Избирательная проницаемость.

• пассивный поток веществ в соответствии с градиентом концентрации или электрохимического потенциала

• активный транспорт веществ, осуществляемый с помощью специальных мембранных переносчиков белковой природы за счет внутренней энергии клетки (АТФ).

• пиноцитоз – поглощение крупных молекул, отдельных частиц. Мембрана перетекает, охватывает частицу, образуется мембранный пузырек, который перемещается внутрь клетки.

Проникнув в живую клетку, пестициды изменяют физикохимическиу свойства цитоплазмы, разрушают мембраны органоидов, изменяют реакцию среды, нарушают условия нормального функционирования белков. Особенно чувствительны к отравляющему действию пестицидов ферменты – биокатализаторы клетки.

3. Особенности взаимодействия пестицидов с веществами клетки. Общие, специфические ингибиторы ферментов.

Проникнув в живую клетку, пестициды изменяют физикохимическиу свойства цитоплазмы, разрушают мембраны органоидов, изменяют реакцию среды, нарушают условия нормального функционирования белков. Особенно чувствительны к отравляющему действию пестицидов ферменты – биокатализаторы клетки.

Ингибиторы ферментов раздяют на две группы: общие и специфические. Общие ингибиторы — соли тяжелых металлов (серебра, меди, ртути, свинца, вольфрама), а также трихлоруксусная кислота и танин, которые являются осадителями белков и поэтому подавляют действие всех ферментов.

Специфические ингибиторы – это цианиды -NC, H2S, сульфид >S, азид –N3, окись углерода >С=О, действующие на металлы – коферменты.

Цианиды образуют металлами, входящими в состав ферментов, устойчивые комплексы и инактивируют их. Так цианиды -NC, H2S, сульфид >S, азид –N3, связываясь с железом, подавляют деятельность цитохромов, а тем самым и дыхание. Они получили название «дыхательные яды». Эти вещества угнетают деятельность многих ферментов, содержащих в активной группе железо и медь.

4. Превращение ядов в организме. Выведение в неизменном виде, депонирование, метаболизм. Причины снижения или усиления токсичности пестицидов.

Выведение чужеродного вещества из организма в неизменном виде. Происходит редко. Это характерно для химически стойких соединений (ХОС). Некоторые гидрофильные соединения могут выделятся из организма насекомых через систему мальпигиевых сосудов, у млекопитающих – через почки с мочей. Выведение яда из организма насекомого и млекопитающего может происходить с экскрементами, в процессе рвотного акта. У млекопитающих стойкие пестициды могут выделяться из организма с молоком матери. Однако, большинство пестицидов ‑ липофильные вещества, выведение их из организма происходит редко.

Депонирование. Яд накапливается в тканях, которые не принимают активного участия в жизненно важных процессах. Жирорастворимые пестициды растворяются в липидах, могут накапливаться в жировом теле насекомых. Кутикула насекомых и восковой налет на растениях трудно проницаемы для гидрофильных соединений и хорошо — для липофильных. Растворенный в липидах пестицид может диффундировать в горизонтальном направлении, при этом испаряться, разрушаться или оставаться в неактивном (депонированном) состоянии. Затем депонированный препарат разрушается (переходит в водорастворимую форму) и выводится через мальпигиевы сосуды, почки или выделяется при линьке вместе с хитиновой оболочкой.

Превращение (метаболизм) – наиболее распространенная реакция любого организма на введение чужеродного вещества.

В конечном итоге в процессах превращений получаются более простые и гидрофильные вещества, легко выделяемые из организма или включаемые в общие процессы метаболизма.

Известно несколько основных типов реакций, происходящих в организме:

· Гидролиз

· Окисление

· Восстановление (восстановление нитрогруппы -NO2 → NH2 )

· Дегидрохлорирование

· Конъюгирование. Чужеродные организму вещества соединяются с эндогенными химическими соединениями (аминокислотами, глюкозой и глутатионом). Образующиеся при этом комплексы (конъюгаты), как правило, более полярны, подвижны и менее токсичны. В результате чего действие пестицида замедляется или прекращается.

Выведение химических веществ из организма может происходить:

• через кишечник с экскрементами;

• в результате рвотного акта;

• через почки у млекопитающих и через систему мальпигиевых сосудов у насекомых;

• через легкие (газообразные продукты метаболизма пестицидов);

• с грудным молоком;

• через корни и устьица у растений

Причины снижения или увеличения токсиности пестицидов:

- Большое значение имеют такие свойства пестицида, как прилипаемость и смачивающая способность, которые увеличивают удерживаемость яда на обработанной поверхности и улучшают контакт вещества с вредным организмом.

- Из условий внешней среды наибольшее влияние на токсичность пестицидов оказывает температура. Под ее воздействием может изменяться как активность самого вещества, так и реакция организма.

С повышением температуры увеличиваются потери пестицида с обработанной поверхности, но одновременно токсичность его может возрастать, например, в результате образования более токсичных веществ.

- Продолжительность сохранения токсичности резко уменьшается под воздействием влажности воздуха, солнечной радиации, ветра и осадков. Эти факторы косвенно снижают токсичность ядовитого вещества.

5. Токсичность пестицидов для вредных организмов и факторы её определяющие: химическое строение пестицидов; препаративные формы;

По химическому составу действующего вещества пестициды делятся на три основные группы:
■ неорганические соединения (соединения меди, серы, фтора, ртути и другие.);
■ пестициды растительного, бактериального и грибкового происхождения (пиретрины, антибиотики, фитонциды бактериальные и грибковые препараты); ■ органические соединения – большая группа искусственно синтезированных пестицидов (Пиретроиды) с высокой биологической активностью.

Водный раствор (в. р.) — истинный молекулярный раствор пестицида в водной среде.
Гранулированные препараты (г.) состоят из гранулированных частиц нейтральных пористых наполнителей, содержащих пестицид, диаметром от 0,05 до 1,5—3 мм.
Гранулированные приманки (г. пр.) состоят из действующего вещества с приманочным средством в форме гранул.
Д у с т ы (д.), порошки (п.), сухие порошки (сух. п.) — пылевидные препараты, представляющие собой смесь действующего вещества с нейтральным наполнителем.
Коллоидный раствор (к.р.) — раствор пестицида с коллоидным размером частиц.
Концентраты суспензий (к.с.) — жидкость, состоящая из действующего вещества пестицида, тонкодиспергированного в воде или в растворителе. При смешивании с водой образуют устойчивые взвеси твердых частиц действующего вещества в воде (суспензии).
Концентраты э м у л ь с и й (к. э.) представляют собой жидкости, состоящие из действующего вещества пестицида (содержание его может варьировать от 2,5 до 90 %) и эмульгатора. При смешивании с водой образуют стабильные эмульсии, т. е. взвеси мелких капель пестицида в воде.
Микрогранулированный (м. к. г.) препарат, состоящий из микрогранул диаметром менее 0,05 мм.
Минерально-м а с л я н ы е эмульсии (м.м.э.) представляют собой готовые концентрированные эмульсии, состоящие из двух фаз — мелких капель масла с растворенными в них пестицидами и воды.
Пастообразные препараты (пс.) — концентраты эмульсий или смеси дисперсных твердых частиц пестицида и наполнителя с водой, в которой растворены поверхностно-активные вещества.
Растворимые порошки (р.п.), водорастворимые концентраты (в.к.) — высокодисперсное, твердое, растворимое в воде действующее вещество пестицида с добавкой поверхностно-активных веществ. В отличие от смачивающихся порошков они почти не содержат наполнителя. Дисперсность частиц 5—10 мкм (содержание действующего вещества обычно 80—90 %).
Смачивающиеся порошки (с. п.) — тонкоразмолотое действующее вещество пестицида с включением наполнителя и поверхностно-активных веществ (стабилизатора, смачивателя, прилипателя). Содержание действующего вещества в смачивающихся порошках варьирует от 10 до 90 %. При смешивании с водой образуют устойчивые взвеси твердых частиц в воде (суспензии).
Сухая текучая суспензия (т. с.) — микрогранулированное действующее вещество с поверхностно-активными добавками. В отличие от смачивающихся порошков легко высыпается из тары и не пылит. При смешивании с водой образует тонкодисперсную суспензию.
Таблетки (таб.) — спрессованное действующее вещество с нейтральным наполнителем или приманочным средством в форме таблеток; используется для борьбы с вредными грызунами и вредителями запасов.

6. Токсичность пестицидов для вредных организмов и факторы её определяющие: особенности применения (экспозиция); погодные условия; свойства вредного организма.

Особенности применения пестицидов
Инсектициды. На всхожесть и урожайность различных сельскохозяйственных культур положительное влияние оказывает припосевное внесение инсектицидов, что позволяет добиться своевременного уничтожения почвенных вредителей. Для припосевного внесения используют инсектициды с различными действующими веществами:
Тефлутрин, действующее вещество из класса пиретроидов, образует активную газовую фракцию вокруг семени, что защищает растение на стадии как семени, так и проростка. Пары тефлурина способны проникать через органы дыхания насекомых, что приводит к гибели последних в течение 10 – 30 мин. Инсектицид форс (в виде гранул) на основе тефлутрина вносят в почву при посадке картофеля против проволочников (личинок жуков Щелкунов).
Диазинон – относится к фосфорорганическим инсектицидам и является ядом нервно – паралитического действия. Является действующим веществом инсектиицидов контактно-кишечного действия: баргузин, почин, гризли, провотокс, землин, которые предназначены для вносения в почву при посадке картофеля в личных приусадебных хозяйствах, против проволочников (личинок жуков Щелкунов).
Тиаметоксам – системный инсектицид из класса неоникотиноидов. Эффективен в борьбе со скрытноживущими насекомыми. Вещество обладает способностью быстро проникать в ксилему растения и, передвигаясь по ней, распространяться по необработанным частям растения. Препарат актара (в виде водорасворимых гранул) на основе тиаметоксама приманяют путем опрыскивания дна борозды или внесения в борозды при помощи специального аппликатора во время посадки картофеля для борьбы с проволочниками.

Пестициды – химические вещества, используемые для борьбы с вредителями и возбудителями заболеваний растений, животных или микроорганизмов. Требования по токсичности при регистрации ядохимиката. Применение пестицидов в качестве регуляторов роста растений.

Применение в утренние часы с подветренной стороны при скорости ветра 4 м/с

7. Природная устойчивость организмов к пестицидам. Виды природной устойчивости. Эффективное применение пестицидов с учетом этого явления.

Устойчивость вредных организмов к пестициду – биологическое свойство организма сопротивляться отравляющему действию пестицида. Устойчивость бывает природная, основанная на биологических особенностях организмов нормально развиваться в среде, содержащей токсикант, и приобретенная (специфическая), возникающая при систематическом применении пестицида.

Природная устойчивость подразделяется на видовую, индивидуальную, фазовую (стадийную), возрастную, сезонную. Она обусловлена особенностями биологии отдельных видов вредных организмов, изменением их чувствительности к ядам в онтогенезе, в течение сезона, в зависимости от факторов внешней среды. Так, насекомые более устойчивы в фазах яйца и куколки, особенно в период диапаузы.

Видовая устойчивость существует к пестицидам узкоспециализированного действия. Например, пиримор действует только на тлей, а широкого действия фозалон — на насекомых и клещей, ДНОК используют только против насекомых в зимующих стадиях. Таким образом, подбирая соответствующий препарат, можно успешно бороться с видовой устойчивостью.
Иногда устойчивость зависит от пола насекомого. Обычно самки более устойчивы, чем самцы. В этом случае необходимо подбирать соответствующую дозу препарата. В первую очередь это относится к кокцидам, у которых в популяциях преобладают самки.
Фазовая устойчивость — зависит от фазы вредителя (онтогенеза). К ней наиболее чувствительны личинки и взрослые насекомые. Устойчивы яйца насекомых, куколки в период диапаузы.
Возрастная устойчивость существует у личинок разного возраста. Личинки раннего возраста более чувствительны к ядам, перед линькой они более устойчивы.
Сезонная устойчивость наблюдается у насекомых, зимующих в фазе имаго или личинки. В конце лета или осенью устойчивость к пестицидам возрастает, так как у них накапливается большое количество жира или они мало питаются. Весной личинки более чувствительны к пестицидам, так как организмы ослаблены длительной зимовкой. Правильным подбором сроков обработки можно влиять на эффективность истребительных мероприятий.

8. Приобретённая устойчивость вредных организмов к пестицидам. Причины возникновения, виды резистентности.

Приобретенная (специфическая) устойчивость (резистентность) – это способность вредного организма выживать и размножаться в присутствии пестицида. который раньше подавлял его развития. В основе формирования устойчивости лежит отбор из генетически гетерогенных популяций особей, обладающих повышенной устойчивостью. Под воздействием пестицида большинство нормальных, чувствительных особей погибает, а выживают лишь, обладающие измененными физиологическими механизмами, противостоящими отравлению и передающимися по наследству. Скорость развития устойчивости зависит от вида вредных организмов. величины и гетерогенности исходной популяции, дозы пестицида и числа обработок.

Ее проявлению содействуют следую­щие причины:
- частое применение одного препарата или препаратов одной хи­мической группы в борьбе с вредными организмами; при этом сами препараты не становятся причиной появления устойчивости, они вы­полняют роль отбора;
- биологические особенности организма, выражающиеся в биоти­ческом потенциале и числе поколений в сезон; в частности, скорость появления резистентных популяций выше у высокоплодовитых и поливольтинных (с большим числом поколений в сезоне) видов;
- частота встречаемости генов резистентности в популяциях орга­низмов;
- характеристика генов резистентности в геноме, выражающаяся в количестве генов, контролирующих строение структур, на которые действует пестицид; чем меньшее число генов управляет процессами, на которые воздействует препарат, тем быстрее формируются резис­тентные популяции;
- избирательность действия пестицидов, пути действия пестици­дов на организм; особенно быстро возникает резистентность к анти­биотикам и системным препаратам; наоборот, контактные препараты сильно ингибируют многие биохимические процессы, и устойчивость к ним развивается медленнее в 3-8 раз, чем к системным препаратам.

Приобретенная резистентность подразделяется на групповую и множественную.
Групповая резистентность - это устойчивость к двум или несколь­ким пестицидам, родственным по строению и механизму действия, относящимся к одной химической группе, например к пиретроидам. Она обусловлена одним и тем же генетическим фактором.
Множественная резистентность — это устойчивость к двум или не­скольким веществам разных химических групп, контролируемая раз­ными генетическими факторами. Популяции с множественной устой­чивостью состоят из смеси особей, устойчивых к разным химическим соединениям. При этом одна особь может нести гены устойчивости к разным химическим веществам.

9. Механизмы возникновения резистентности, способы предотвращения возникновения резистентности.

Механизмы резистентности:

1. Изменение чувствительности мишени. Главные мишени действия инсектицидов АХЭ, ионные каналы нервной ткани. Появляются изоформы АХЭ с низким сродством к инсектицидам (ФОС), понижена чувствительность нервной ткани (ХОС, пиретроиды). Более медленно проникает яд в организм и быстрее выводится из него. Устойчивые особи выделяют в 2-3 раза больше токсиканта, чем чувствительны

2. Повышенный метаболизм пестицидов. Быстрая детоксикация ядовитого вещества вследствие более высокой активности ферментов или появления специфичных энзимов. У устойчивых к фосфорорганическим соединениям рас насекомых активность алиэстераз и фосфатаз выше, чему чувствительных. В результате инсектицид быстро разрушается. Некоторые виды насекомых обладают набором специфичных ферментов, активно разрушающих инсектициды (у устойчивых к карбофосу - малатионоксидаза).

3.Снижение проницаемости покровов. Кутикула насекомого – барьер на пути яда. Проницаемость покровов снижается за счет их утолщения в 1,5-3 раза. Различная проницаемость оболочек нервных стволов. Повышенные содержание липидов в теле устойчивых особей. Яды удерживаются в жировом слое и оказываются выведенными из сферы действия.

4.Поведенческие механизмы устойчивости. Гиперчувствительность к репеллентному действию инсектицида у резистентных членистоногих. Паутинные клещи мигрируют на менее опасные участки.