Obsah skript | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka 
Obsah skript | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka
Ekologicky vhodné technologie chemické ochrany rostlin
Chemické způsoby ochrany rostlin, které zabezpečují stabilní a vysoké výnosy nezbytné k zajištění dostatku potravin, zatím stále převažují. Alternativní a biologické zemědělské systémy hospodaření v rostlinné výrobě jsou založeny na nechemických metodách a ačkoli jsou značně perspektivní, představují max. 3-4% v celém rostlinolékařství. Vývoj často tak kritizovaných a obávaných chemických pesticidů však nestagnuje a cílem výzkumu v této oblasti je zavádět pouze preparáty vyhovující jak z hlediska pesticidního účinku, tak ze strany minimalizování případných dalších negativních účinků na ekosystém.
Pesticidy jsou chemikálie (anorganického nebo organického typu), sloužící k potlačování rostlinných a živočišných škůdců. dělí se na látky účinné vůči škodlivému hmyzu (insekticidy), plevelům (herbicidy), parazitickým houbám (fungicidy) bakteriím (baktericidy) a řasám (algicidy). K insekticidům patří také akaricidy s účinkem na roztoče. Mezi méně časté zoocidy spadají nematocidy (proti háďátkům), moluscocidy (proti měkkýšům) a rodenticidy (proti hlodavcům). Při haváriích, nesprávném či nadměrném používání ohrožují pesticidy zejména: zemědělské, zahradní a lesní rostliny, zásoby potravin a zemědělských produktů, průmyslové materiály (textil, kůži, dřevo), užitečná zvířata, nebo i člověka.
Mezi pesticidy, které nemají přímý toxický účinek řadíme např.:
Pesticidy lze také dělit podle způsobu jejich působení na ošetřovaný organismus. Jde jednak o účinky kontaktního charakteru, kdy účinná látka neproniká např. do rostlinné tkáně a zůstává na povrchu. Takový účinek je přirozeně ovlivněn povětrnostními podmínkami. Vhodnější aplikační vlastnosti mají tzv. systémové pesticidy. Pronikají kutikulou do buněk a jsou rozváděny cévním systémem. Aplikace systémových pesticidů je dokonalejší, je však spojená s nebezpečím fytotoxického vlivu na rostliny.
V průběhu rozvoje metod anorganické a zejména organické chemie bylo syntetizováno a otestováno ohromné množství sloučenin, které neustále narůstá. Vždy však průměrně jen jedna látka na 7-10 tis. sloučenin prochází screeningem jako využitelná v praktické ochraně rostlin. A tak v průběhu chemických modifikací a syntéz byly získány určité typy potenciálních chemických pesticidů. Jako insekticidní látky se užívají např. některé chlorované, organofosforové nebo karbamátové sloučeniny. K používaným fungicidům se řadí některé anorganické látky, také další organofosforové deriváty, dithiokarbamáty, látky chinoidního charakteru, chlorované fenolické sloučeniny, benzimidazoly, pyrimidiny. Jako syntetické herbicidy jsou známy některé aromatické karbamáty a močoviny, heterocyklické sloučeniny, triaziny atd. K regulátorům růstu rostlin se řadí látky s auxinoidní, giberellinovou a cytokininovou aktivitou, dále s účinkem na tvorbu ethylenu.
Od všech typů pesticidů se vyvíjejí další deriváty ve snaze zachovat a nebo zlepšit účinek a významně omezit vedlejší negativní účinky. Ty se mohou vyskytovat na úrovni toxických stavebních degradačních produktů, vznikem rezistencí a dalších negativních vlastností, které se i přes seriózní specializované testy mohou časem objevit, zejména při dlouhodobém používání látky. Tyto zkušenosti ve výzkumu pesticidů, stejně tak i u dalších biologicky aktivních látek (i z oblasti medicíny) navozují potřebu sledovat tyto sloučeniny z mnoha hledisek a úrovní jejich vlastností ve vztahu k mechanismu účinku, způsobů jejich odbourání, studia účinku degradačních produktů atd. Tato fáze výzkumu pesticidů je nejzávažnější při zavádění preparátu do praxe. Tyto úkoly jsou jednoznačně spojeny s ekologií a zabraňují, aby se do praxe dostaly látky, sice aktivní, ale pro své vedlejší účinky škodlivé pro ekosystém. Jde o poměrně dlouhodobý vzájemně provázaný systém laboratorních testů, které s konečnou platností uzavírají polní ověřovací pokusy. Proto je téměř pravidlem, že vývoj a screening jednoho nového pesticidu před zavedením do praxe stojí kolem 100 mil. dolarů. Takové náklady mohou vynaložit jen vysoce prosperující chemické firmy se skvělým výzkumným zázemím.
Hledání a výzkum nových pesticidů je na bázi nejen syntetických organických preparátů, ale také ryze přírodních (rostlinných, mikrobiálních) látek. Tyto sloučeniny vzhledem k dlouhodobému výskytu v přírodě mají některé výhodnější vlastnosti z hlediska mechanismu účinku a biologické odbouratelnosti (snadná degradace, málo toxické produkty). Skutečností zůstává, že získávání a výroba těchto přírodních látek je komplikovanější než u syntetických látek, a tím také finančně náročnější. Často je proto snaha nahradit a zlevnit způsoby výroby látek vycházející z přírodního materiálu totální synthesou, kdy se získá stejná sloučenina, ale chemickou cestou. Výhodou přírodních pesticidů je jejich zvýšená selektivita účinku, která zabraňuje poškození užitečných druhů hmyzu či kulturních rostlin. Biologický účinek těchto přírodních preparátů nedosahuje aktivity speciálních syntetických preparátů a proto organičtí chemici modifikují tyto přírodní tzv. rodičovské látky ve snaze zajistit lepší účinek. Tato cesta opět vede k synthese stovek a tisíců podobných sloučenin. Je to postup náročný, který přináší další důležité poznatky. Tímto způsobem přes sledování vztahu chemické struktury a biologické aktivity lze sledovat mechanismus účinku hledané skupiny chemicky podobných látek.
Ve snaze získat ekologické deriváty však nelze opomenout fakt, že čím chemicky složitější je pesticid, tím komplikovanější je technologický postup jeho výroby, a tím může být větší, případně toxičtější, odpad z takové technologie.
Obecně je toxicita látek charakterizována tzv. letální dávkou LD50 (mg/kg). LD50 udává koncentraci látky při které uhyne 50% testovaných organismů (ryb, myší, dešťovek apod.). tato hodnota však nevypovídá o chronické toxicitě.
Přirozeně je cílem, aby pesticidy byly dosti účinné, aby dostačovala aplikační dávka 0,5-1kg na hektar. Na úrovni těchto a vyšších účinků (0,1kg/ha) jsou např. úspěšné kontaktní insekticidy typu pyrethroidů, které zasahují centrální nervový systém hmyzu a jsou pro další živočichy téměř neškodné. Dále jsou to např. juvenilní hormony isolované původně z dospělého hmyzu. Jejich vhodná aplikace zabraňuje dosažení dospělosti hmyzu, a tím ničí jeho reprodukční schopnosti.
Ve výzkumu a používání pesticidů (zejména insekticidů, fungicidů i herbicidů) na bázi mikroorganismů se např. v Japonsku již v 70. letech našeho století podařilo zcela nahradit některé organické rtuťnaté preparáty s účinkem na bakteriální sněť rýže blasticidinem, kasugamycinem a polyoxiny, produkované řadou streptomycet. Účinek na housenky vykazuje Bacillus thrungiensis, opět neškodný pro vyšší živočichy. Právě na tomto organismu, jehož účinek byl považován zpočátku za nechemický, se podařilo objasnit isolováním toxických bílkovin (exotoxinu, endotoxinu), že mechanismus je také na bázi chemické.
Růst potřeby různých pesticidů vzbuzuje oprávněné obavy při možnostech poškození životního prostředí. Lze najít řadu příkladů, kdy některé organortuťnaté, organochlorované látky a deriváty arsenu atd. poškodily nebo poškozují přírodu. Dá se konstatovat, že v blízké budoucnosti různá biologická opatření: odolné druhy plodin, řízená kultivace, genetické metody či využití přirozených nepřátel škůdců nevytlačí chemické pesticidy z jejich dominantního postavení v ochraně rostlin. A proto je nezbytné hledat nové účinné chemické metody a látky nepoškozující životní prostředí. Nejvíce je očekáváno od výzkumu chemikálií ovlivňujících chování hmyzu a výzkumu mikrobiálních pesticidů, rostlinných virocidů a bakteriocidů a systémových fungicidů. Na významu nabývají také směsné preparáty na bázi přírodních chemických pesticidů a ryze syntetických látek nebo látek, kde v části molekuly je zabudován přirozený účinný chemický skelet. Je třeba, aby se způsoby chemické a nechemické ochrany kombinovaly ve prospěch nižší zátěže životního prostředí.
