Что такое гербициды и зачем их применяют?

Сельское хозяйство, как и любой другой вид предпринимательской деятельности имеет показатели, говорящие о своей эффективности. Один из таких показателей — количество урожая с единицы площади. Величина урожая зависит от многих факторов, в том числе и от эффективности усвоения растениями питательных веществ и воды из почвы. И здесь им приходится конкурировать с сорняками, от которых просто необходимо избавляться, если мы хотим получить урожай, а не просто луг для выпаса скота. Какими бы ни были хорошими селекционированные высокопродуктивные сорта культурных растений, их генетический потенциал не сможет себя реализовать без эффективной борьбы с сорняками.

По сути гербициды — вещества, убивающие траву, не являющаяся урожаем, или другими словами, сорняки (от лат. Слова «герба» — трава, «цидо» — убивать). Практика применения этих средств насчитывает уже более 70 лет. Химический способ борьбы с сорняками до сих пор полагался на достижения органической химии. И настоящая революция в развитии химического метода контроля сорняков началась с выявлением гербицидной активности у первых синтетических ауксинов (аналогов растительных гормонов). Сегодня их уже немало и их довольно сложно классифицировать. Чаще всего гербициды классифицируют по механизму действия (МД).

Как действуют гербициды на растения?

Идея применения гербицидов состоит в том, чтобы очень селективно исключить важное звено метаболизма, что привело бы к гибели растений-сорняков. Преимущественно это ингибирование ферментов, которые есть только у растений. И поэтому это делает их использование безопасным для нас. Одними из самых популярных и наиболее изученными являются гербициды, ингибиторы фермента ацетолактатсинтазы (АЛС), который является первым ферментом на пути синтеза у растений аминокислот с разветвленной цепью — валина, лейцина и изолейцина. Для нас с вами это необходимые и незаменимые аминокислоты, которые мы не можем синтезировать и должны их получать с пищей. А растения как раз умеют эти аминокислоты синтезировать. И вот эти гербициды из группы АЛС-ингибиторов ингибируют синтез ферментов этого пути и таким образом сорняк погибает.

Другие возможные гербицидные механизмы — вмешательство в процесс фотосинтеза. А так как мы также не способны к фотосинтезу, то для нашего организма такие вещества являются безвредными.

Почему сорняки погибают, а культура остается невредимой?

Разница в чувствительности различных видов растений к гербицидам связана с анатомо-морфологическими различиями растений, разной их детоксикационной способностью, или с наличием различных по чувствительности вариантов одного и того же фермента у различных растений. То есть гербицид или совсем не попадает в культурное растение, или быстро обезвреживается, или имеет нечувствительную форму фермента и поэтому культура не повреждается. Кроме того, существует еще такой показатель как период полураспада гербицидов в почве. На сегодня существующие требования к производителям довольно высокие — чтобы этот период был короткий.

Являются ли гербициды безопасными?

Каждый сертифицированный гербицид проходит детальную проверку перед тем как компаниям дают разрешение на их продажу. Безопасность зависит непосредственно как от соблюдения законодательства, так и от закупки действительно сертифицированных гербицидов, внесение их в адекватных количествах и в адекватные сроки.

Здесь память приходит аналогия с антибиотиками. Потому что в компетентных руках это оружие от смертей и болезней, а при бесконтрольном применении – резистентность и опасность. Кроме того, гербициды вносят преимущественно на ранних этапах развития растений, поэтому к сбору урожая действующие вещества уже успевают разложиться. Если говорить об опасностях, то, например, другие пестициды, в частности инсектициды, имеют больший потенциал опасности для нас, ведь мишенью является ближе к нам организмы и при более низком уровне селективности и передозировке вероятность токсичности значительно выше.

Могут ли гербициды быть канцерогенами?

На сегодня убедительных научных данных, которые бы это подтверждали, нет. Хотя потенциальную опасность, связанную с отдаленными последствиями воздействия гербицидов исключать нельзя. Но это касается и многих других веществ и факторов, которые мы используем и с которыми сталкиваемся.

Как разрабатываются новые гербицидные препараты?

Это длительный и затратный процесс. Химики синтезируют сотни, тысячи новых соединений. Далее исследуется весь возможный спектр их активности — фунгицидное, инсектицидное, гербицидное и тому подобное. Сейчас проводить подобный скрининг могут только абсолютные коммерческие гиганты. А это три-четыре компании во всем мире. Стоимость разработки одного эффективного и относительно безопасного действующего вещества это около 250 млн евро и 10-15 лет работы большого количества исследователей.

Какие на сегодняшний день существуют альтернативы использованию гербицидов?

Вдохновение и тяпка.

И не забудьте застраховать свой поясничный отдел позвоночника! Но тут есть один нюанс. Некоторые из сорняков, особенно пырей ползучий, наоборот очень хорошо размножаются при использовании тяпки. На самом деле если площади большие, то без гербицидов справиться довольно сложно. Однако возможно. Так, например, считают сторонники органического сельского хозяйства. Там используются метод физического снижение сорняков. Однако переход на органическое земледелие является многоэтапным. При масштабной аграрной деятельности на экспорт, это может быть трудно и экономически не выгодно.

Если позволяют инвестиции, могут применяться также современные роботизированные приборы, оснащенные камерами распознавания сорняков и их довольно хорошо пропалывают. Удобный работник со стальной поясницей, но берет дорого.

Достаточно интересным методом борьбы с сорняками применения электричества.

Принцип действия электрического метода заключается в том, что между положительным и отрицательным электродами возникает электрическое поле высокого напряжения, при этом используют такую напряженность и частоту, при которой происходит плазмолиз в сорняках, и они погибают, а при этом культурным растениям вреда не наносится.

Существует также биологический метод борьбы с сорняками.

Он базируется на использовании алелопатичноактивных соединений (аллелопатия — взаимное влияние одного растения на другое с помощью веществ различной природы), фитопатогенов или токсинов, Которые они сами производят для уничтожения сорняков.

Однако пока эффективность применения этих соединений не может сравниться по эффективности и экономической рентабельностью современных гербицидов. Так, например, несколько граммов некоторых гербицидов класса ингибиторов АЛС может быть достаточно для эффективного контроля за сорняками площадью в 1 гектар.

Зато экологические и токсикологические риски, которые возникают при применении фитопатогенов слишком большие. Поэтому «Биогербициды» пока не могут конкурировать с химическими методами борьбы. С другой стороны, изучение явления аллелопатии, а также механизмов фитотоксичной активности токсинов ризобиальных бактерий и грибов может быть источником для создания новых гербицидов.

Одной из современных стратегий создания новых гербицидов является изучение и клонирование генов, мутации которых являются летальными или полулетальными для растений. С помощью сиквенса устанавливаются нуклеотидные последовательности мутированных генов, и, соответственно, аминокислотный состав пептидов, кодируемых этими генами. После этого осуществляется поиск лигандов, которые способны связываться с этим пептидами и блокировать активность соответствующих ферментов. Ожидается, что влияние ЭТИХ лигандов на растения будет эквивалентным последствиям мутации гена, то есть будет, приводит к гибели растений-сорняков.