Краткая история развития химического метода защиты растений

С разрушительной силой различных болезней и вредителей растений люди познакомились очень давно. В Библии и в трудах великих греческих и римских мыслителей, в частности, Аристотеля, Теофраста, Плиния, Гомера, содержатся первые сообщения о мучнистой росой, ржавчину и другие болезни растений. Однако истинная природа болезней растений до XIX в. оставалась неизвестной. Поэтому появилось немало необгрунруемого средств их защиты, в том числе и использование химических соединений природного происхождения.

 

Первые сведения о применении химических соединений найдены у Плиния со ссылкой на Демокрита, который примерно в 470 г. до н.э. писал, что растения необходимо опрыскивать водным настоем из маслин с целью ограничения поражения их мучнистой росой. Великий поэт и философ Гомер рекомендовал использовать серу как средство борьбы с вредителями растений. Согласно данным Майона, Катон в 200 г. до н.э. рекомендовал окуривать виноград дымом серы против болезней.

 

Постепенно люди узнавали о токсические свойства соединений мышьяка (мышьяка), ртути, меди, учились использовать различные травы, делать из них отвары, настои и т.д.. В 1650 г. появились рекомендации по погружение семян зерновых культур в соленую воду для обеззараживания. С 1753 г. до числа фунгицидов вошло известь, Майер рекомендовал для борьбы с твердой головней пшеницы в 1761 г. - медный купорос, в 1897 г. - формалин, в 1913 г. - органические соединения ртути. В 1755 г. Типль применял гниющую мочу как средство для обеззараживания семян пшеницы от твердой головни. В 1791 г. Форсайт для лечения раковых ран на деревьях рекомендовал пасту, которая изготавливалась из коровьего навоза с другими смесями. Однако наличие нескольких химических соединений и вспомогательных веществ еще не означала начала формирования химического метода защиты от вредных организмов. Химическая промышленность возникла в конце XIX в. в государствах, где существовали все необходимые для этого предпосылки, и прежде всего во Франции, где производилось большое количество различных материалов, сырьем для которых был медный купорос. Время он использовался и в борьбе с милдью винограда. Первые попытки применения водного раствора медного купороса имели негативные последствия, особенно при значительных концентрациях. В 1807 г. Прево научно обосновал токсическое воздействие воды, кипьятилася в медных котлах, на споры твердой головни пшеницы.

 

С развитием сельского хозяйства вредоносность болезней растений увеличивалась во всем мире, что приводило к значительному уменьшению и даже уничтожения урожаев, к недостатку продуктов питания. Так, в период между 1845 и 1869 гг в Ирландии только от голода умерло около 1 млн человек, а более полумиллиона эмигрировали в другие страны. В 1880 г. на Цейлоне погиб весь урожай кофе. Это самые ощутимые социальные и политические последствия фитофтороза картофеля и ржавчины кофейного дерева.

 

Изучение возбудителя фитофтороза картофеля, несомненно, сыграло важную роль в развитии представлений о природе заболевания растений. В то же время подход к химической борьбы с возбудителем ржавчины кофейного дерева стал основой для большинства современных успехов в этом направлении.

 

Случайные наблюдения, сделанные более 100 лет назад, и их правильные толкования стали определяющей вехой в развитии теории использования фунгицидов. В 1882 г. француз Миларде с Бордо заметил, что виноград, который опрыскивали смесью сульфата меди с известью, чтобы прохожие не рвали ягод, не поражался милдью, которую вызывает гриб Plasmopara viticola Berl et de Toni. В 1885 г. Ми-Ларди и его помощник Гайон опубликовали результаты своих наблюдений. С тех пор бордоская жидкость широко используется как фунгицид.

 

Открытие Миларде никак не повлияло на дальнейшие исследования по поиску новых фунгицидных веществ. К Миларде, еще 1807 г., Прево экспериментировал с сульфатом меди для борьбы с твердой головней пшеницы, но эта работа не имела успеха и была приостановлена. Только в 1930 г. в химической промышленности снова начали использовать ионы меди как основное действующее вещество при изготовлении препаратов.

 

Значительное распространение получил и полисульфид кальция в виде известково-серного отвара (ВСВ), а не элементарной серы. Считается, что впервые смесь начали использовать в начале XIX в. в Англии. Однако позже, с середины 30-х годов, элементарная сера вышла на передний план и в наше время играет значительную роль в защите не только сельскохозяйственных культур, но и животных и даже людей от целого ряда грибных болезней и клещей.

 

С 1848 г. против мучнистой росы винограда начали применять серу. Тогда же впервые в практику внедряется белый мышьяк (мышьяк), а в 60-х годах XIX в. - Парижская зелень для защиты от колорадского жука. В 1887 г. в связи с широким распространением австралийского желобковой червеца было впервые использовано способ фумигации апельсиновых насаждений цианамида водорода.

 

За XIX в. химический метод защиты растений быстро развивался, но этот прогресс был стихийный характер. История не сохранила фамилии американского энтомолога, который обнаружил, что парижская зелень (зеленая краска, содержащая мышьяк и медь) способна полностью уничтожать взрослых насекомых и их личинок.

 

Несмотря на то, что препараты на основе мышьяка были очень опасными для людей и домашних животных, без них невозможно обойтись, поскольку они оставались единственным средством для уничтожения вредителей растений. Однако постепенно выявлялось значительное количество вредителей, сохраняющих жизнеспособность после отравления. Эту особенность Арсена препаратов изучил Б.А. Долотов. На примере свекловичного долгоносика было установлено, что жуки остаются живыми не потому, что они устойчивы к нему, а наоборот, высокая кишечная токсичность препарата вызывала у насекомых акт рвота, в результате чего большинство из них после отравления оставались живыми. Препараты на основе мышьяка имели лишь кишечную действие, а потому не уничтожали вредителей. Это побудило к новым исследованиям и поискам. Долгое время с этой целью использовались инсектициды растительного происхождения (никотин-сульфат, анабазин-сульфат).

 

Известны факты использования в качестве инсектицидов минеральных масел. Так, сырая нефть использовали еще в 1778 г., а с 1865 г. для борьбы с щитовкой на апельсиновых деревьях застошвувалы керосин.

 

После первой мировой войны используются первые органосин-тетичних инсектициды для борьбы с вредителями текстильных изделий (еулан). Впоследствии стали известны динитроалилфенолы. Открытие химических соединений, которые впоследствии использовались для защиты растений, чаще всего были случайными, о чем свидетельствует история появления гексахлорана и ДДТ.

 

Известный английский физик Майкл Фарадей непосредственное отношение и к проблеме защиты растений. В 1825 г. он получил химическое соединение гексахлорциклогексан (ГХЦГ), структуру вещества выяснили в 1836 г., но знаменитый исследователь и не подозревал, что через 116 лет (1941 г.) ученым Х. бедер (США) будут обнаружены инсектицидные свойства этого химического соединения. На основе гексахлорцик-логексану были созданы различные формы инсектицидного препарата гексахлоран. Препараты этой группы широко использовались на многих сельскохозяйственных культурах. Впоследствии было обнаружено и их отрицательные свойства. Так, при применении на картофеле они меняли органолептические показатели клубней. Препараты были персис-тентнимы - долгое время хранились в окружающей среде, имели кумулятивными свойствами.

 

Аналогичная история изобретения всемирно известного инсектицида ДДТ. Впервые, еще 1877 г., австралийский химик Отмар Цейдлер синтезировал химическое соединение со сложным названием - дихлордифенилтры-хлорметилметан, сокращенно ДДТ. Спустя 64 года это химическое соединение во всех государствах мира использовалась как основной инсектицидный препарат с широким спектром действия. Все произошло случайно: в лабораторию, где химики вели опыты, залетела муха и села на стакан с раствором дихлордифенилтрихлорметилметан. Через несколько минут она погибла. Эту особенность заметил ученый Мюллер, который провел целую серию исследований и запатентовал свое открытие, за которое получил Нобелевскую премию. Высокая инсектицидные активность и низкая токсичность для человека привлекли внимание к ДДТ во многих странах. В 1942 г. его производство началось в Англии; в 1943 г. - в США и Германии, позже - в Канаде, Австрии, СССР. В 1944 г. началась разработка технологии получения ДДТ на Киевском химико-фармацевтическом заводе им. М.В. Ломоносова при участии Института физической химии АН УССР. В феврале 1945 г. в Киеве была построена первая в СССР заводскую установку и изготовлена опытная партия ДДТ для испытаний в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур.

 

Препарат сыграл большую роль и в медицине. Белье, вымыть мылом, в состав которого входил ДДТ, имела инсектицидное действие. Долгое время применение препаратов гексахлорана и ДДТ имело не только непревзойденный успех в борьбе с вредителями, но и не менее негативное влияние на окружающую среду.

 

В 1877 г. в южных областях Украины и в Крыму были обнаружены очаги виноградной филлоксеры. Здесь впервые был применен сероуглерод.

 

В 1880 г. в США против калифорнийской щитовки использовали полисульфид кальция, а в 1890 г. в Германии - карболинеум. В 1896 г. для защиты от вредителей были предложены керосиново-мыльные и керосиново-известковые эмульсии, а в 1905 г. - эмульсии нефтяных минеральных масел.

 

Широкого использования в защите растений свое время приобрели соединения ртути. В 1910 г. немецкий фитопатолог Гильтнер для борьбы с фузариозом рекомендовал обрабатывать семена зерновых культур хлоридом ртути. В результате исследований, направленных на поиск веществ, способных заменить эту высокотоксичную соединение, немецкий бактериолог Везенберг получил хлорфенольного ртуть, в 1915 г. выпускалась химической фирмой Ф. Байера в виде синтетического протравителя семян под торговым названием «Чепулун». Чепулун - первый фунгицид, созданный в результате систематических исследований по биологическим тестами. Упомянутые выше фунгицидные вещества были открыты случайно. В дальнейшем их поиск осуществляли на научной основе. Тридцатые годы ХХ ст. были ознаменованы открытием фунгицидных групп дитиокарбаматов и тиурамив. их фунгицидное активность установили в опытах на нефитопатогенних грибах. С тех пор была принята методика отравленных сред для изучения фунгицидных и бактерицидных свойств веществ. В двадцатых годах XIX в. для защиты деревьев было предложено сулему.

 

Значительный вклад в развитие химического метода сделали ученые бывшего СССР. Так, выдающийся энтомолог С.М. Мокржецкий в 1896 г. в Симферополе открыл первый в России земский склад, где продавались средства защиты растений. В 1931 г. в СССР началось промышленное изготовление парижской зелени, арсената натрия и сухого протравителя семян АБ. Отечественные химики и энтомологи создали препарат растительного происхождения анабазин-сульфат.

 

В 1930 г. в Ленинградском институте исследовательской агрономии было организовано Всесоюзный институт защиты растений (ВИЗР). В лабораториях ВИЗР изучали применение химических средств защиты растений. В 1931 г. в Москве был открыт Научно-исследовательский институт Инсеко-тофунгицидив, а с 1933 г. - Научный институт удобрений и инсекто-фунгицидов, заводы начали производить специальные машины для их применения.

 

С 1947 г. химическая промышленность СССР начала изготовления хлорорганических инсектицидов (ДДТ, гексахлоран), а также протравителей на основе органических соединений ртути.

 

Интенсивному внедрению химических средств защиты растений в сельском хозяйстве способствовала их высокая эффективность, их можно было адаптировать к всех технологий защиты. Однако негативные последствия чрезмерного использования ДДТ проявились уже в 60-х годах ХХ ст. и были катастрофическими. Использование его было запрещено почти во всех странах мира, но последействие препарата в регионах интенсивного использования наблюдается и сегодня.

 

Благодаря дальнейшему поиска было открыто группу фосфорорганических соединений с высокими инсектицидными свойствами. Академик О.Е. Арбузов является одним из изобретателей средств защиты растений этого класса. Первым в ряду фосфорорганических соединений был препарат октаметил (октаметилтетрамид пирофосфорной кислоты). Затем были созданы систокс, меркаптофос, фосфамид, авенин, тиофос (паратион). На основе действующего вещества японские ученые создали препарат поле-дол, с помощью которого долгое время с успехом защищали рис. В городе Центсуний сооружен памятник в честь изобретателей этого препарата.

 

Дальнейшие исследования привели к созданию метилового аналога тиофоса, названного вофатоксом. По многим показателям он превосходил своих предшественников из фосфорорганических соединений. Поиски усовершенствования фосфорорганических препаратов не прекращались. Усилиями ученых был создан хлорофос (диптерекс, О, О-диме-тил-2 ,2,2-трихлор-1-оксихлорофосфат). Хлорофос широко использовался для уничтожения не только вредителей сельскохозяйственных культур, но и паразитов животных и бытовых насекомых. Только в СССР хлорофосом обрабатывалось более 7 млн га посевов.

 

Широкомасштабное и длительное использование инсектицидов этого поколения мало негативное влияние на видовой состав вредителей. Одной из первых проблем было массовое распространение растительноядных клещей и других сосущих вредителей. Поэтому на смену этим инсектицидам пришли карбофос, бромофос, Гардоне и др..

 

Продолжались поиски более эффективных и безопасных для окружающей среды пестицидов. В 1945 г. в Англии химики получили соединение, которая должна инсектицидные свойства и принадлежала к диеновых соединений. На ее основе было изготовлено препарат хлориндан. Дальнейшие работы с веществами этой группы позволили создать гептахлор, алдрин (1949 г.) и др..

 

В 1948 г. важный шаг в поиске новых фунгицидных соединений сделал Гестер. Он впервые синтезировал препарат набам, на основе которого были созданы фунгициды цинеб, МАНЭБ, манкоцеб и др..

 

В 1951 г. было сделано новое открытие. Киттилсон обнаружил, что во время реакции перхлорметилмеркаптану (вещества, синтезированной еще в 1870 г. немецким химиком Ратке) с кислыми амидами образуются соединения с сильными фунгицидными свойствами. На основе этого действующего вещества были созданы такие фунгициды, как кафтан, фолпент, каптофол. Не все из них были внедрены в производство через ряд недостатков гигиенического характера. Фирмой «Байер» было получено вещества, принадлежащие к группе ароматических азотных соединений и использовались для внесения в почву и обработки семян.

 

В 1962 г. было открыто дитианол, а также тетрахлоризофталонит-рил, на основе которого в 1965 г. в США было создано препарат даконил.

 

Новый период в разработке фунгицидов начался после синтеза бензо-мидазолам. Первый из этой группы фунгицид тиабендазол сначала использовался как антигельминтный препарат. Его фунгицидные свойства были установлены в 1964 г., а системное действие обнаружена лишь в 1968 г.

 

Синтезированный в 1966 г. фуберидазол использовался для обработки семян против фузариоза зерновых и был значительно более эффективным по сравнению с ртутными препаратами. Он системное действие и сдерживает развитие мучнистой росы лестницы зерновых культур.

 

Значительную силу системного действия было впервые обнаружено в производных 2-аминобензимидазолу. С 1967 г. действующим веществом фунгицидов стал беномил и его аналоги, которые имели большой спектр фунгицидной действия. Их начали широко использовать в мировом сельскохозяйственном производстве.

Загрузка...