Лекарство - яд

Тысячелетиями собирают земледельцы урожаи культурных растений. Но только в начале XIX в. у человечества появилась надежда справиться с их многочисленными врагами - возбудителями различных болезней. Впервые в истории земледелия человек начал успешно применять для защиты зеленых кормильцев химические вещества, целенаправленно воздействуя на патогены. Попытки использовать в борьбе с фитопатогенами различные составы делались и раньше. Например, Гомер (за I тыс. лет до н. э.) писал о применении серы против насекомых, а Демокрит (III в. до н. э.) советовал бороться с увяданием растений осадком оливкового масла. Позже, в 1650 г., возле города Бристоль затонуло судно, перевозившее пшеницу. Зерно удалось спасти и, на удивление земледельцам, оно взошло в поле, не заразившись головневыми грибами. Крестьяне объясняли это пребыванием семян в морской воде и для борьбы с патогенными грибами стали применять раствор хлористого натрия.

Первые Гиппократы растительного мира пытались уничтожить врагов растений природными веществами, такими, как сера и сернокислая медь, формальдегид и цинк.

Однако, не зная настоящих причин заболеваний, защитники урожая наугад пытались избавиться от них. И лишь важнейшие открытия в области микологии и бактериологии, химии и физиологии, иммунологии и микроскопической техники позволили вести целенаправленный поиск химического оружия против фитопатогенов. В 1880 г. английский миколог М. Уорд для борьбы с ржавчинными грибами кофейных деревьев на о. Шри-Ланка использовал смесь извести с серой. Хотя спасти кофе не удалось, молодой ученый получил хорошие результаты. Этот случай был не единственным.

В 1882 г. профессор Мильярде, работавший в университете города Бордо, занялся изучением заболевания винограда - ложной мучнистой росой, или мильдью. Он обратил внимание, что лоза винограда, обработанная смесью извести и сернокислой меди, слабее поражается болезнью. В результате дальнейших опытов ученый убедился в защитных свойствах этой смеси, получившей название бордоской жидкости. Ее стали широко использовать для борьбы не только с мильдью, но также фитофторозом картофеля и томатов.

Этот универсальный фунгицид получил большую известность, но наряду с достоинствами обнаружились и недостатки. В дальнейшем ученым удалось получить еще несколько химических препаратов, например полисульфид кальция. Имея в своем арсенале эти яды, земледельцы успешно боролись с врагами садов и огородов вплоть до 30-х гг. нашего столетия.

Бурное развитие химии и химической технологии в связи с запросами сельскохозяйственного производства стимулировало открытие новых веществ. На смену неорганическим соединениям пришли органические ядохимикаты. Широкий поиск безопасных для растений и надежных в защите химических средств привел к появлению дитиокарбаматных фунгицидов и хинонов.

В настоящее время тысячи исследователей трудятся на ниве создания совершенного химического оружия против болезней и вредителей. Ежегодно выдаются сотни патентов на новые химические препараты, а на разработку одного ядохимиката уходит до 10 лет напряженной работы. И, как правило, лишь один препарат из 10 тыс. синтезированных химиками поступает в распоряжение защитников урожая.

Все токсические соединения, используемые для борьбы с болезнями, насекомыми-вредителями и сорняками, относят к пестицидам. Ежегодно в мире на производство химических ядов тратится несколько миллиардов долларов. Против грибных болезней используют фунгициды, патогенных бактерий - бактерициды, а вирусную инфекцию пытаются уничтожить вируцидами.

В борьбе с ржавчинными и несовершенными грибами, аскомицетами и нематодами защитники растений используют сероорганические пестициды. Защищая сеянцы от полегания, листья и плоды от аскомицетов или несовершенных грибов, фитопатологи обрабатывают культуры фербамом и фталаном. Эти вещества применяют при дефиците железа и цинка в растительном организме. Надежным средством против перечисленных патогенов, а также для борьбы с возбудителями ржавчины и ложной мучнистой росы служат пестициды, содержащие натрий, марганец и цинк.

В поисках новых фунгицидов химики обратились к миру растений. Среди растительных ядов были предложены для защиты зеленых кормильцев хиноны. Семенной материал протравливают хлоранилом и дихлоном. Против мучнистой росы яблонь применяют ароматические соединения, например динакап, а для защиты пшеницы от головни используют гексахлорбензол. Чтобы уничтожить скрывающихся в почве патогенных микробов, их атакуют карбатионом и тиазоном, а для сохранения урожая в процессе хранения его обрабатывают бифенилом и фенилфенолом. Применяя хлорпикрин и бромистый метил, можно поразить не только шестиногих разбойников, но и возбудителей болезней.

Широкое распространение, благодаря своим свойствам, получили системные фунгициды, которые поглощаются растениями и перемещаются внутри них. Эти вещества придают растительному организму ядовитые свойства и патогенам они "не по зубам". Особенно токсичны для многочисленной армии возбудителей заболеваний бенонил и витавакс, диметиримол и этиримол. Некоторые химические вещества, совершенно безвредные для фитопатогенов в лабораторных условиях, при введении в растение настолько изменяют свои свойства, что становятся надежным средством защиты от заболеваний. Одни из них ингибируют ферменты паразитов, другие, например аминокислота фенилаланин, подавляют нормальный рост патогенных микроорганизмов. Несмотря на преимущества перед пестицидами поверхностного действия, системные фунгициды имеют узкий диапазон защиты от патогенов и нередко врагам растений удается выработать к ним устойчивость.

Довольно часто для защиты урожая используют специальные масла, эффективные против возбудителей болезней зерновых и цитрусовых культур, табака и винограда.

Как же фунгициды убивают грибы? Этот вопрос задают многие исследователи, но пока однозначного ответа на него нет. В настоящее время, как правило, ядохимикаты отбирают эмпирически, методом "проб и ошибок", а незнание механизма действия затрудняет целенаправленный поиск. По-мнению ученых, большинство современных ядохимикатов влияет непосредственно на клетки грибов или на их споры. Важную роль в проникновении токсинов играет клеточная оболочка и цитоплазматическая мембрана. Различная проницаемость клетки может служить причиной различного эффекта применения ядов. Многие из фунгицидов повреждают клеточные органеллы и нарушают нормальное деление и размножение клеток.

Другие ядохимикаты, наоборот, активируют ферменты патогена, нарушая его жизнедеятельность или образуя с металлами комплексы, выпадающие в осадок. Фунгициды также могут выступать в роли антиметаболитов, нарушающих нормальный обмен веществ в организме фитопатогена.

Чтобы добиться результата в борьбе с многочисленными врагами растений, недостаточно иметь хорошие ядохимикаты, нужно также уметь их правильно применять. Одним из самых старых методов является протравливание семян, которое впервые использовал против головни пшеницы французский ученый Б. Прево в 1807 г. Для защиты растений применяют влажную и полусухую обработку формалином, а также порошкообразную смесь, состоящую из гранозана или гексахлорбензола, витавакса и некоторых других фунгицидов. В овощеводстве и плодоводстве, лесоводстве и, особенно, в парниках и теплицах широко проводится дезинфекция против почвенных патогенов.

Довольно часто для проведения защитных мероприятий используют влажные опрыскивания различными ядохимикатами. В настоящее время у нас в стране ученые Всесоюзного НИИ химических средств защиты растений (ВНИИХСЗР) и Всесоюзного института защиты растений (ВИЗР) проводят испытания существующих и работают над созданием более совершенных препаратов, обладающих высокой токсичностью для патогенов и безопасных для окружающей среды.