Избирательная токсичность, Селективность

О явлении избирательной токсичности говорят в медицине и животноводстве, однако чаще всего это понятие находит свое применение в растениеводстве, при определении свойств пестицидов, уничтожающих вредные организмы (бактерии, грибы, насекомые, сорняки и т.д.).

Избирательно токсичное вещество может оказывать действие тремя путями:

• Накапливаться во вредных организмах;
• Взаимодействовать с клеточными структурами, которые имеются только у вредного вида;
• Повреждать какую-нибудь жизненно важную химическую систему для вредного вида и не иметь большого значения для полезного растения.^[2]

Для полезных растений, грибов, насекомых, человека и животных пестициды должны быть малотоксичны. В ряде случаев этого достичь очень трудно из-за схожей природы биохимико-физиологических процессов вредных и полезных организмов, или потому, что вредитель живет внутри защищаемого растения.^[2]

В данном случае избирательная токсичность может определяться особенностями применения токсического действующего вещества, морфологии и поведения организмов, а также процессами проникновения пестицида, его превращения и выведения. Данную токсичность можно частично регулировать приготовлением специальных препаративных форм (микрокапсулированные суспензии, гранулы), направленного применения пестицидов на растения.^[2]

Показатели селективности

Показатель селективности (ПС) или коэффициент избирательности (КИ) характеризуют, соответственно, степень выраженности селективности или избирательности. Показатель селективности определяется отношением среднетоксических доз (ЛД₅₀):

ПС = ЛД₅₀ одного организма / ЛД₅₀ другого организма

Избирательность действия пестицида зависит от величины этого показателя. Во время разработки защитных мероприятий необходимо максимально сохранить энтомофагов, поэтому очень важно знать избирательность широко используемых пестицидов по отношению к наиболее распространенным в агроценозе энтомофагам. Для этого нужно определение отношения ЛД₅₀ энтомофагов к ЛД₅₀ вредителей. Чем больше это отношение превышает единицу, тем более безопасен препарат для энтомофагов.^[3]

Препараты считаются для энтомофагов малоопасными, если они в течение десяти дней уменьшают их численность не выше, чем на 20%, умеренно опасными - на 20 – 50 %, опасными – более, чем на 50 % на протяжении 20 дней.^[3]

Причины избирательности

Причинами избирательности служат биохимические и топографические факторы.

Биохимическая избирательность обусловлена способностью организмов детоксицировать действующее вещество или образовывать с ним неактивные комплексы (конъюганты) до того, как пестицид проникнет к месту действия.^[3]

Например:

• гербицид Атразин (производное симмтриазина) быстро детоксицируется после поступления из почвы в корни кукурузы. Он превращается в гидроксиформу, вследствие чего не проникает в неизменном виде в хлоропласты, где реализуется его токсичность. Только этим обусловлена устойчивость кукурузы к данному препарату;^[3]
• гербициды - производные феноксиуксусной кислоты (2,4-Д), связываясь с белками и некоторыми другими продуктами метаболизма, подвергаются иммобилизации в устойчивых растениях. Образовавшиеся конъюганты остаются в месте нанесения пестицида и не могут достичь меристематических тканей, где проявляется их токсичность;
• инсектицид Малатион является малотоксичным для теплокровных, поскольку в их организме он детоксицируется, превращаясь при этом в водорастворимые продукты, которые выводятся из организма. Но в организме насекомых он окисляется, и при этом образуется продукт еще более токсичный, чем действующее вещество Карбофоса.^[3]

Топографическая избирательность обусловлена тем, что препарат по некоторым причинам не может проникнуть в организм или не попадает на устойчивый объект.^[3]

К примеру:

• устойчивость щитовки к инсектицидам объясняется тем, что она покрыта щитком, через который большинство препаратов не может проникнуть;
• древесница въедливая находится внутри одревесневших тканей, поэтому инсектициды на нее не попадают;
• ягодные кустарники и плодовые деревья имеют устойчивость ко многим гербицидам, потому что их корневая система залегает глубоко, куда гербициды почвенного действия не могут проникнуть.^[3]

Избирательность пестицидов

Избирательная токсичность может определяться особенностями применения токсического действующего вещества, морфологии и поведения организмов, а также процессами проникновения пестицида, его превращения и выведения. Данную токсичность можно частично регулировать приготовлением специальных препаративных форм (микрокапсулированные суспензии, гранулы), направленного применения пестицидов на растения.^[1]

Сравнительно невысокая токсичность для человека некоторых фосфорорганических соединений (метатион, карбофос) обусловлена тем, что в организме млекопитающих эти вещества быстро разрушаются до нетоксичных веществ, а в организме насекомых этот процесс начинается с активации молекулы и идет медленнее.^[1]

Полезные и вредные организмы имеют ряд цитологических различий, которые являются основой избирательности. Например, яды, которые действуют на нервную систему, токсичны для животных, но малотоксичны для растений, у которых ее нет. Вещества, разрушающие хлоропласты, для животных по понятным причинам практически не ядовиты.^[1] Аналогичные примеры есть и при действии лекарственных препаратов на животных и человека. Например, большинство антибиотиков оказывает токсический эффект не только на микроорганизмы, но и на структуры нормальных клеток тела, и только средства из группы пенициллинов действуют исключительно на клеточные стенки бактерий, так как в организме человека и животных нет компонентов такого же строения.

Многие пестициды избирательно токсичны, поскольку воздействуют на биохимические процессы, жизненно важные или специфичные только для определенных организмов. К примеру, гербициды – производные мочевины и триазина и тиокарбонаты - малотоксичны для теплокровных животных и человека, поскольку избирательно нарушают процесс фотосинтеза, который присущ только растениям. Фосфорорганические соединения (инсектициды и акарициды) не угнетают развития и роста растений, так как действуют на процессы синаптической передачи нервных импульсов, которые растениям не присущи.^[1]

Избирательность гербицидов

Для характеристики избирательного действия гербицидов применяют показатель селективности и индекс селективности.^[2]

Показатель селективности представляет собой отношение показателя фитотоксичности одного препарата для разных видов растений. По нему можно установить, во сколько раз токсичность препарата больше для одного вида растения, чем для какого-то другого. Из двух сравниваемых объектов за первый принимается тот, у которого показатель больше, поэтому, чем сильнее показатель селективности превышает единицу, тем большей избирательностью характеризуется данный гербицид.^[1][2]

Индекс селективности (ИС) - это отношение дозы, при использовании которой урожай снижается лишь незначительно, к дозе, уничтожающей большую часть сорных растений. Иными словами, эта величина показывает, во сколько раз доза, вызывающая достаточное снижение засоренности, меньше, чем доза, токсически действующая на культурные растения. Достаточно избирательным может быть признан препарат, который, поражая 80 и более процентов сорняков, не уничтожает или слабо угнетает (не больше 20 %) культурные растения.

Отношение доз, вызывающих 20%-ное снижение урожая культурных растений и 80%-ную гибель сорняков, условно принимают за единицу. Следовательно, чем больше единицы ЕС, тем более высокой избирательностью характеризуется гербицид. Пользуясь понятием ИС, можно характеризовать, насколько избирательность одного препарата больше или меньше избирательности другого.^[2]