22: Пестициди

Класифікація за ціллю

Пестициди визначаються їх корисністю у знищенні або іншому зменшенні чисельності видів, які вважаються «шкідниками». Пестициди - це, однак, надзвичайно різноманітна група речовин. Щоб краще зрозуміти їх корисність та токсичність, а також шкоду, яку вони завдають, корисно класифікувати їх різними способами. Одна класифікація базується на передбачуваній цілі використання:

• фунгіцид застосовується проти грибків, що викликають хвороби та інші пошкодження сільськогосподарських рослин і тварин
• гербіцид використовується для знищення бур'янів, які є небажаними рослинами, які заважають деяким призначенням людини; найбільше використання в сільському та лісовому господарстві призначене для звільнення сільськогосподарських рослин від конкуренції, тоді як садівниче використання в основному для естетики
• інсектицид використовується для знищення комах, які є шкідниками в сільському господарстві, садівництві або лісовому господарстві, або які поширюють захворювання, такі як переносники комарів (шлях, по якому поширюється хвороба) малярії, жовтої лихоманки та енцефаліту
• акарицид використовується для знищення кліщів, які є шкідниками в сільському господарстві, і кліщів, які є переносниками недуг, таких як хвороба Лайма і тиф
• молюсцид використовується для вбивства равликів і слимаків у сільському господарстві та садах, а також водних равликів, які є переносниками захворювань, таких як шистосомоз
• проти нематод застосовується нематицид, які можуть пошкодити коріння сільськогосподарських рослин
• родентицид використовується для боротьби з мишами, щурами, ховрами та іншими гризунами, які є шкідниками в сільському господарстві або навколо будинку
• для знищення птахів використовується авіцид, яких іноді вважають шкідниками в сільському господарстві
• рибцид використовується для знищення риб, які можуть бути шкідниками в аквакультурі
• альгіцид використовується для знищення небажаних наростів водоростей, наприклад, в басейні
• бактерициди, дезінфікуючі засоби та антибіотики використовуються для боротьби з інфекціями та захворюваннями, спричиненими бактеріями (Зверніть увагу, що антибіотики насправді не класифікуються як «пестициди» відповідно до Закону про продукти боротьби зі шкідниками)

Хімічна класифікація

Оскільки майже всі пестициди є хімічними речовинами, їх можна класифікувати відповідно до подібності в хімічній структурі. Найбільш важливі групи описані нижче і в таблиці 22.1. Кілька «нехімічних» пестицидів засновані на мікробах і обговорюються пізніше в розділі «Біологічні пестициди».

Неорганічні пестициди - це сполуки, що містять токсичні елементи, такі як миш'як, мідь, свинець або ртуть Вони дуже стійкі в наземних середовищах, лише повільно розсіюються шляхом вилуговування та ерозії вітром або водою. Останнім часом неорганічні пестициди широко витісняються синтетичною органікою. Видатні приклади включають бордосскую суміш, комплекс сполук на основі міді, який використовується як фунгіцид для захисту плодових і овочевих культур, і такі миш'якові речовини, як триоксид миш'яку, арсеніт натрію та арсенат кальцію, які використовуються як гербіциди та ґрунтові стерилізатори. В якості інсектицидів використовують паризький зелений, арсенат свинцю, арсенат кальцію.

Органічні пестициди - це здебільшого синтезовані хімічні речовини, але деякі з них є природними токсинами, що виробляються пестицидами, які виробляються пестицидами. Важливі приклади включають наступне:

• Натуральні органічні пестициди видобуваються з рослин. Наприклад, нікотин і пов'язані з ними алкалоїди витягуються з тютюну (Nicotiana tabacum) і використовуються як інсектициди, зазвичай застосовуються у вигляді сульфату нікотину. Неонікотиноїди - синтетичний аналог. Пиретрум - це комплекс хімічних речовин, що видобуваються з певних хризантем (Chrysanthemum cinerariaefolium і C. coccinium) і використовуються як інсектицид. Ротенон видобувається з декількох тропічних чагарників (Derris elliptica і Lonchocarpus utilis) і використовується як інсектицид, родентицид або пицид. Червона черепа, витягнута з морської цибулі (Scilla maritima), є родентицидом, як і стрихнін, видобувається з тропічного чагарнику Strychnos nux-vomica.
• Синтетичні металоорганічні пестициди використовуються як фунгіциди і включають органічні речовини, такі як метилртуть та фенілртутний ацетат.
• Феноли включають трихлорфеноли, тетрахлорфенол та пентахлорфенол, які є фунгіцидами, що використовуються здебільшого для збереження деревини.
• Хлоровані вуглеводні (органохлори) - це різноманітна група синтетичних пестицидів (див. Докладно 22.2). Більшість з них досить стійкі, мають період напіврозпаду близько 10 років у ґрунті, оскільки вони не легко деградуються мікроорганізмами або фізичними агентами, такими як сонячне світло або тепло. Стійкість хлорганічних речовин в поєднанні з їх сильно ліпофільною природою (вони добре розчинні в жирах і ліпідах, але практично не розчиняються у воді) означає, що вони сильно біоконцентруються і біозбільшуються, причому найвищі концентрації зустрічаються у топових хижаків (див. Докладно 18.1 і рис. 22.1). До хлорганічних речовин відносяться наступні:
• ДДТ і його інсектицидні родичі, такі як ДДД і метоксихлор, колись були широко застосовуваними інсектицидами. Через заборони в Північній Америці та Європі на початку 1970-х років їх використання зараз обмежується тропічними країнами. DDE - стійкий неінсектицидний метаболіт ДДТ і ДДД, який накопичується в організмах.
• Ліндан є активною складовою гексахлорциклогексану, інсектициду.
• Циклодієни - це високохлоровані циклічні вуглеводні, такі як хлордан, гептахлор, альдрін та діельдрін, всі вони є інсектицидами.
• Хлорофеноксикислоти мають регулюючі ріст впливу на рослини і використовуються як гербіциди проти широколистяних бур'янів. Найважливішою сполукою є 2,4-D, але інші - 2,4,5-T, MCPA та silvex.
• Інші органохлори включають поліхлоровані дифеніли (ПХБ), діоксини та фурани. Це не пестициди, але згадуються тут, оскільки їх екотоксикологічні властивості подібні до властивостей пестицидів органохлоридів: вони стійкі в навколишньому середовищі та ліпофільні, тому вони збільшуються біоконцентрат та харчова павутина.
• Фосфорорганічні пестициди використовуються здебільшого як інсектициди, акарициди та нематициди. Вони не стійкі в навколишньому середовищі, але надзвичайно токсичні для членистоногих, а також для нецільових риб, птахів та ссавців. Паратіон, фенітротіон, малатион та фосфамідон є яскравими прикладами фосфорорганічних інсектицидів. Гліфосат, фосфоналкільна сполука, є важливим гербіцидом (він не токсичний для тварин).
• Карбаматні пестициди мають помірну стійкість у навколишньому середовищі, але є високотоксичними для членистоногих, а в деяких випадках і для хребетних. Важливими інсектицидами є амінокарб, карбарил та карбофуран.
• Триазинові пестициди використовуються як гербіциди, а іноді і як грунтові стерилізатори. Видатними прикладами є атразин, симазин та гексазинон.
• Синтетичні піретроїди є аналогами натурального пиретрума і використовуються в основному в якості інсектицидів і акарицидів. Піретроїди високотоксичні для безхребетних і риб, але вони мають змінну токсичність для ссавців і низьку токсичність для птахів. Важливими прикладами є циперметрин, дельтаметрин, перметрин, синтетичні піретрум і піретрини, а також тетраметрин.
• Біологічні пестициди - це склади мікробів, які є патогенними для конкретних шкідників і тому мають вузький спектр токсичності в екосистемах. Кращими прикладами є інсектициди на основі бактерії Bacillus thuringiensis (B.T.), види яких застосовуються проти молі, мух, жуків. Також розроблені інсектициди на основі вірусу ядерного поліедрозу (NPV) і гормонів комах.
• Генетично модифіковані організми (ГМО; див. Екологічні питання 6.1) були біологічно «спроектовані» шляхом введення частин ДНК іншого виду в їх геном. Ця високотехнологічна процедура була використана для розробки нових сортів комерційних культур, які є більш стійкими до певних пестицидів або шкідників, що може полегшити їх вирощування. Наприклад, ГМО сорти сої та ріпаку були розроблені таким чином, щоб бути стійкими до гліфосату, тобто цей гербіцид можна використовувати на цих культурах, забезпечуючи зниження витрат енергії та техніки для боротьби з бур'янами. Крім того, існують ГМО сорти кукурудзи (кукурудзи), які містять ДНК Bacillus thuringiensis, що забезпечує стійкість до деяких комах-шкідників і дозволяє фермерам використовувати менше інсектицидів. Ці та інші ГМО-культури широко культивуються в Північній Америці, хоча вони заборонені в багатьох країнах, включаючи більшу частину Європи та Бразилії. Використання цих ГМО культур є суперечливим, оскільки є неповні знання про біологічні та екологічні ризики їх використання, включаючи потенційний вихід їх факторів ГМО до диких рослин.

Детально 22.2. Хімічна структура органохлорів Органохлори - це різноманітна група сполук, які складаються з атомів вуглецю, водню та хлору. Їх біохімічна активність (в тому числі токсичність) і потенційна корисність повністю залежать від їх хімічної структури. Деякі органохлори використовуються як інсектициди (такі як ДДТ, ДДД, діельдрін), гербіциди (2,4-D, 2,4,5-T) або ізолюючі рідини (ПХБ). Інші взагалі не мають особливого застосування, але, тим не менш, є важливими забруднюючими речовинами навколишнього середовища. Наприклад, ДДТ і ДДД метаболізуються в організмах до DDE, який є непестицидом, який може накопичуватися до високої концентрації в жирових тканині. Іншим прикладом є надзвичайно токсичний діоксин TCDD, який ненавмисно синтезується як забруднююча речовина під час виробництва певних хлорганів (таких як трихлорфенол) та через реакції, що відбуваються при спалюванні органічних відходів.

Наступні діаграми ілюструють специфічні хімічні структури ряду екологічно важливих органохлоринів. На діаграмах кільцеподібні структури походять з бензолу, який має формулу C6H6. Органохлори утворюються шляхом заміщення одного або декількох атомів водню атомами хлору. Зверніть увагу на наступне:

• Існує велика схожість серед ДДТ, ДДД і ДДЕ, які відрізняються лише одним атомом хлору
• Аналогічно 2,4-D і 2,4,5-T відрізняються лише одним атомом хлору
• ПХБ є складною сумішшю молекул з основною біфенільною структурою, але змінюється за кількістю заміщення хлору атомами водню; на діаграмі «X» може бути як H, так і Cl
• TCDD, строго кажучи, не є хлорорганічним, оскільки містить два атоми кисню

ДДТ або 2,2-біс- (п-хлорфеніл) -1,1,1-трихлоретан (інсектицид)

ДДД або 2,2-біс- (п-хлорфеніл) -1,1-дихлоретан (інсектицид)

DDE або 2,2-біс- (п-хлорфеніл) -1,1-дихлоретилен (неінсектицидний метаболіт ДДТ і ДДД)

2,4-D або 2,4-дихлорфеноксіоцтова кислота (гербіцид)

2,4,5-Т або 2,4,5-трихлорфеноксіоцтова кислота (гербіцид)

ПХД або поліхлоровані біфеніли (електроізоляційна рідина)

TCDD або 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-діоксин (слідовий забруднювач)

Використання пестицидів для здоров'я людини

Різні комахи і кліщі - переносники, які передають патогенні мікроорганізми серед особин одного виду, або від альтернативного господаря людям, або домашнім і диким тваринам. До важливих захворювань людини, які переносяться безхребетними, відносяться наступні:

• малярія, яка викликана найпростішим плазмодієм і поширюється на людей комарами Anopheles
• жовта лихоманка, енцефаліт та вірус Західного Нілу, спричинений вірусами та поширюється комарами
• сонна хвороба, викликана найпростішою трипаносомою і поширена мухою цеце Глоссина
• чума або чорна смерть, спричинена бактерією Yersinia pestis і передається щурячою блохою Xenopsylla cheops
• черевний тиф, викликаний бактерією Rickettsia prowazeki і передається вошей Pediculus humanus
• шистосомоз або більгарціоз, спричинений кров'яним составом шистосоми, з прісноводними равликами в якості альтернативного господаря

У різному ступені захворюваність на ці хвороби можна контролювати за допомогою пестицидів проти безхребетних переносників або альтернативних господарів. Велика кількість комарів, наприклад, можна зменшити шляхом обприскування інсектициду в їх водному середовищі проживання розмноження або шляхом нанесення стійкого інсектициду на внутрішні стіни будівель, де вони відпочивають. Так само люди, заражені вошами, можуть отримати поверхневе обпилення інсектицидом - це було раннє використання ДДТ. Чуму можна контролювати, використовуючи родентицид разом із санітарними програмами для зменшення популяції щурів. За останні півстоліття пестициди зменшили кількість переносників та альтернативних господарів і позбавили сотні мільйонів людей від виснажливих або смертельних наслідків деяких захворювань, особливо в тропічних країнах. (Це було важливим фактором зниження рівня смертності та дозволило швидко зростати населення.)

Насправді, одним з перших важливих застосувань ДДТ було в Неаполі, Італія, під час Другої світової війни, щоб запобігти смертельній чумі тифу, яка могла знищити війська союзників та цивільне населення. Через успіх цього використання ДДТ та його внесок у переможні військові зусилля, прем'єр-міністр Великобританії в той час Уїнстон Черчілль назвав інсектицид «тим чудодійним порошком ДДТ».

Малярія здавна була важливою хворобою в тропічних країнах. Протягом 1950-х років близько 5% населення планети було заражено малярією. Застосування інсектициду для зменшення чисельності комарів досягло величезних скорочень захворюваності на малярію в деяких країнах. Наприклад, протягом 1933-1935 років Індія зафіксувала близько 100 мільйонів випадків малярії на рік і 750 тисяч смертей. Однак захворюваність була знижена до 150 тисяч випадків та 1500 смертей у 1966 році через обприскування ДДТ та осушення водно-болотних угідь, що розмножуються комарами (McEwen and Stephenson, 1979). Так само 2,9 мільйона випадків малярії сталося в Шрі-Ланці в 1934 році і 2,8 мільйона у 1946 році, але використання ДДТ допомогло зменшити цю захворюваність лише до 17 випадків у 1963 році (Hayes, 1991). Однак нещодавно малярія відроджується в деяких тропічних країнах, почасти тому, що комарі розробили генетично засновану толерантність до раніше ефективних інсектицидів. Багато людей знову піддаються впливу малярійного паразита, хоча хвороба сьогодні може контролюватися препаратами, що перешкоджають розмноженню плазмодію в крові. (Однак є також ознаки того, що плазмодій стає стійким до цих препаратів.)

Пестициди та землеробство

Сучасне сільське господарство - це високотехнологічна діяльність. Машини, енергетика, добрива, пестициди та високоврожайні сорти культур використовуються в системах інтенсивного управління вирощуванням сільськогосподарських культур (див. Глави 14 і 24). Роль пестицидів полягає в тому, щоб допомогти контролювати велику кількість наступних проблем:

• бур'яни, які конкурують з рослинними росли
• безхребетні та гризуни, які харчуються культурами або зберігаються
• мікробні захворювання, які можуть вбити урожай або зменшити його врожайність

Безперечно, ці види використання пестицидів є важливими факторами в сучасному сільському господарстві. Навіть при використанні пестицидів шкода, спричинена шкідниками та хворобами у всьому світі, еквівалентна приблизно 24% потенційного врожаю пшениці, 46% рису, 35% кукурудзи (кукурудзи), 55% цукрової тростини, 37% винограду та 28% овочів (McEwen and Stephenson, 1979). У Північній Америці шкідники знищують близько 37% потенційного виробництва харчових і клітковистих культур (Pimentel et al., 1992).

Звичайно, практика управління в сільському господарстві значно активізувалася, особливо протягом ХХ століття і з тих пір. Ця зміна призвела до підвищення продуктивності сільськогосподарських культур. Приріст врожайності сільського господарства значною мірою був досягнутий за рахунок комбінованих впливів наступних:

• механізація на викопному паливі
• використання добрив
• вдосконалені сорти сільськогосподарських культур, вирощених в монокультурних системах
• застосування пестицидів

Недавню інтенсифікацію агротехнологій іноді називають «зеленою революцією». Хоча врожайність сільського господарства значно зросла, слід визнати, що прибутки високо субсидуються наступним (див. Також глави 14 та 24):

• інтенсивне використання (і виснаження) невідновлюваних викопних палив і металів
• виснаження потенційно відновлюваних ресурсів, таких як родючість і схильність ґрунтів, а також підземних і поверхневих вод, необхідних для зрошення
• втрата ґрунтової маси через ерозію
• екстенсивне засолення ґрунтів у напівпосушливих регіонах (викликане невідповідними методами зрошення)
• екологічний збиток, пов'язаний з перетворенням природних екосистем в сільськогосподарські
• екотоксикологічна шкода, спричинена застосуванням пестицидів

У США, наприклад, врожайність кукурудзи зазвичай становила близько 1,4 т/га рік у 1933 році, проте вона зросла до 4,2 т/га рік у 1963 році та до 5,1-7,1 т/га рік протягом 1978-1984 років. У Мексиці врожайність пшениці зросла з 0,75 т/га-рік у 1945 році до 2,6 т/га-рік у 1964 році. Вихід рису в Японії збільшився з довоєнного середнього показника 1,8 т/га-рік до 4,0 т/га-рік у 1963 році, тоді як в США врожайність рису досягла 4,9-5,5 т/га рік (Hayes, 1991). Аналогічний приріст врожайності сільського господарства був реалізований і в Канаді (див. Рисунок 14.1).

Майже всі інтенсивно керовані сільськогосподарські системи в тій чи іншій мірі залежать від дезінсекції. Високоврожайні сорти культур часто вразливі до зараження комахами-шкідниками, хворобами та конкуренцією з боку бур'янів. Пестициди зазвичай призначаються для вирішення цих проблем. Більш того, монокультурні системи (при яких в полі вирощується тільки одна культура) призводять до зменшення популяцій природних хижаків і паразитів, що може загострити існуючих шкідників і дозволити розвиватися новим. Деякі екологи описали інтенсивно керовані сільськогосподарські системи як бігову доріжку для пестицидів, оскільки вони покладаються на пестициди, часто у зростаючій кількості, для боротьби з непередбачуваними шкідниками, які виникають як «сюрпризи».

Використання пестицидів у сільському господарстві Канади значно зросла за останні десятиліття. Гербіцид був застосований до 26,7 млн га сільськогосподарських угідь у 2011 році, що в три рази більше, ніж 1971 (табл. 14.10). Інсектицид і фунгіцид були застосовані на 8,7 млн га, збільшившись в 11 разів. Загалом, використання пестицидів у сільському господарстві Північної Америки збільшилося приблизно в десять разів між 1945 і 1989 роками (Pimentel et al., 1992). Цікаво, що за той же період втрати врожаю (лише для комах) фактично дещо зросли, приблизно з 7% протягом 1941-1951 років до 13% протягом 1951-1974 років (Hayes, 1991). Ці тенденції, які, здавалося б, суперечать один одному, можуть бути обумовлені такими факторами, як розвиток толерантності деякими шкідниками до пестицидів, поява нових шкідників через випадкові інтродукції, зміни відносин хижак-здобич, викликані вживанням пестицидів, а також внесення нового врожаю сорти, вразливі до шкідників.

Сільськогосподарська шкода, спричинена членистоногими шкідниками, сильно Іноді існує пряма конкуренція з людьми за продовольчий ресурс, як коли комахи знеособлюють посіви на полах або нападають на збережені продукти харчування. Такі розпущення іноді можуть знищити врожайність сільського господарства, як це може статися під час сильного зараження сараною. Найчастіше, однак, комахи знижують врожайність лише дещо.

Однак у деяких випадках навіть незначні пошкодження шкідниками можуть зробити продукцію непридатною для продажу. Це може бути випадок пошкодження яблук плодожеркою (Carpocapsa pomonella). «Червиві» яблука з личинками цієї комахи не продаються споживачам, і до 90% плодів в необприскуваних садах може бути заражено (McEwen and Stephenson, 1979). Навіть незначне знебарвлення плодів, таке як парша яблуні і іржавіння апельсинів (ні впливають на врожайність, ні харчові якості врожаю) вважаються неприйнятними багатьма споживачами. Тому, здавалося б, незначна шкода врожаю може бути критичним економічним фактором для фермерів та харчової промисловості. Як і у випадку з деякими потенційно рятувальними препаратами, пестициди надмірно призначаються для деяких цілей.

Значне використання пестицидів у сільському господарстві спрямоване на боротьбу з бур'янами, які заважають сільськогосподарським рослинам, конкуруючи за обмежені ресурси світла, води та поживних речовин. (Звичайно, «забур'яненість» частково є питанням контексту - в інших ситуаціях деякі види бур'янів мають позитивні ознаки.) Загальновідомо, що бур'яни, якщо рясні, можуть викликати велике зниження продуктивності сільськогосподарських культур навіть на 50-90%. Це причина, чому фермери завжди вживали заходів щодо зменшення кількості бур'янів, спочатку шляхом витягування або розведення їх вручну, а пізніше механічним вирощуванням (оранкою), щоб порушити їх ріст. Зовсім недавно для боротьби з сільськогосподарськими бур'янами широко застосовуються хімічні гербіциди. У США, наприклад, гербіцид використовується на 85% площі посівів для більшості сільськогосподарських культур (Gianessi and Sankula, 2003). Культурами, які отримують найбільше гербіцидів, є ріпак (на 99%), суха квасоля (99%), морква (98%), кукурудза (98%), рис (98%), цукровий буряк (98%), арахіс (97%), зелена квасоля (96%), томат (96%), чорниця (95%), цитрусові (95%), бавовна (95%) та картопля (93%). Використання гербіцидів у пшениці відносно низьке (55%), оскільки механічне обробіток під час посіву ефективно зменшує бур'яни для цієї культури.

За словами Джанессі та Санкули (2003), якби використання гербіцидів було припинено для 40 культур, які вони вивчали, то боротьбі з бур'янами доведеться покладатися на посилене механічне вирощування та ручну прополку. Вони підрахували, що щорічна вартість становитиме 14 мільярдів доларів США, що приблизно вдвічі більше, ніж використання гербіцидів (6,6 мільярда доларів на рік). Якщо використання гербіцидів було припинено та замінено альтернативними методами, вони підрахували, що 35 з 40 досліджених культур зазнають зниження врожайності, в середньому на 21% (діапазон 5-67%). Втрата продуктивності матиме значення близько 21 мільярда доларів на рік (включаючи 13 мільярдів доларів втраченої продуктивності та 8 мільярдів доларів у збільшенні витрат на управління). Однак зауважте, що «прямі витрати» на використання гербіцидів, наведені вище (6,6 млрд дол. США/рік), не включають значення екологічної шкоди, яка може бути спричинена, наприклад, токсичністю для нецільових рослин, дикої природи або сільськогосподарських працівників. Необхідно пам'ятати, що негербіцидні методи боротьби з бур'янами також завдають шкоди навколишньому середовищу, особливо механічного обробітку, що збільшує ерозію грунту і ущільнення. Системи управління No-till, які значно знижують швидкість ерозії, повинні покладатися на використання гербіциду для боротьби з бур'янами.

Звичайно, бур'яни повинні бути вразливими до токсичності гербіциду, який використовується проти них, тоді як рослинна рослина повинна бути толерантною. Деякі гербіциди токсичні для широколистяних бур'янів (дводольних рослин), але не для кукурудзи, пшениці, ячменю та інших культур сімейства трав'яних (однодольні рослини). Отже, гербіциди широко використовуються в зерновому землеробстві Північної Америки. Наприклад, обробляється близько 98% посівних площ кукурудзи та рису. Деякі важливі захворювання сільськогосподарських рослин можна боротися пестицидами. Іноді інсектицидом обприскують для боротьби з членистоногими переносниками мікробних захворювань. Найчастіше фунгіцид використовується для боротьби з патогенними грибами, такими як фітофтороз (Phytophthora infestans) картоплі, парша яблуні (Venturia inequalis), борошниста роса (Sphaerotheca pannosa) персика, а також гниль і відсихання багатьох видів сільськогосподарських культур (Pythium spp.). Фунгіцид також допомагає запобігти псуванню збережених культур грибами, такими як Aspergillus flavus, які можуть рости в збережених бобових, зернових та горіхах, виробляючи смертельні афлатоксини, які роблять продукти отруйними для людей та худоби.

Пестициди в лісовому

Використання пестицидів у лісовому господарстві викликає багато суперечок, часто більше, ніж використання тих же хімічних речовин у сільському господарстві. Суперечка частково стосується шкоди, яка може бути завдана багатьом місцевим видам, які піддаються обприскуванню лісового господарства, порівняно з переважно інопланетянами в сільському господарстві. Крім того, обприскування в лісовому господарстві в основному роблять державні установи і великі компанії, тоді як в сільському господарстві часто залучають окремих фермерів, які працюють на сімейному господарстві. Більшість людей мають більше співпереживання до людей, ніж до великого уряду чи великого бізнесу, і це може вплинути на їхню думку щодо використання пестицидів.

Пестициди використовуються в лісовому господарстві в основному для боротьби з епідеміями дефоліаційних комах та для боротьби з бур'янами на перелісованих ділянках і насадженнях. Найбільші кампанії з обприскування інсектицидів були проведені проти ялинового бруньки (Choristoneura fumiferana) в Нью-Брансвік, де в період з 1952 по 1992 рік була обприскувана сукупна площа близько 49 мільйонів гектарів (це розглядається пізніше як тематичне дослідження). Інші великі програми обприскування включали засоби проти циганської молі (Lymantria dispar, інтродукований шкідник, який знеособлює багато видів дерев), петельник болиголова (Lambdina fiscellaria) та короїди (особливо види амброзії та Ips).

Пестициди в будинку та садівництві

Пестициди зазвичай використовуються в будинках і навколо них. Наприклад, інсектицид можна використовувати для знищення клопів та тарганів, а родентицид - для отруєння щурів та мишей. Також велика кількість пестицидів використовується в садівництві. Гербіциди особливо широко застосовуються, в основному для досягнення естетики трави газону, яку прагнуть багато домовласників. З цією метою гербіцид використовують для знищення широколистяних рослин, таких як кульбаба і подорожник. «Бур'яном» в загальних «бур'яно-кормових» препаратах для газону є гербіцид 2,4-Д, дикамба або мекопроп.

Деякі з найбільш інтенсивних використання пестицидів відбувається в управлінні поля для гольфу, особливо на покласти зелень, де якість газону повинна бути дуже послідовною. Фунгіцид використовується в особливо великих кількостях для профілактики захворювань дернової трави. На одиницю площі використання пестицидів для розміщення зелені може бути більш інтенсивним, ніж майже будь-яке в сільському господарстві.

ДДТ та споріднені органохлори

Перше тематичне дослідження включає ДДТ та пов'язані з ними хлорорганічні інсектициди, такі як ДДД, діельдрін та альдрін. Ці хімічні речовини колись широко використовувалися в Канаді та більшості інших розвинених країн. Хоча ці хлори були заборонені тут на початку 1970-х років, вони продовжують використовуватися в деяких менш розвинених країнах.

ДДТ і його родичі стійкі в навколишньому середовищі. Отже, незважаючи на те, що ці хімічні речовини не використовуються в Канаді протягом декількох десятиліть, в екосистемах нашої країни все ще є значні залишки. Частково це також є результатом постійного використання цих хлорганів у деяких тропічних країнах, оскільки невеликі кількості залишків від цих поточних видів використання транспортуються до країн з високою широтою глобальними велосипедними процесами. Крім того, хлорганічні речовини більш стійкі в більш прохолодних умовах, ніж в більш теплих. Як результат, ці та деякі неінсектицидні органохлори (такі як ПХД та діоксини) все ще є важливими забруднюючими речовинами в Канаді.

Вперше ДДТ був синтезований в 1874 році, але його інсектицидні властивості були виявлені лише в 1939 році. Його перше важливе використання було під час Другої світової війни в програмах боротьби з вошами, комарами та іншими переносниками хвороб. ДДТ був швидко визнаний надзвичайно ефективним інсектицидом, і він став широко застосовуватися в сільському, лісовому господарстві та проти малярії. Використання ДДТ досягло максимуму в 1970 році, коли в усьому світі було виготовлено 175 мільйонів кілограмів. Незабаром після цього розвинені країни почали забороняти більшість видів використання ДДТ, оскільки було встановлено, що він завдає екологічної шкоди, включаючи забруднення людей та їх харчової павутини. Деякі дослідники вважали, що це забруднення може спричинити захворювання, такі як збільшення раку та захворювань печінки. Однак використання ДДТ продовжується в деяких тропічних країнах, в основному проти переносників хвороб комарів.

Однак навіть у цих країнах використання ДДТ та інших хлорорганічних інсектицидів зменшується. Частково це пояснюється тим, що багато шкідників розробили генетично засновану толерантність до цих хімічних речовин (іноді відому як стійкість), що знижує їх ефективність як пестицидів. Розвиток толерантності - це еволюційний процес, при якому вплив токсичної речовини вибирає для резистентних осіб в межах генетично мінливої популяції (див. Глави 6 і 15). Хоча толерантні особини, як правило, рідкісні в нерозпилених популяціях, вони можуть швидко стати домінуючими в обприскуваному середовищі існування. Якщо інсектицид їх не вбиває, вони виживають до розмноження, і передають гени на толерантність до свого потомства. Понад 500 видів комах та кліщів мають популяції, толерантні принаймні до одного інсектициду, і налічується понад 100 стійких до фунгіцидів збудників рослин, 55 гербіцидів толерантних бур'янів та п'ять гризунів, стійких до антикоагулянтів (NRC, 1986; Winston, 199; Landis et al., 2002).

Кілька фізико-хімічних властивостей хлорганічних речовин мають важливий вплив на їх здатність завдавати екологічної шкоди. По-перше, вони мають тривалу стійкість або тенденцію залишатися хімічно незмінними в навколишньому середовищі, оскільки вони не легко деградуються мікроорганізмами або фізичними агентами, такими як сонячне світло або тепло. Наприклад, ДДТ має період напіввиведення в грунті 3-10 років. Первинним продуктом розпаду ДДТ є тісно пов'язаний хлорорганічний ДДЕ, який має подібну стійкість.

Крім того, ДДТ та пов'язані з ними органохлори по суті не розчиняються у воді і тому не можуть бути «розведені» у цей рясний розчинник. Натомість ці хімічні речовини добре розчиняються в жирах (або ліпідах), які зустрічаються в основному в організмах. Тому ДДТ і пов'язані з ними органохлори мають сильну спорідненість до організмів, і вони накопичуються в живих істотах при сильній перевазі неживому середовищу — цей процес називається біоконцентрацією.

Більш того, організми мають високу ефективність при засвоєнні хлорганічних речовин, які присутні в їх їжі. Як результат, хижаки у верхній частині харчової павутини розвивають найвищі залишки хлорганічних речовин, особливо в їх жирових тканині (це відоме як біомагніфікація або збільшення харчової павутини). Як біоконцентрація, так і збільшення харчової павутини прогресуючі з віком, тому найстаріші особини в популяції є найбільш зараженими (див. Докладно 18.1).

Ці властивості хлорганічних речовин проілюстровані на малюнку 22.1 і таблиці 22.3. Зверніть увагу, що концентрації незначні в повітрі, воді та несільськогосподарському грунті, порівняно з набагато більшими залишками, які трапляються в організмах. Зауважте також, що концентрації в рослині нижчі, ніж у травоїдних, і що залишки найвищі у верхній частині харчової павутини, наприклад, у хижих птахів та людей.

Таблиця 22.3. Типові залишки ДДТ у 1960-х і 1970-х роках. Джерела: Дані Едвардса (1975) та Фрідмана (1995).

Ще однією характеристикою хлорганів-органохлорів є їх повсюдне поширення — їх залишки зустрічаються у всіх організмах по всій біосфері. Це поширене забруднення відбувається через те, що хлорганічні речовини потрапляють у глобальний цикл і стають широко розсіяними в тілах мігруючих організмів і в атмосфері шляхом випаровування та в вітроерозійному пилі. Залишки ДДТ зустрічаються навіть в організмах Антарктиди, далеко віддалених від районів, де він коли-небудь використовувався. В одному дослідженні в тому далеко-південному регіоні концентрація «загального ДДТ» (майже всі з яких відбуваються як метаболічний залишок, DDE) в жирі скуас (морський птах, Catharacta maccormicki) становила 5 ppm (або 5 мкг/г). Менші залишки (< 0,44 проміле) траплялися у птахів, що годуються нижче в харчовій павутині, таких як фульмар (Fulmarus glacialoides) та макаронний пінгвін (Eudyptes chrysolophus) (Norheim et al., 1982).

Хоча хлорорганічні залишки повсюдно поширені в біосфері, набагато вищі концентрації зустрічаються у тварин, які живуть поблизу районів, де ці хімічні речовини були використані, наприклад, Північна Америка. Оскільки морські ссавці харчуються у верхній частині своєї харчової павутини або поблизу неї і довговічні, вони можуть мати надзвичайно високі залишки хлорганічних речовин. Наприклад, морські свині (Phocoena phocoena) в Атлантичній Канаді мали залишки ДДТ до 520 ppm у своєму жирі (Edwards, 1975). Високі залишки хлорганічних речовин також трапляються у пернах-хижаків, особливо хижаків (таких як орли, соколи, яструби та сови). До заборони ДДТ залишки в середньому становили 12 проміле (максимум 356 проміле) у зразку 69 лисих орлів (Haliaeetus leucocephalus), до 460 проміле серед 11 західних поганок (Aechmophorus occidentalis) та до 131 проміле серед 13 оселедцевих чайок (Larus argentatus) (Edwards, 1975).

Інтенсивний вплив хлорганів-хлорів завдав значної екологічної шкоди, в тому числі отруєння птахів. Протягом 1950-х та 1960-х років вбивства птахів призвели до того, що ДДТ розпорошували в міських районах, щоб убити жуків-переносників голландської хвороби в'яза, спричиненої грибковим збудником (Ceratocyctis ulmi), який був випадково завезений до Північної Америки з Європи. Гриб переноситься між деревами короїдами, з якими в деякій мірі можна боротися за допомогою інсектициду. Обприскування з цією метою було інтенсивним і зазвичай передбачало внесення 0,7-1,4 кг ДДТ на дерево. Птахи, що харчуються безхребетними на оброблених ділянках, піддавалися дії смертельних доз. Одне дослідження в Нью-Гемпширі виявило 117 мертвих птахів у зоні розпилення 6 га, і підрахувало, що 70% племінних робінів (Turdus migratorius) було вбито (Wurster et al., 1965). Стільки пташиної смертності відбулося в розпорошених районах, що пісня птахів помітно зменшилася - звідси і назва книги Рейчел Карсон 1962 року «Тиха весна» (детально 22.3).

Крім гострого отруєння, викликаного хлорганохлорами в обприскуваних ділянках, над великими регіонами відбувалися більш підступні пошкодження. Багато видів відчували тривалу хронічну токсичність, навіть далеко від обприскуваних ділянок. Минули роки моніторингу населення та екотоксикологічних досліджень, перш ніж органохлори були визначені як причина цього поширеного збитку. Насправді, ми можемо розглядати хронічне отруєння птахів та інших диких тварин як екологічний «сюрприз», який стався через те, що вчені (і суспільство) не мали досвіду довгострокового впливу стійких, біозбільшувальних хлорганів-органохлорів.

Серед видатних жертв хлорорганічних інсектицидів були пернаті пернаті. Ці птахи вразливі, оскільки є верхніми хижаками і накопичують багато залишків хлорганічних речовин. Селекційні популяції різних хижаків зазнали значного зниження. Сильно уражені види включали сапсан (Falco peregrinus), скопа (Pandion haliaetus), білоголовий орлан (Haliaeetus leucocephalus) та беркут (Aquila chrysaetos) (див. Канадський фокус 22.1). У всіх випадках ці види піддавалися впливу «коктейлю» з органохлорів, включаючи інсектициди ДДТ, ДДД (обидва метаболізуються до DDE), альдрін, діельдрін та гептахлор, а також ПХБ, група неінсектицидних сполук з багатьма промисловими застосуваннями. Дослідники досліджували відносну важливість цих різних хлорганохлорів у спричиненні зниження популяції хижаків. Схоже, що ДДТ, можливо, був більш важливим токсином для птахів у Північній Америці, тоді як циклодієни (особливо діельдрін) були більш впливовими у Британії (Cooper, 1991; Moriarty, 1999).

Пошкодження хищників в основному були пов'язані з хронічним впливом на їх розмноження, а не токсичністю, спричиненою дорослим. Репродуктивні пошкодження включали вироблення тонкої яєчної шкаралупи, яка зламається під вагою інкубаційного батька, високу смертність ембріонів та пташенят та ненормальну поведінку дорослих. Кількість пташенят пташенят знизилася, що призвело до стрімкого зниження популяції.

З моменту заборони ДДТ та інших хлорганічних речовин у Північній Америці їх залишки в дикій природі поступово зменшуються. Дані, що свідчать про це зниження, отримані шляхом аналізу яєць оселедцевих чайок (Larus argentatus), що розмножуються на Великих озерах (рис. 22.2). Хоча яйцеклітини з різних місць відрізняються своїми залишками (частково залежно від місцевих джерел), всі вони демонструють великі зменшення DDE та PCB. Зниження залишків також відбулося у двохчубатих бакланів (Phalacrocorax auritus).

Детально 22.3. Мовчазна весна Рейчел Карсон, американський біолог, написала безліч наукових статей і кілька книг, найвідоміша з яких, «Тиха весна», була опублікована в 1962 році. Silent Spring була спрямована на популярну аудиторію, і це був жвавий і суперечливий обвинувальний висновок про використання пестицидів, як це практикувалося в той час, особливо використання ДДТ та інших хлорорганічних інсектицидів. Тиха весна була написана, щоб попередити суспільство про відому та потенційну небезпеку, яку ці пестициди становлять для дикої природи, а також для людей через забруднення їх їжі. Тиха весна досягла цієї мети і, по суті, була літературною бомбою, яка спричинила виверження обізнаності громадськості про проблеми пестицидів.

Хоча ДДТ та його хлорорганічні родичі були явно корисними для знищення шкідників, Карсон описав, як вони також спричиняють велику смертність членистоногих, що не є шкідниками, а також птахів, ссавців та інших диких тварин. Вона також попередила, що люди широко піддаються впливу хлорганохлорів, причому значні залишки виявляються, наприклад, в молоці годуючих матерів. Вона зазначила: «Вперше в історії світу кожна людина зараз піддається небезпечним хімічним речовинам, починаючи з моменту зачаття і до смерті». Хоча в той час про цю тему було мало відомо, Карсон попередив, що хронічне, низькорівневе вплив людей хлорганохлоринами є потенційно небезпечним.

Бестселер, Silent Spring викликав величезну суперечку про вплив антропогенних хімічних речовин на навколишнє середовище. Компанії, які виробляли пестициди, монтували власні інформаційні та рекламні програми. Вони намагалися дискредитувати Карсона, позначивши її як безвідповідального агітатора і стверджуючи, що вона не представляє поглядів більшості вчених. Насправді деякі технічні деталі аналізу Карсона пізніше були визнані неправильними, але це не дивно, враховуючи неповне розуміння на той час про пестициди та їх вплив на навколишнє середовище. Тим не менш, істотна теза Silent Spring полягала в тому, що хлорорганічні інсектициди широко забруднюють організми та навколишнє середовище, були стійкими та завдають великої шкоди. Здебільшого ці твердження були правильними.

На жаль, Рейчел Карсон померла ранньою смертю від раку в 1964 році, так само, як повідомлення Тихий весни стало широко визнаним. Сьогодні Карсон відомий як один з найвпливовіших екологів в історії, піонер, який заслуговує на велику частину заслуги за народження екологічного руху в середині 1960-х років. Як і всі екологи, Рейчел Карсон пропагувала етику відповідальності людини за турботу про біосферу та її види.

Справа Карбофуран

Важливими замінниками ДДТ та пов'язаних з ними органохлорів були фосфорорганічні та карбаматні інсектициди. Ці отруюють комах та інших членистоногих шляхом пригнічення специфічного ферменту - ацетилхолінестерази (AchE), який має вирішальне значення при передачі нервових імпульсів. Хребетні, такі як земноводні, риби, птахи та ссавці, також чутливі до отруєння їх системи AchE. У всіх цих тварин гостре отруєння фосфорорганічними і карбаматними інсектицидами викликає тремор, судоми і в кінцевому підсумку смерть.

Карбофуран - карбаматний інсектицид, який можна використовувати для багатьох цілей в сільському господарстві. Один з рецептур являє собою рідку суспензію, яку можна розвести у воді, а потім розпорошувати проти шкідників, таких як коники та листоїди. Він також випускається в гранульованому складі, в якому інсектицид покриває частинки піску і висівається разом з насінням для захисту ніжних сходів від ураження комахами. Гранульований склад широко використовувався при посіві ріпаку та кукурудзи.

На жаль, дика природа піддається впливу токсичних доз карбофурану, коли використовується будь-який з цих складів. Наприклад, якщо не всі гранули карбофурана закопані в посадочні борозни, вони залишаються оголеними на поверхні (Mineau, 1993). При одному способі посіву, використовуваному для кукурудзи в Онтаріо, 15-31% гранул залишалося оголеним на поверхні, або 515-1065 оголених гранул на метр борозни. Методи, що використовуються для посадки ріпаку в західній Канаді, часто залишають близько 5% гранул на поверхні. Оголені гранули можуть потрапляти в організм птахів, що їдять насіння, яким потрібні тверді частинки такого розміру, як «пісок» для мацерації твердих покритих насіння в їх м'язовій шлунку. Карбофуран надзвичайно токсичний: споживання всього 1-5 гранул може вбити маленьку птицю. Хижаки та ссавці вдруге отруюються, якщо вони очищають мертві тіла.

Крім того, поля, оброблені карбофураном, можуть затоплюватися навесні та восени, а поверхневі води можуть потім містити великі залишки інсектициду. Особливо це стосується, якщо грунт і вода кислі, що значно знижує швидкість розпаду карбофурану на менш токсичні хімічні речовини.

З усіх пестицидів, використовуваних останнім часом у сільському господарстві, карбофуран, ймовірно, спричинив найбільш нецільову смертність птахів та інших диких тварин. Незважаючи на те, що в Канаді чи США не існує систематичної програми звітування про вбивства птахів, спричинених використанням пестицидів, велика кількість токсичних інцидентів була задокументована для карбофурану (Mineau, 1993), деякі з яких були:

• Понад 2000 лапландських довгих шпор (Calcarius lapponicus), насіннєвий в'юрок, загинули після вживання гранул карбофурану на щойно посадженому полі ріпаку в Саскачевані в травні 1984 року
• Близько 1200 птахів, переважно горобців савани (Passerculus sandwichensis), були вбиті гранульованим карбофураном на полах ріпи та редьки в Британській Колумбії у вересні 1986 року.
• Більше 1000 зелено-крилатих чирок (Anas carolinensis) були вбиті протягом декількох годин після посадки на затопленому полі ріпи в Британській Колумбії восени 1975 року
• Щонайменше 50 крижнів (Anas platyrhynchos) та шпильки (A. acuta) були отруєні в затопленому полі в Британській Колумбії в грудні 1973 року
• 2450 мертвих голубів (Mareca americana) знайшли через день після обприскування поля люцерни в Каліфорнії в березні 1974 року

Ці приклади є лише невеликою часткою відомих вбивств птахів, спричинених звичайним використанням карбофурану в сільському господарстві. Є також, звичайно, більша кількість неповідомлених інцидентів. Оскільки використання карбофурану в сільському господарстві несе такий відомий ризик отруєння птахів та інших диких тварин, екологи та екологи енергійно лобіювали, щоб його реєстрацію відкликали для цих цілей або, принаймні, більш жорстко контролювали. У 1993 році Агентство з охорони навколишнього середовища США заборонило гранульовану рецептуру карбофурану на основі піску, за винятком деяких відносно незначних застосувань та основного (з рисовими культурами), для яких не було підходящої альтернативи. У 1996 році сільське господарство Канади, федеральне агентство, яке регулює використання пестицидів, заборонило більшість застосувань карбофурану в рідкій суспензії, а також всі гранульовані склади. Це були позитивні дії з точки зору регулювання пестицидів, хоча, на думку багатьох токсикологів дикої природи, для вжиття цих необхідних кроків знадобилося надмірно багато часу.

Канадський фокус 22.1. Органохлори і сапсан Найвідомішою пташиною жертвою хлорганів-хлорів став сапсан, зниження популяції якого вперше було помічено на початку 1950-х років в Північній Америці та Західній Європі (Peakall, 1990; Freedman, 1995). До 1970 року сапсани на сході Північної Америки (підвид Falco peregrinus anatum) припинили розмноження і опинилися під загрозою зникнення. При цьому підвид tundrius Арктики стрімко скорочувався. Тільки підвид pealei, який розмножується на островах біля Британської Колумбії та Аляски, мав нормальний успіх у розмноженні та стабільну популяцію.

Соколи піалеї не мігрують. Більш того, вони живуть в регіоні, де пестициди не використовуються і в основному харчуються немігруючими морськими птахами. На відміну від цього, сапсани анатум розмножуються в регіоні, де широко використовувалися хлорганічні речовини, і харчувалися зараженою здобиччю. Соколи тундріуса розмножуються в північній пустелі, де не використовуються пестициди, але зимують у Центральній та Південній Америці, де їх їжа була забруднена хлорганохлорами, як і їх здобич мігруючих водоплавних птахів та берегових птахів в Арктиці. Дослідження токсикологів дикої природи виявили, що популяції сапсанів з високим вмістом хлорорганічних залишків відкладають тонколушпинні яйцеклітини і страждають іншими видами репродуктивних порушень. Ця шкода призвела до краху їхнього населення. До 1975 року птахи анатума були виведені в східній Північній Америці, тоді як арктичні птахи тундріус знизилися лише до 450 пар від історичних рівнів понад 5 тисяч пар.

На щастя, багато країн (включаючи Канаду, США та більшість інших розвинених країн) заборонили подальше використання ДДТ та більшості інших хлорганічних речовин у 1970-х роках. Це призвело до помітного зменшення залишків їжі сапсанів та інших хижаків, що дозволило їх популяціям стабілізуватися або відновлюватися. До 1985 року арктичні сапсани збільшувалися в достатку, а невеликі племінні популяції відновилися в більш південних регіонах.

Відновлення було значно посилено програмою (фінансується в Канаді Канадською службою дикої природи), яка розводила сапсанів у неволі, щоб забезпечити молодих птахів для випуску в колишній ареал підвиду anatum. Кілька тисяч молодих сапсанів було випущено в Канаді і США, а багато птахів вижили і розлучилися. Деякі з них були випущені в містах, де високі будівлі забезпечують схоже на скелю гніздове середовище проживання, а в якості здобичі є багато голубів та інших міських птахів. Завдяки зменшенню залишків хлорганічних речовин, що утворюються в результаті заборон на використання цих хімічних речовин, сапсан знаходиться на зворотному шляху.

Зображення 22.1. Сапсан - вид, який зазнав широкого спаду популяції в результаті екотоксикологічного впливу ДДТ та інших хлорганів-хлорів. Джерело: Денніс Джарвіс, Вікісховище; http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Falco_peregrinus_-Nova_Scotia,_Canada_-eating-8.jpg

Діазинон і Монокротофос

Інші сучасні інсектициди також отруюють канадських птахів. Діазинон, фосфорорганічний інсектицид, викликав численні випадки масової смертності. Наприклад, наприкінці 1980-х років було щонайменше п'ять подій, в яких цілі зграї канадського гусака (Branta canadensis) були вбиті, коли вони харчувалися травою на порах для гольфу на півдні Онтаріо, які лікувалися, щоб зменшити зараження дернових комах (Mineau, 1999). Гуси померли протягом декількох хвилин, як це характерно для гострого отруєння інгібіторами AchE. Подібні токсичні події сталися в Сполучених Штатах, в тому числі один, в якому 700 гусей Бранта (Branta bernicla) були вбиті на полі для гольфу в Нью-Йорку. Діазинон в даний час був заборонений для використання на порах для гольфу в США, але він все ще може бути використаний в Канаді для цієї мети, а також для садівничих і сільськогосподарських цілей, хоча його використання знижується.

У 1996 році було виявлено, що сільськогосподарське використання монокротофосу та інших фосфорорганічних інсектицидів проти коників в Аргентині вбиває велику кількість яструбів Суейнсона (Buteo swainsoni). Цей хижак розмножується на заході Канади та США і мігрує зимувати на пампаси Південної Америки. Популяції цього яструба скорочувалися протягом декількох років. Однак лише до тих пір, поки деякі птахи не були оснащені супутниковими передавачами та слідували до Аргентини, токсикологи дикої природи виявили ймовірну причину зниження - погано регульоване використання монокротофосу на зимівлі. Польові дослідження в Аргентині виявили, що понад 20 тисяч яструбів Суейнсона було вбито лише в одній сільськогосподарській місцевості (інші регіони не обстежувалися), із загальної племінної популяції лише 400-тисяч (з них до чверті породи в Канаді).

Монокротофос надзвичайно токсичний для птахів, хоча і не стійкий в навколишньому середовищі. Через ризик екологічної шкоди монокротофос був заборонений у Сполучених Штатах і ніколи не був зареєстрований для використання в Канаді. Однак в Аргентині інсектицид можна легально використовувати. Яструби Суейнсона піддавалися смертельним дозам монокротофосу, коли вони пурхали за розпилювальними тракторами, щоб харчуватися кониками, змитими технікою, а також коли вони пізніше харчувалися зараженою інсектицидами здобиччю. Аргентина з тих пір заборонила монокротофос, замінивши його застосування піретроїдами.

неонікотиноїди

Мабуть, найбільш спірним питанням, пов'язаним з пестицидами останніх років (це було написано в 2015 році), є використання неонікотиноїдних інсектицидів сільського господарства (Jeschke et al., 2011; Mineau and Palmer, 2013; van der Sluijs et al, 2014). Це клас синтетичних інсектицидів, що інгібують АХЕ, які хімічно схожі на нікотин, ключовий алкалоїд в тютюні. Неонікотиноїди набагато менш токсичні для хребетних тварин, які карбамат і фосфорорганічні інсектициди, але вони є стійкими і отрутами широкого спектру дії для нецільових членистоногих. До групи «неонових» відносяться різноманітні сполуки, причому імідаклоприд останнім часом є одним з найбільш широко використовуваних інсектицидів в світі.

Неонікотиноїди - системний інсектицид. Хімікат можна наносити зрошувальною водою, як спрей на водній основі, або як покриття на насіння, призначене для посадки. У всіх цих випадках неон поглинається, а потім розподіляється по всій рослині, щоб забезпечити захист від рослиноїдних комах. Вони стали популярними застосуваннями - з моменту впровадження неоніки на початку 1990-х років вони виросли до кількох мільярдів доларів щорічних продажів. Неонікотиноїди використовуються на широкому спектрі сільськогосподарських культур. У США вони використовуються на 95% посівних площ ріпаку та кукурудзи, а також не менше половини бавовни, сорго, сої та цукрових буряків. Вони використовуються на багатьох фруктових культурах, включаючи мигдаль, яблука, ягоди, вишню, виноград, апельсини та персики, а також такі овочі, як листова зелень, картопля та помідори, і навіть злакові зерна. Їх також використовують як консервант для деревини.

Останнім часом використання неонікотиноїдів було пов'язане з деякими важливими екологічними проблемами. Одним з них є загальне зниження комах-запилювачів, які є життєво важливими як для сільськогосподарського виробництва, так і для природних екосистем. Сільськогосподарська зв'язок передбачає той факт, що більшість комерційних фруктів, починаючи від яблук і закінчуючи кабачками, покладаються на комах, щоб запилювати свої квіти, щоб відбувся розвиток плодів. Медоносні бджоли особливо важливі в цьому відношенні, але ці життєво важливі запилювачі сильно знижуються через синдром, який називають розладом колапсу колонії. Причина цього пошкодження точно не відома, але неоніки підозрюються як спричиняючі вплив. Іншим непрямим ефектом широкого використання неоніки може бути зниження деяких видів птахів через скорочення їх кормової бази членистоногих (Hallmann et al., 2014).

В результаті зростаючого занепокоєння щодо впливу неонікотиноїдних інсектицидів на навколишнє середовище багато країн обмежують або забороняють їх використання. У 2013 році дослідження Європейського органу з безпеки харчових продуктів повідомило про неприпустимо високий ризик для медоносних бджіл від багатьох видів використання неоніки, а в 2014 році було опубліковано критичне інтегроване дослідження (van der Sluijs et al, 2014). У 2014 році, у відповідь на це та інші дослідження, 15 з 27 держав-членів Європейського Союзу проголосували за обмеження використання трьох неонікотиноїдів (клотіанідин, імідаклоприд та тіаметоксам) протягом двох років, поки були проведені додаткові дослідження. Агентство з охорони навколишнього середовища США переглядає їх реєстрацію, і канадські органи контролюють ці міжнародні події.

Черв'як ялиновий

Найбільші програми обприскування інсектицидів у лісовому господарстві були встановлені проти ялинового бутовика (Choristoneura fumiferana), особливо в Нью-Брансвік. Оскільки обприскування відбувається над великими природними лісами, біорізноманіття яких складається з місцевих видів, це чудове тематичне дослідження для вивчення екологічних наслідків використання інсектицидів. Ялиновий бруньок - місцева моль, личинки якої є шкідниками лісу, де переважають ялиці та ялини. Зараження може вразити десятки мільйонів гектарів, а дерева гинуть після декількох років дефоліації. Особливо вразливі зрілі стенди, де переважає бальзамін (Abies balsamea). Біла ялина (Picea glauca) також є кращою їжею, але червона ялина (P. rubens) та чорна ялина (P. mariana) менш схильні зазнати смертельних пошкоджень. Ялиновий бруньок завжди присутній в невеликих популяціях в його ялицево-ялиновому середовищі існування, але він зрідка рветься до величезного достатку і стає шкідником. У нормальних умовах на кожному хвойному дереві може зустрічатися всього близько п'яти личинок, але це збільшується до 2-х тисяч на початку розшарування, і до більш ніж 20-ти тисяч під час піку. Місцевий спалах зазвичай витримується протягом 6-10 років, а потім руйнується. Дослідження в Квебеку показали, що спалахи відбувалися в середньому інтервалі близько 35 років (Blais, 1985). Спалах, як правило, синхронний (відбувається в той же час) на великій території вразливого лісу, хоча серед насаджень є великі варіації в достатку бруньок. Точні причини розривів не відомі, але вони можуть включати кілька років теплої сухої погоди навесні, що сприяє виживанню личинок.

Пошкодження лісу

Схоже, що ступінь шкоди, заподіяної ялиновим брунькою, можливо, збільшилася протягом трьох спалахів ХХ століття. Спалах, який розпочався в 1910 році, торкнувся близько 10 мільйонів гектарів, один починаючи з 1940 року задіяв 25 мільйонів га, а інший в 1970 році постраждав понад 55 мільйонів га (рис. 22.3). Збільшення площ зараження може бути пов'язане зі збільшенням масштабів вразливого ялицево-ялинового лісу, можливо, через такі впливи:

• регенерація хвойних насаджень на покинутих сільськогосподарських угіддях, особливо з 1920-х
• захист лісів від пожеж
• практики лісового господарства, такі як чітке різання
• обприскування заражених насаджень інсектицидом, що може сприяти підтримці середовища проживання в стані, придатному для бруньок

Величезна шкода була завдана бруньками економічно важливим лісовим ресурсам. Під час останнього спалаху (1971-1984) смертність дерев була еквівалентна понад 38 мільйонам кубічних метрів товарної деревини. Під час піку зараження значна смертність дерев сталася на сході Канади понад 26,5 мільйонів гектарів (Ostaff, 1985). Швидкий розвиток зараження можна проілюструвати на прикладі острова Кейп-Бретон (Ostaff and MacLean, 1989). Дефоліації бруньок у 1973 році не спостерігалося, але в 1974 році спостерігалася помірна до сильної дефоліації понад 165 тисяч гектарів. Це збільшилося до 486 тис. га в 1975 році і до 1,22 млн га в 1976 році, коли по суті весь вразливий ялиновий ліс був заражений.

Розрив бруньок може тривати 10 і більше років, з часом збиток збільшується. За перші два роки сильної дефоліації на мисі Бретон загинуло 4% бальзамінних ялин. Сукупна смертність зросла до 9% після чотирьох років сильної дефоліації, 37% через шість років, 48% через вісім років, 75% через 10 років і 95% після 12 років (Ostaff and MacLean, 1989). По всій східній Канаді смертність дерев становила в середньому 85% у зрілих ялинових насадженнях, 42% у незрілих ялинових насадженнях та 36% у зрілих ялинових насадженнях (MacLean, 1990).

Зрілі дерева набагато вразливіші до бруньок, ніж менші незрілі, які зазвичай переживають спалах. Отже, підземний поверх пошкодженого стенду зазвичай містить щільну популяцію дрібної ялиці та ялини. Відомий як розширена регенерація, це важливо для відновлення наступного ялицево-ялинового лісу після руйнування інвазії. На мисі Бретон сильно пошкоджені насадження, як правило, мали розширену регенерацію 45 тисяч дрібних ялиць плюс 3 тисячі ялин на гектар, більшість з яких пережили зараження (MacLean, 1988).

Після того, як зрілі дерева гинуть, а навіс розкриється, маленькі хвойні рослини швидко ростуть і створюють ще один ялиновий ліс, який через десятиліття стає вразливим до чергового зриву бруньок. Ці спостереження свідчать про те, що в довгостроковій перспективі взаємодія між лісом та бахромом можна розглядати як екологічно стабільну циклічну послідовність. Природний цикл порушень і відновлення, ймовірно, відбувається протягом тисяч років, хоча людські впливи, можливо, збільшили свої масштаби з дев'ятнадцятого століття.

Звичайно, ялиновий бруньок викликає велику економічну нестабільність в лісопродуктовій галузі, яка конкурує з цією міллю за ялицево-ялиновий ресурс. Періодичні розриви бруньок сильно пошкоджують ліс, що ускладнює людям планування власного впорядкованого збирання та управління деревами. Обприскування є одним із способів вирішення цієї проблеми, оскільки воно може обмежити дефоліацію та запобігти деякій смертності дерев. Мета обприскування полягає не в тому, щоб викорінити бруньку, а зменшити шкоду, яку він завдає, і тим самим підтримувати лісові ресурси та його залежну економіку.

Нецільовий збиток

Синтетичні інсектициди, що використовуються проти бруньок, спричинили велику нецільову смертність. Типові швидкості розпилення та токсичність інсектицидів зведені в таблиці 22.4. ДДТ найменш токсичний для бруньок, але найбільш токсичний для лососевих риб. Мабуть, найважливішою причиною заборони 1968 на використання ДДТ проти бахрома була смертність, спричинена sportfish, зокрема атлантичного лосося (Salmo salar) та струмка форелі (Salvelinus fontinalis).

Інсектициди, які спочатку замінили ДДТ, є більш токсичними для бруньок, і тому їх можна розпорошувати з меншими показниками, досягаючи аналогічного ступеня боротьби зі шкідниками. Хоча ці інсектициди менш токсичні для риб, ніж був ДДТ, вони можуть бути дуже отруйні для інших тварин. Фенітротіон і амінокарб, наприклад, є високотоксичними для всіх членистоногих, тому їх використання призводить до величезного вбивства нецільових комах і павуків, включаючи багатьох хижаків бутоногих. Одне дослідження підрахувало, що типовий фенітротіонний спрей вбив до 7,5-мільйона особин сотень видів членистоногих на гектар, хоча понад 90% мертвої біомаси становили бруньки (Varty, 1975). Загалом, типовий спрей з фенітротіоном викликав короткочасне зниження біомаси членистоногих на 35% та зменшення загальної кількості особин на 50% (Сільське господарство Канади, 1993). Однак дослідження показали, що нецільовий збиток членистоногих був тимчасовим, а довгострокове зменшення кількості не було виявлено (Varty, 1975; Millikin, 1990). Відновлення після розпилення було обумовлено реколонізацією з нерозпилюваного лісу, разом із збільшенням членистоногих, які пережили обприскування.

Популяції птахів надзвичайно рясні в зараженому лісі, оскільки бруньки є рясною та поживною їжею для тварин, що їдять комах. Насправді деякі птахи рідкісні, за винятком лісу, зараженого черв'яками. В одному дослідженні племінна популяція очерв'яка з грудкою у бухті зросла лише з 0,25 пар/га в незараженому лісі до 30 пар/га під час спалаху будчерв'яка, тоді як очервець Теннессі збільшився з 0 до 12,5 пар/га (Morris et al., 1958).

Під час спалаху бруньок більшість птахів сильно покладаються на личинок як їжу для вирощування пташенят. Одне дослідження підрахувало, що птахи з'їдають 89-тис. Личинок і лялечок будчерв'яків на гектар зараженого лісу, порівняно з 6-тисячами/га в насадах без порушення (Crawford et al., 1983). Однак, незважаючи на захоплені зусилля, хижацтво птахами не має суттєвого впливу на велику кількість бруньок під час спалаху - птахи споживають лише близько 2% личинок. По суті, комахоїдні птахи насичені вкрай рясним харчовим ресурсом і нездатні контролювати величезну популяцію личинок. Однак хижацтво птахами може мати важливе значення для зменшення менш рясних популяцій бруньок і може допомогти подовжити інтервал між спалахами.

Оскільки птахів багато в лісі, зараженому бруньками, вони піддаються дії будь-якого інсектициду, який можна обприскувати. Незважаючи на те, що деякі інсектициди, що використовуються проти бруньок, надзвичайно токсичні для птахів, важко задокументувати фактичну шкоду популяціям птахів шляхом обприскування. По-перше, вкрай важко знайти мертвих або вмираючих птахів в лісовому середовищі існування, оскільки вони зустрічаються в невеликій щільності і швидко забираються іншими тваринами. Навіть при всіх інсектицидних обприскуваннях в Нью-Брансвік між 1965 і 1987 роками Канадська служба дикої природи має записи лише 125 мертвих птахів (Busby et al., 1989), що є грубим недооцінкою фактичної смертності.

Крім того, важко виявити зміни популяції в результаті загибелі птахів у лісі. Перепис лісових птахів проводиться шляхом відображення місць, з яких співають самці птахів; ця інформація потім використовується для визначення меж їх територій. Пісенні переписи проводяться навесні протягом чотирьох-шести тижнів. За цей час популяції птахів динамічні, оскільки мігруючі види повертаються зі своїх місць зимівлі, і вони прибувають у різний час. Більш того, якщо птаха, що утримує територію, вбита інсектицидним спреєм, її можна швидко замінити з «надлишку» нерозмножуються особин, які широко бродять, шукаючи відповідне середовище проживання, яке не зайняте іншим їх видом. Через тимчасові зміни чисельності птахів та швидкої заміни вбитих особин важко документувати зміни популяції, спричинені обприскуванням інсектицидами.

Фосфамідон дуже отруйний для птахів (табл. 22.4), і його застосування, ймовірно, спричинило сильну смертність деяких видів. Одне дослідження показало, що в Нью-Брансвік під час сезону розпилення 1975 року було вбито цілих 376-тисяч королів, в основному фосфамідоном (Pearce and Peakall, 1977). Оскільки вони кормують високо в навісі, корольки особливо вразливі до впливу інсектицидів під час повітряного розпилення. Передбачуваний збиток птахів був ключовою причиною, чому фосфамідон був заборонений для використання проти бруньок після 1975 року.

Фенітротіон менш отруйний для птахів, але все ж має невеликий запас токсикологічної безпеки при експлуатаційних обприскуваннях. Хоча нормальне застосування, як видається, спричиняє невелику смертність птахів, вплив подвійного спрею, як це зазвичай відбувається з перекриттям розпилювачів, може бути смертельним. Дослідження білогорлих горобців виявили набагато більшу смертність і порушення поведінки після подвійного застосування фенітротіону, в порівнянні з нормальною швидкістю розпилення (Busby et al., 1989).

У таблиці 22.5 наведено вплив спрею фенітротіон на птахів. При інтерпретації цих даних перепису слід порівнювати тенденції в обприскуваному середовищі існування з тенденціями нерозпиленого лісу. Порівняння необхідно тому, що перепис «перед обприскуванням» проводилася в середині травня, коли багато перелітних птахів ще не повернулися до місця проживання розмноження. Отже, загальна чисельність птахів у переписі перед обприскуванням була набагато меншою, ніж це відбувається пізніше. Якщо дані розглядаються у цьому відносному сенсі, вони припускають, що обприскування фенітротіону не мало очевидного впливу на чисельність або видовий склад пташиного співтовариства. Цілком ймовірно, однак, що деякі птахи були отруєні фенітротіоном під час розпилення і що шкода не була відображена в переписі з причин, про які ми зазначали раніше.

Слід також визнати, що спалах бруньок завдає сильної шкоди лісу, і це впливає на середовище проживання дикої природи. Таблиця 22.6 ілюструє вплив цієї зміни середовища проживання на птахів. Дефоліація бруньок завдала відносно невеликої шкоди стенду А, тому зменшення популяції деяких птахів (таких як одиночне вірео та багато очерв'яків) було спричинено зменшенням доступності їжі, оскільки спалах звалився, а бахромік є критичним ресурсом. На відміну від цього, стенд B був інтенсивно пошкоджений бруньками, з великими змінами середовища проживання, які включали багато мертвих дерев та пишний ріст підповерхових рослин. На цьому стенді зменшена кількість деяких птахів (таких як одиночна вірео, очеретянка Теннессі, чорногорла зелена очеретянка, чернобурнська очеретянка та очеретянка з грудьми) зумовлена змінами рослинності, а також зниженою доступністю личинок як їжі. Зверніть увагу, крім того, що деякі птахи (такі як найменше мухоловка, магнолія очеретянка та білоголовий горобець) добре справляються на недавно порушених трибунадах: вони отримують користь від середовища проживання, пов'язаного з пошкодженням бутохрома.

Загалом, виявляється, що продемонстровані екологічні ефекти програм обприскування після ДДТ проти ялинового бруньки були відносно короткими за тривалістю та помірною інтенсивністю (за винятком впливу фосфамідону на птахів). Залишки таких хімічних речовин, як фенітротіон і амінокарб, довго не живуть, а збільшення в харчовій павутині не відбувається. Хоча значна смертність була спричинена багатьма нецільовими видами, довгострокове зменшення їх популяцій не було задокументовано (маючи на увазі, що такі ефекти важко продемонструвати, особливо у більших просторових масштабах). Наприклад, хоча багато окремих птахів, безсумнівно, були отруєні інсектицидною токсичністю, вимірної шкоди їх популяціям не було продемонстровано.

Гербіциди в лісовому господарстві

Найбільш поширене використання гербіциду в лісовому господарстві полягає в тому, щоб бур'яни не конкурували з молодими хвойними деревами, дозволяючи їм рости швидше, щоб врожаї могли бути частішими (Newton and Knight, 1981; Freedman, 1995). Лісове використання гербіцидів становить менше 2% від загального використання цих хімічних речовин у Канаді. Однак використання лісового господарства впливає на середовище проживання багатьох місцевих видів, тоді як це не стосується сільського господарства та садівництва. У 2013 році в Канаді гербіцидом оброблено близько 119 тис. га лісових угідь (Thompson and Pitt, 2012).

Як і в сільському господарстві та садівництві, існують альтернативи використанню гербіциду в лісовому господарстві. Ці варіанти включають подрібнення конкуруючої рослинності великими машинами, ручне різання бур'янів щітковими пилами, призначене спалювання і навіть використання овець для вибіркового перегляду бур'янів рослин. Ці альтернативи можуть забезпечити певну ступінь боротьби з бур'янами, але лісівники, як правило, вважають їх більш дорогими та менш ефективними, ніж використання гербіцидів.

Як і будь-який пестицид, успішне використання гербіциду з метою управління вимагає підбору відповідної хімічної речовини та його правильного застосування. Якщо не зробити правильний вибір, бур'яни не будуть належним чином контролюватися, а хвойний урожай може постраждати. Крім того, придушення «бур'янів» впливає на корисні екологічні послуги, які вони надають, такі як допомога у боротьбі з ерозією та зменшення втрат поживних речовин шляхом вилуговування. Використання гербіциду також зменшує можливості працевлаштування, доступні в ручних програмах боротьби з бур'янами. З цих та інших причин, включаючи побоювання багатьох людей щодо потенційних токсикологічних ризиків пестицидів у навколишньому середовищі, використання гербіцидів (та інсектицидів) у лісовому господарстві було дуже суперечливим.

Токсикологічні та екологічні ефекти

Лісогосподарська мета гербіцидного обприскування полягає в управлінні рослинністю шляхом зміни її характеру. Обробка гербіцидами в лісовому господарстві зменшує велику кількість конкуруючої рослинності, але вона швидко відновлюється. По суті, обробка гербіцидом повертає післязбиральну регенерацію (як правило, після очищення) на більш ранню послідовну стадію, в той час як протягом декількох років звільняючи дрібні хвойні рослини від деяких наслідків конкуренції. Зміни рослинності ілюструються дослідженням в Новій Шотландії, в якому значне відновлення відбулося лише протягом одного вегетаційного періоду після обробки гербіцидом (рис. 22.5). У відновленні брали участь види, насіння яких колонізують обприскувані ділянки, а також рослини, які не були вбиті гербіцидом. Це дослідження показало, що жоден вид не був ліквідований з розпилених чітких порізів, хоча великі відмінності відбулися у їх відносній кількості між розпилюваними та еталонними (нерозпиленими) ділянками. Це пояснюється тим, що види різняться сприйнятливістю до гербіцидів та здатністю відновлюватися після порушення.

У порівнянні з багатьма інсектицидами гербіциди, що застосовуються в лісовому господарстві (такі як 2,4,5-Т, 2,4-Д і гліфосат) не дуже токсичні для тварин (див. Таблицю 22.2). При впливах, з якими стикаються тварини під час типового використання лісового господарства, прямі токсикологічні ризики, ймовірно, неважливі. Особливо це стосується гліфосату, найбільш часто використовуваного гербіциду.

Гліфосат надзвичайно токсичний для більшості рослин, діючи шляхом блокування синтезу декількох незамінних амінокислот. Всі рослини і деякі мікроорганізми використовують цей метаболічний шлях, але тварини отримують ці амінокислоти в їжу. Отже, гліфосат нетоксичний для тварин (див. Таблиці 15.2 і 22.2).

Тим не менш, гліфосат спричиняє великі зміни в середовищі існування, оскільки він впливає на продуктивність та біомасу рослин. Птахи та інші тварини можуть постраждати від зниженої доступності ягід та іншої рослинної їжі. Крім того, зменшена біомаса листя на обприскуваних ділянках підтримує меншу кількість комах та павуків, які є важливою їжею для більшості птахів. Це непрямі екотоксикологічні ефекти обприскування гербіцидами, і вони впливають на птахів та інших диких тварин, навіть якщо вони безпосередньо не отруєні.

Дослідження в Новій Шотландії виявило лише невеликі зміни в чисельності птахів, які розмножувалися на чітких зрізах, оброблених гліфосатом (табл. 22.7). Хоча популяція птахів зменшилася між попереднім розпиленням та першим роками після розпилення, це також сталося на референтній ділянці, припускаючи, що це було викликано фактором, не пов'язаним з обробкою гербіцидами, наприклад, поганою погодою. На другий рік після обприскування велика кількість птахів на обприскуваних ділянках було схоже на перший рік після обприскування, тоді як на нерозпилюваному ділянці воно збільшилося приблизно до значення попереднього обприскування.

Найпоширенішими видами були білоголовий горобець і звичайний жовтогорло, який мав зменшену кількість як на обприскуваних, так і на референтних ділянках до другого року після обприскування, а потім відновлювався до четвертого року після обприскування. За еталонним сюжетом пісенний горобець і горобець Лінкольна знизилися в ході дослідження, тоді як на обприскуваних ділянках вони були найбільш поширені в другий і четвертий роки після обприскування. Референтний сюжет заселений деякими новими видами, серед яких чорно-біла очеретянка, червоноокий вірео, рубіновий колібрі та пальмова очеретянка. Ці види не вторглися на обприскувані ділянки, оскільки обробка гербіцидами призвела до того, що середовище проживання повернулося до більш молодої стадії, яка була менш сприятливою для цих птахів.

Більшість досліджень впливу гербіцидів на оленів і лосів вивчали доступність їх їжі. Широколисті чагарники є кращою їжею (відомою як огляд) для видів оленів, але вони також є важливими бур'янами в лісовому господарстві та є мішенню обробки гербіцидами. Кількість оглядів, хоча спочатку зменшується гербіцидним обприскуванням, часто збільшується в середньостроковій перспективі через регенерацію чагарників. Наприклад, дослідження в штаті Мен виявили, що через кілька років після обприскування доступність перегляду була більшою на оброблених чітких зрізах, частково тому, що висота кущового навісу була нижчою, що давало білохвостим оленям легший доступ до цієї їжі (Newton et al., 1989). Однак це не завжди так, і деякі дослідження показали, що обприскування гербіцидами може знизити якість середовища проживання оленів.

Загалом, польові дослідження показують, що використання гербіцидів у лісовому господарстві має відносно невеликий вплив на птахів та інших диких тварин, які використовують чіткі вирізи як середовище існування. Інші порушення, пов'язані з лісовим господарством, спричиняють набагато більший вплив на дику природу, особливо чітке різання та перетворення природного лісу на плантацію (див. Розділ 23).

Небезпеки для людей від використання гербіцидів у лісовому господарстві також були ретельно вивчені. До занепокоєнь відносять професійні ризики для людей, які займаються обприскуванням або працюють в недавно обприскуваних районах, а також ризики для населення в цілому. Ці питання є вельми спірними. Значна частина концерну була зосереджена на феноксі гербіцидів 2,4,5-T і 2,4-D, почасти тому, що 2,4,5-Т може містити сліди забруднення TCDD, токсичним діоксином. Однак використання інших гербіцидів, таких як гліфосат, також є спірним.

Дещо обнадійливо знати, що багато вчених вважають, що гербіциди можна безпечно використовувати і в лісовому господарстві (і в сільському господарстві і садівництві) за умови ретельного дотримання інструкції по їх застосуванню. Багато вчених також вважають, що гербіциди не викликають зайвих ризиків для обприскувачів або людей, які проживають поблизу оброблюваних ділянок. Це одна з причин, чому уряди зареєстрували ці пестициди для використання, які є економічно вигідними, дозволяючи підвищити продуктивність як сільськогосподарських, так і лісових культур. Слід пам'ятати, однак, що вчені так і не досягли повного консенсусу з цих питань. Частково з цієї причини використання пестицидів у лісовому господарстві та в інших цілях продовжує бути дуже суперечливим.