Ochrana rostlin
Různé strategie ochrany r K rostlin • r stratégové produkují • K stratégové rozsáhlé, silné jedy ale v malém klimaxové porosty množství nemohou se schovat • najde li se druh, který • méně účinné jedy ale je odbourá snadno se ve velkém množství specializuje (lze si kousnout ale je obtížné sníst hodně) • ale izolované populace brání jeho přemnožení
Intergrovaná ochrana rostlin • Nastavení podmínek které podporují obranu rostlin a přirozené nepřátele a omezují škůdce (mikroklima, výživa, architektura porostu, načasování) • použití prostředků biologické ochrany • přiměřené využití pesticidů
Práh škodlivosti
Takový výskyt škodlivého činitele, který způsobuje ekonomickou ztrátu natolik významnou aby opodstatnila zásah (např. aplikaci pesticidu)
Hlavní „škodlivé“ organismy • Herbivoři zejména hmyz, hádátka, roztoči, měkýši a obratlovci • plevele - konkurující rostliny • původci chorob zejména houby, viry a méně bakterie
podpora obrany rostlin a přirozených nepřátel • střídání plodin • přiměřená výživa hlavně nepřehnojování dusíkem • rychlý start plodiny • nepřehuštěný porost (vlhkost houby) • podpora přirozeného výskytu predátorů a parasitů škůdců
Příklad faktory podporující výskyt houbových chorob kukuřice
• • • • • • • •
Citlivý kultivat kontinuální pěstování kukuřice no lillage pozdní výsev vysoká hustota rostlin závlaha historie výskytu choroby Cercospora zeae-maydis vývoj počasí
Biologická ochrana • Podpora přirozených nepřátel škůdců • introdukce organismů které jsou antagonisty škůdců • mikroorganismy (biopesticid) Bacilus thuringiensis, některé houbové patogeny hmyzu • Introdukce predátorů a parasitů - účinné zejména ve sklenících, skladištích a trvalých kulturách Phytoseilus persimilis, Encarsia formosa etc. • Ani biologická ochrana není bez rizika (nežádoucí introdukce)
Pesticidy přípravky určené k hubení rostlinných a živočišných škůdců, k ochraně rostlin, skladových zásob, zvířat, člověka. účinnou látka + přídatné látky (rozpouštědla, plnidla, stabilizátory, smáčedla) v celosvětovém měřítku je registrováno okolo 800 sloučenin účinných látek pesticidů
Rozdělení pesticidů podle účinku: • fungicidy • zoocidy (insekticidy, rodenticidy, akaricidy, nematocidy, moluskocidy, piscicidy) • herbicidy – včetně desikantů • regulátory růstu
Degradace pesticidů v abiotickém prostředí • Vlivem světla a tepla - fotolýza představuje jeden z nevýznamnějších procesů vedoucích k eliminaci z prostředí. • Hydrolýza - obzvláště rychlá je při vysokém pH v organismech • zavedení polární funkční skupiny přeměněna na polárnější metabolit X – OH, který konjuguje (př. s kyselinou glukuronovou a glutathionem). Vznikající produkty jsou neaktivní a jsou vylučovány. • Mikroorganismy • převážně detoxikační charakter, ale mohou vznikat i toxičtější produkty
Účinek pesticidu na organismus • Celkové množství (neříká mnoho může být neaktivní nebo nedostupné pro organismus) • bioavailabilita potenciálně dostupné • exposice závisí na ekologii druhu a konkrétních podmínkách
Organochlorové pesticidy • Používají se jako insekticidy. • patří mezi POPs (perzistentní organické polutanty)., jsou lipofilní, kumulují se v tucích. • Jsou zdrojem chronických (jsou zabudované v potravním řetězci) i akutních otrav (nespotřebované zbytky). • Nejcitlivějšími organismy k těmto pesticidům jsou ryby. Velmi citlivé jsou včely. Ptáci méně citliví, ale např. DDT metabolismus vápníku a dochází k poruchám tvorby skořápky. • Mechanismus toxického účinku DDT - blokace Na+ kanálků nervových vláken – prodloužení depolarizace a vznik křečí.
DDT Paul Herman Muller Nobelova cena 1948
Organofosfáty • Používají se jako insekticidy, - inhibice řady enzymů, především acetylcholinesterázy na nervových synapsích. Inhibice enzymu acetylcholinesterázy je ireverzibilní.
Karbamáty • Používají se jako insekticidy, herbicidy a fungicidy. • Mechanismus účinku je stejný jako u organofosfátů, ale inhibice acetylcholinesterázy je reverzibilní.
Pyrethroidy • Látky s insekticidním účinkem, které se využívají hlavně jako antiparazitika. Předlohou pro jejich přípravu byly pyrethriny z kopretiny (Pyrethrum). • V prostředí se velmi rychle rozkládají. • Pyrethroidy jsou vysoce toxické pro ryby a včely
Pesticidy na bázi fenoxyoctové kyseliny • Používají se jako herbicidy. • Mechanismus účinku – narušují proces oxidace a fosforylace - pokles tvorby ATP a kreatinfosfátu • Hlavním představitelem je kyselina methylchlorfenoxyoctová (MCPA) a methylchlorfenoxybutanová (MCPB). • Pro savce, pro ryby a včely jsou tyto látky málo toxické. • V 70. létech minulého století - herbicidní přípravky na bázi 2,4,5T(kyselina trichlorfenoxyoctová) a 2,4-D(kyselina dichlorfenoxyoctová). • Při výrobě a používání těchto herbicidů docházelo k tvorbě a uvolňování dioxinu - Vietnam – am. armáda prováděla defoliace za války (Agent Orange) – chronické otravy, malformace narozených dětí, zvýšený výskyt rakoviny
Pesticidy na bázi močoviny • Herbicidy • Mechanismus účinku - inhibice fotosyntézy. • Poškozují štítnou žlázu a mají lokální účinky na kůži a sliznice. • Některé přípravky (např. linuron) vyvolávají v počátečních fázích methemoglobinemii. • Pro ryby a včely jsou málo toxické.
Diazinové a triazinové pesticidy • Herbicidy • Diazinové přípravky méně toxické než triazinové • Mechanismus účinku – triaziny jsou antimetabolity pyrimidinových bází jako součásti nukleových kyselin a kyseliny listové. • pro ryby slabě jedovaté až jedovaté, pro včely relativně neškodný, pro savce hodnota LD50 je nad 1000 mg.kg-1 živé hmotnosti • - velmi nízká biodegradabilita a dlouhodobé přetrvávání ve vodním prostředí (hl. podzemních vodách) - atrazin má xenoestrogenní účinky • Z výše uvedených důvodů je v některých zemích používání triazinových herbicidů zakázáno (např. v Německu), v jiných zemích se jejich používání silně omezuje.
Pesticidy na bázi bipyridilů • Herbicidy a desikanty • Nejpoužívanější jsou účinné látky diquat a paraquat • V půdě jsou rychle desaktivovány a nezanechávají rezidua, ale zanechávají rezidua v rostlinách (diquat 3 – 5 dnů, paraquat až 21 dnů) • Toxický účinek je zprostředkován volnými kyslíkovými radikály a proteolytickými enzymy
Pesticidy na bázi kovů • Využívány především jako fungicidy • V minulosti bylo využíváno mnoho kovů např. - sloučeniny arsenu (insekticidy a rodenticidy ) V současné době jsou využívány především sloučeniny mědi (síran měďnatý a oxichlorid mědi) fungicidy, algicidy, moluskocidy. Sloučeniny mědi jsou toxické pro ryby.
Fipronyl • Patří do skupiny fenylpyrazolů. • Má insekticidní a antiparazitární účinek. • Mechanismus toxického účinku spočívá v inhibici GABA. • Fipronyl je látka silně toxická pro včely • Fipronyl je nervový jed s dlouhodobým působením (rezidua až 21 dnů).
Biopesticidy • Suspenze spor bakterií nebo hub, které jsou přirozenými patogeny hmyzu • Bacillus thutingiensis • ve střevě larev hmyzu (v alkalickém pH) uvolňuje toxin a roste, perforuje stěnu třeba využije tkáň a produkuje nové spory
Toxicita Bt • Konzumace 1g Bt (cca 1010 spor) po tři dny nevedla k žádné intoxikaci u lidí (U.S. Environmental Protection Agency. 1986. Pesticide fact sheet for Bacillus thuringiensis. Fact sheet no. 93. Office of Pesticide Programs. Washington, DC.)
LD50 je udáváno jako 2.65-5g/kg ale ani 10g/kg nevedlo k akutní toxicitě perorálně • letální efekty při injekci toxinu do střev nebo mozku • aplikační dávka 8-24 109 spór/ha •
Vliv zemědělství na krajinu Rozvoj zemědělství (a lesnictví) způsobil, že původní biotopy dnes tvoří víceméně izolované patches v matrix člověkem pozměněné krajiny
Ani zemědělské porosty nejsou stejné podobnost přirozeným ekosystémům biodiversita architektura voda teplo přirozený les +++ +++ +++ umělý les ++ ++ ++ trvalé kultuty (sady vinice) + ++ + trvalé travní porosty ++ ++ ++ dočastné pícniny +'-' ++ ++ orná půdy -
živiny +++ ++ + ++ +'-' -
Řada vlivů příklady • Vliv na tepelnou bilanci a pohyb vody v krajině • vliv na pohyb živin • vliv na biodiversitu
