсины приводят к гибели насекомого. Погибшие насекомые уменьшаются в размерах, покрываются густым ватообразным или порошкообразным мицелием; формируемые конидии могут заражать других насекомых.
Энтомопатогенные вирусы и вирусные инсектициды на их основе обладают высокой селективностью и безопасны для энтомофагов и опылителей. Например, препараты на основе вируса гранулёза яблонной плодожорки вызывают гибель только гусениц этого вредителя. Это препараты кишечного действия: вирусные частицы попадают в средний отдел кишечника насекомого вместе с пищей; здесь под влиянием щелочной среды их белковая оболочка разрушается и вирионы поражают клетки эпителия кишечника, а затем проникают в полость тела, распространяясь в гемолимфе и поражая клетки других органов.
Некоторые инсектициды (авермектины и спиосины) не содержат в своём составе живых микроорганизмов, а состоят из продуктов их жизнедеятельности, токсичных для насекомых-вредителей; они также могут быть отнесены к биоинсектицидам.
Авермектины, продуцируемые почвенными актиномицетами Streptomyces avermitilis (аверсектин С, абамектин, авертин-N) эффективны против гусениц, бабочек, трипсов, тлей, а также паутинных клещей. Поступая в организм беспозвоночных контактно или через кишечник, авермектины стимулируют предсинаптическое выделение гамма-аминомасляной кислоты, которая является нейромедиатором. Соединяясь с постсинаптическими рецепторами, авермектины нарушают передачу нервных импульсов. Авермектины – инсектоакарициды контактно-кишечного действия, обладающие глубинным эффектом.
Спиносины выделены из актиномицетов Saccharopolyspora spinosa. Препараты этой группы обладают высокой биологической активностью. Механизм токсического действия обусловлен блокированием постсинаптических холинэргических рецепторов, чувствительных к никотину, а также стимуляцией гамма-аминомасляной кислоты, которая активирует хлорзависимые ионные каналы. Инсектициды этой химической группы обладают кишечным, контактным и глубинным действием.
Особенности применения инсектицидов
Основными современными способами применения инсектицидов являются:
опрыскивание (наземное и авиаопрыскивание);
аэрозольные обработки – применяются как для защиты сельскохозяйственных и лесных растений от вредителей, так и для борьбы с переносчиками инфекционных болезней;
внесение инсектицидов в почву или на её поверхность;
фумигация;
инъекции под кору и внутрь стволов деревьев.
Для обработки растений, почвы, водоёмов используют опрыскиватели и аэрозольные генераторы различной конструкции, для обработки семян – протравливатели. 
Внутристволовые инъекции инсектицидами.Для защиты сельскохозяйственных животных от кровососущих насекомых применяют опыливание и опрыскивание инсектицидами, купание в проплывных ваннах с раствором препарата, домашних животных защищают при помощи специальных ошейников, содержащих инсектицид, растворов и т. д. Для борьбы с вредными насекомыми в жилищах применяют аэрозоли, фумигаторы, карандаши и другие препаративные формы, главным образом на основе синтетических пиретроидов.
Все разрешённые к применению в РФ инсектициды проходят процедуру государственной регистрации. К использованию для защиты растений от вредителей допускаются только инсектициды, включённые в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению на территории РФ в текущем году (каталог актуализируется ежегодно, несколько раз в течение года), в котором установлены регламенты их безопасного применения. Инсектицидные препараты, применяемые в ветеринарии, включают в Государственный реестр лекарственных средств для ветеринарного применения. На дезинсекционные средства для применения в быту, в лечебно-профилактических учреждениях и на других объектах для обеспечения безопасности и здоровья людей выдаётся свидетельство о государственной регистрации; информация о нём вносится в Реестр свидетельств о государственной регистрации.
В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации № 450 от 12 июня 2008 г. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ведёт Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению на территории РФ. Применение всех пестицидов, включая инсектициды, регламентируется Федеральным законом от 19 июля 1997 г. № 109-ФЗ «О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами». На основе указанного каталога издают печатные и электронные справочники и списки пестицидов, имеющие идентичное содержание. По состоянию на июнь 2023 г. в РФ для защиты растений от вредителей разрешены к применению около 150 д. в. инсектицидов или их комбинаций, на основе которых зарегистрировано приблизительно 450 инсектицидных препаратов.
Для всех инсектицидов, внесённых в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению на территории РФ, указаны д. в. и его содержание, торговое наименование, препаративная форма, регистрант, номер государственной регистрации и дата окончания срока государственной регистрации, ограничения по применению, установлены регламенты применения (нормы применения препарата, нормы расхода рабочей жидкости, сельскохозяйственные и лесные культуры и перечень вредителей, для защиты от которых разрешён данный инсектицид, технологии применения, сроки последней обработки до уборки урожая, максимальная кратность обработок за сезон, сроки выхода для проведения ручных и механизированных работ на обработанном участке).
Для всех препаратов указаны 2 класса опасности в виде дроби; в числителе – для человека и теплокровных животных, в знаменателе – для пчёл. Так, для большинства инсектицидов на основе Bacillus thurigiensis классы опасности указаны как 4/3 – препарат малоопасен для человека и пчёл, а для большинства инсектицидов на основе альфа-циперметрина – 3/1: умеренно опасный для человека и высокоопасный для пчёл.
Все работы, связанные с применением инсектицидов, как и других пестицидов, должны осуществляться с использованием индивидуальных средств защиты (респиратор, очки, перчатки, спецодежда). Меры предосторожности необходимо также соблюдать при транспортировке и хранении пестицидов.
Преимущества и недостатки применения инсектицидов
Применение химических инсектицидов является основным методом контроля численности насекомых-вредителей. Химический метод характеризуется высокой эффективностью, производительностью, скоростью действия и является экономически выгодным. Химические инсектициды удобно хранить и транспортировать. Их применение позволяет механизировать работы по защите растений и борьбе с переносчиками болезней.
Основные недостатки химического метода связаны с опасностью большинства инсектицидов для полезных насекомых, других животных и человека, быстрым развитием резистентности вредных насекомых к применяемым препаратам, накоплении остаточных количеств инсектицидов или их метаболитов в получаемой продукции, пищевых цепях и окружающей среде. В связи с этим химический метод постоянно совершенствуется: опасные инсектициды заменяют на малоопасные, стойкие в окружающей среде – на быстро разлагающиеся, совершенствуются технологии их применения.
Применение инсектицидов в агроэкосистемах экономически и экологически обосновано только при превышении вредителями пороговой численности (т. н. экономический порог вредоносности), поэтому в интегрированных системах защиты растений решение о применении инсектицидов принимают на основе данных фитосанитарного мониторинга. Например, применение инсектицидов против колорадского жука на картофеле целесообразно при наличии 5 % и более заселённых жуками кустов в фазе всходов или численности 10–20 личинок на куст при заселении 5–10 % растений в фазы бутонизации – начала цветения.
Повысить эффективность и снизить опасность применения инсектицидов позволяют:
использование машин для мало- и ультрамалообъёмного опрыскивания;
использование беспилотных летательных аппаратов для точечного внесения инсектицидов;
чередование препаратов из разных классов с разным механизмом действия для исключения устойчивости к пестицидам;
применение краевых обработок участков;
внесение инсектицидов совместно с посевом семян;
использование инъекций для защиты отдельных деревьев.
Организация и научное обоснование применения инсектицидов в РФ
В России на государственном уровне координацию применения инсектицидов и других пестицидов для защиты сельскохозяйственных растений в целом обеспечивают Департамент растениеводства, механизации, химизации и защиты растений Министерства сельского хозяйства РФ и Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский сельскохозяйственный центр». Применение инсектицидов против вредителей леса координирует Федеральное агентство лесного хозяйства; обработки в лесах проводят на основе результатов Государственного лесопатологического мониторинга, осуществляемого Федеральным бюджетным учреждением «Рослесозащита». Федеральный государственный контроль (надзор) в области безопасного обращения с пестицидами и агрохимикатами на территории РФ и в пунктах пропуска через государственную границу осуществляет Россельхознадзор. Научные основы применения инсектицидов для защиты растений от вредителей разрабатывают Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений», Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт химических средств защиты растений», Федеральное государственное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений», Федеральное бюджетное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства», другие отраслевые НИИ, профильные кафедры аграрных и лесотехнических вузов. В России также действует Российский союз производителей химических средств защиты растений. Вопросами безопасного применения инсектицидов и их использования против переносчиков болезней человека и животных занимаются Институт дезинфектологии Федеральное бюджетное учреждение науки «Федеральный научный центр гигиены имени Ф. Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, другие подразделения Роспотребнадзора, профильные кафедры медицинских и ветеринарных вузов и научные организации.
Статистика
Применение всех групп пестицидов в 2020 г. в мире составило около 2,66 млн т, а применение инсектицидов – около 434 тыс. т, т. е. порядка 16 % от общего объёма. Объём применения инсектицидов для защиты растений от вредителей в России в 2020, 2021 и 2022 гг. составил 5,1, 5,2 и 5,3 тыс. т соответственно (7,5–8 % от общего количества применяемых в стране пестицидов). Ежегодно инсектицидами против насекомых – вредителей растений в РФ обрабатывают порядка 25 млн га.