Чому виникає стійкість, як вона розповсюджується та чи можливо випередити цей процес?

З огляду на серйозність наслідків для світового аграрного сектору, формування стійкості до пестицидів посідає третє місце за важливістю після деградації ґрунтів та забруднення водних ресурсів. Чому виникає резистентність, яким чином вона поширюється, і чи можливо випередити цей процес?

У сільському господарстві триває тихе, але завзяте протистояння. Людство розробляє нові хімічні сполуки та виводить нові сорти рослин, а природа швидко реагує: шкідливі організми адаптуються до нових активних речовин, віруси опановують імунітет, а стійкі сорти раптово стають уразливими. Це і є резистентність – невидимий чинник, здатний нівелювати роки селекційної праці та тонни розроблених препаратів.

Якщо продовжити цю метафору, рослинництво дедалі більше нагадує своєрідний поєдинок, де жодна зі сторін не може дозволити собі перемир’я. Кожен новий інсектицид чи фунгіцид – це свого роду нова зброя. Новий гібрид з іншим типом стійкості – немов посилений захист, а агротехнічні заходи – тактичні маневри на полі бою.

Однак це протистояння має свою специфіку. Шкідники та патогени ведуть асиметричну боротьбу: вони не мають виробничих потужностей чи наукових установ, натомість володіють колосальною швидкістю розмноження та мутацій. Один успішний «прорив оборони» – і резистентна популяція стрімко опановує територію, стаючи плацдармом для подальшого наступу. Масове застосування одного й того ж препарату спочатку ефективне, але може призвести до наростання опору та формування стійких “ветеранів”.

Агроном, у свою чергу, змушений будувати багаторівневу систему захисту. При цьому інтегрований захист рослин стає не просто рекомендацією, а повноцінною стратегією, де важливими елементами є розвідка (моніторинг резистентності), логістика (правильні дозування та терміни застосування) та сувора дисципліна виконання. Перемагає той, хто вміє мислити на кілька кроків уперед, зберігаючи ресурси та не даючи противнику часу на адаптацію.

Масове застосування одного й того ж препарату спочатку ефективне, але може призвести до наростання опору та формування стійких “ветеранів”

Як формується стійкість?

Стійкість до гербіцидів виникає у популяції природним шляхом. Це успадкована здатність бур’янів виживати після обробки гербіцидом, який зазвичай контролює їхнє розповсюдження. Рослини, що вижили, потім передають генетичну перевагу своїм нащадкам, доки стійкі екземпляри не почнуть домінувати в популяції, ускладнюючи боротьбу з бур’янами.

Часто у формуванні стійкості задіяно не один, а комбінація чинників. Багаторазове використання гербіцидів з однаковим механізмом дії протягом сівозміни сприятиме розвитку стійкості. Неефективне дотримання сівозмін, монокультура та ігнорування випадків недостатнього контролю бур’янів також підвищують ймовірність виникнення стійкості.

Науковці визначають стійкість як зниження реакції популяції організмів на дію пестициду чи методу боротьби внаслідок попереднього впливу пестициду. Стійкість, по суті, є “прискореною еволюцією”, коли популяція шкідників реагує на інтенсивний селективний тиск (наприклад, безперервне застосування одного й того ж інсектициду), і стійкість розвивається відносно швидко. Для багатьох сільськогосподарських шкідників інтенсивним селективним тиском найчастіше є часте та/або широке використання певного пестициду чи групи пестицидів. Проте слід пам’ятати, що стійкість може розвинутися у відповідь на будь-який селективний тиск.

Поява стійких популяцій бур’янів і шкідників, безперечно, не є чимось новим для сільського господарства, але, як правило, ми починаємо замислюватися над проблемою лише після значного спалаху стійкості, хоча в багатьох випадках її можна було б уникнути або принаймні сповільнити її розвиток.

Бактерії-симбіонти

Про наявність бактерій-симбіонтів у кишечнику комах відомо давно, але їх визнано справжньою причиною формування резистентності комах лише з 2020 року. Дослідження науковців зі США та Китаю свідчать про те, що видовий склад мікроорганізмів у кишечнику шкідників відіграє важливу роль у розвитку їхньої стійкості до дії пестицидів. Особливо це стосується популяцій попелиці та деяких видів совок. Якщо раніше вважалося, що шкідники виживають завдяки власним мутаціям, то сьогодні ми знаємо, що в кишечнику комах мешкають спеціальні бактерії-симбіонти, які розкладають різні хімічні речовини, зокрема пестициди, на менш активні компоненти. Коли комаха піддається впливу пестицидів, ці бактерії використовують свої ферменти для їх гідролізу, в результаті чого пестициди розпадаються на неактивні сполуки і втрачають свою токсичність ще до того, як встигають вплинути на кишечник або нервову систему шкідника.

У таких обставинах вкрай важливо описати мікробіом личинок попелиці, совки або іншого шкідника. Видовий склад мікроорганізмів визначається генетичними методами з використанням секвенування, тобто визначення послідовності нуклеотидів ДНК. Дослідники розшифровують певну ділянку геному, а потім порівнюють отримані послідовності з існуючими базами даних. У свою чергу, при розробці нових препаратів зусилля науковців мають бути спрямовані на пригнічення такої мікрофлори або використання діючих речовин, які не беруть участі в кишковому метаболізмі комах.

Бази даних

Проблема стійкості до пестицидів виникла не сьогодні. Міжнародні агентства, галузеві групи та комітети, що складаються з представників агрохімічних компаній, давно й активно збирають інформацію та надають свої рекомендації. Для інсектицидів такою групою є Комітет боротьби зі стійкістю до інсектицидів (IRAC). Аналогічні комітети існують для фунгіцидів (FRAC) та гербіцидів (HRAC).

Стійкі до гербіцидів бур’яни було виявлено у 75 країнах світу на сотнях культур. Внаслідок багаторічної спільної роботи науковців із 80 країн світу створено так звану Міжнародну базу даних бур’янів, стійких до гербіцидів (The International Survey of Herbicide Resistant Weeds). Станом на січень 2026 року, в базі даних HRAC зареєстровано 539 унікальних випадків (вид та механізм дії) бур’янів, стійких до гербіцидів (156 дводольних та 117 однодольних). Зазначені бур’яни розвинули стійкість до 21 з 31 відомих механізмів дії гербіцидів (MoA) та до 168 різних гербіцидів.

Стійкість до гербіцидів у широколистих бур’янів зустрічається відносно рідко порівняно зі стійкістю злакових бур’янів, таких як тонконіг або райграс, але її поширення зростає, і є побоювання, що вона може бути виявлена й в інших видів. У 2000 році стійкість до гербіцидів, що інгібують ацетолактатсинтазу (ALS), була вперше виявлена у маку, зірочника (мокреця) та ромашки.

У 2000 році стійкість до гербіцидів, що інгібують ацетолактатсинтазу (ALS), була вперше виявлена у маку, зірочника (мокреця) та ромашки.

Що відбувається на полях?

Перший задокументований випадок стійкості зірочника (Stellaria media) до ALS-гербіцидів (наприклад, сульфонілсечовин) було виявлено в Естонії в популяціях, стійких до трибенурон-метилу. Для Matricaria maritima ssp. inodora (один з видів ромашок) та Papaver rhoeas (мак звичайний) перші стійкі біотипи були виявлені в Польщі. Дослідження показали, що вони виживають після обробки трибенурон-метилом навіть за підвищених норм внесення.

У Європі стійкість до ALS-гербіцидів Papaver rhoeas вже фіксувалася раніше (особливо добре описана для Великої Британії) з початку 2000-х років. Це один із найстаріших прикладів стійкості цього виду саме до ALS-гербіцидів на європейському континенті. Стійкі до тріазинонів популяції жовтозілля (Senecio vulgaris) також були виявлені на полях спаржі у Великій Британії, але до цього часу стійкість жовтозілля до ALS-гербіцидів не встановлена.

Одним із широко відомих прикладів стійкості до гербіцидів стала кохія (віниччя) (Bassia scoparia (L.) AJ Scott), насіння якої швидко переноситься вітром завдяки механізму “перекотиполе”, що робить її серйозною проблемою в аграрних районах Північної Америки, особливо на Великих рівнинах, у преріях та на заході Канади. Її поширенню сприяють висока стійкість до гліфосату та потепління клімату.

Іншим прикладом високої стійкості є лисохвіст (китник) мишохвостий (Alopecurus myosuroides). Існують побоювання, що цей однорічний бур’ян, широко розповсюджений у Західній Європі та на Британських островах, може змусити англійських фермерів практично відмовитися від вирощування озимої пшениці, основної зернової культури Великої Британії.

Ще один агресивний бур’ян – це амарант Палмера: він відрізняється швидким ростом, високою врожайністю насіння та широкою стійкістю до гліфосату у посівах бавовнику. Для його контролю та запобігання серйозним втратам урожаю потрібен комплексний захист посівів, що включає передсходові та вегетаційні хімічні обробки, використання покривних культур та механічне прополювання.

Кохія — дуже проблематичний бур’ян

Амарант Палмера — рекордсмен за резистентністю

У США, через масове використання одних і тих самих культур (кукурудза і соя) у сівозміні, фермери спостерігають феномен стійкості західного кукурудзяного жука (Diabrotica virgifera Le Conte). У більшості регіонів Кукурудзяного поясу він дає одну генерацію за сезон, хоча у південних штатах за тепліших умов можливий частковий розвиток і другої генерації, що збільшує шкодочинність жука, але найчастіше це одне покоління за сезон.

Економічні збитки

Професор Роберт Фреклтон з Інституту сталого розвитку харчової промисловості при Шеффілдському університеті Великої Британії підрахував, що щорічний світовий обсяг внесення гербіцидів у посівах сільськогосподарських культур становить близько 4 млн тонн. На відміну від відомих економічних втрат, пов’язаних зі стійкістю людини до антибіотиків, оцінок економічних збитків від стійкості до пестицидів вкрай мало. «Наші дослідження підкреслюють величезні збитки, яких зазнають фермери внаслідок стійкості бур’янів до гербіцидів. Оскільки альтернатив наявному асортименту гербіцидів небагато, подальший розвиток стійкості лише посилюватиме проблему. Це означає, що вирощування деяких культур у майбутньому стане нерентабельним», – зазначає Роберт Фреклтон.

Науковці з Шеффілдського університету та природоохоронної організації «Зоологічне товариство Лондона» вперше оцінили економічний масштаб лиха, спричиненого стійким лисохвостом (Alopecurus myosuroides). Так, контроль лисохвоста, що вважається найбільш економічно значущим бур’яном у Західній Європі, обходиться економіці Великобританії у 400 млн фунтів щорічно і ставить під загрозу не лише добробут фермерів, а й продовольчу безпеку всієї країни.

За даними Роберта Фреклтона, через стійкий лисохвіст Велика Британія щорічно втрачає близько 820 тис. тонн урожаю пшениці, що становить приблизно 5 % внутрішнього споживання пшениці у Сполученому Королівстві. У Західній Канаді вартість контролю стійких бур’янів і пов’язані з цим втрати врожаю у зерновому поясі обходяться фермерам приблизно в 500 млн доларів США на рік. Потенційні збитки від стійких бур’янів у провінції Онтаріо (Канада) оцінюються у 290 млн канадських доларів щорічно.

З економічного погляду стійкість до пестицидів – це не лише агрономічна, а й системна фінансова проблема. Вона підвищує витрати, знижує ефективність виробництва та інвестиційну привабливість аграрного сектора, а в довгостроковій перспективі вимагає значних інвестицій у зміну технологій та моделей ведення сільського господарства.

Управління резистентністю

Управління резистентністю – це набір методів, розроблених для збільшення кількості поколінь, протягом яких популяцію шкідливих організмів (комах, бур’янів чи патогенів) вдається економічно ефективно контролювати за допомогою будь-якої технології. По суті, це спроба сповільнити чи запобігти розвитку резистентності. Багато методів інтегрованого захисту рослин є ефективними способами управління резистентністю. Якщо ви враховуєте граничні показники чисельності шкідливого об’єкта для початку обробок, прислухаєтеся до рекомендацій науковців щодо сівозмін, ви вже на правильному шляху!

Ключова рекомендація щодо управління резистентністю полягає в тому, щоб не використовувати повторно пестициди з однаковим механізмом дії. Навіть якщо ви застосовуєте різні речовини, повторне використання пестицидів з однаковим механізмом дії може призвести до відбору шкідників, здатних подолати дію цієї групи пестицидів. Наразі боротьба з бур’янами, стійкими до гербіцидів, що інгібують ацетолактатсинтазу (ALS), залежить від постійної доступності гербіцидів з альтернативними механізмами дії, таких як флуроксипір, MCPA, галауксифен та пендиметалін. Однак завжди існує ризик втрати ключових активних інгредієнтів, оскільки продукти підлягають продовженню дії відповідно до нормативно-регуляторних вимог, що ускладнює боротьбу зі стійкими популяціями та посилює тиск на існуючі молекули.

Недотримання норм внесення препарату, відхилення від оптимальних умов та термінів хімічних обробок може суттєво знижувати ефективність його дії.

Чим раніше, тим краще!

Як зазначає у своєму дослідженні професор сільськогосподарської та ресурсної економіки Університету Арізони Джордж Б. Фрісволд, з економічної точки зору було б доцільно впроваджувати кращі практики управління стійкістю «ще вчора». Однак цьому перешкоджає поширене уявлення про складність і дорожнечу таких заходів.

Дійсно, у короткостроковій перспективі контроль видів, схильних до формування стійкості, може означати збільшення витрат на препарати, робочу силу та обладнання. Однак у довгостроковій перспективі фермери отримують значні економічні вигоди.

Так, дослідження, проведене університетом у 2016 році у партнерстві з Міністерством сільського господарства США, показало, що у довгостроковій перспективі окупність інвестицій у стратегію активного управління стійкістю кохії – проблемного бур’яну для Західної Канади – може сягати 20 канадських доларів на акр (0,405 га) на рік протягом 10 років. Фактично, понад 80 % вивчених у дослідженні сценаріїв демонструють, що навіть за вузьких сівозмін, як-от ріпак-пшениця, фермер зможе компенсувати додаткові витрати, пов’язані з проактивною стратегією, протягом 10 років, а понад третина фермерів досягнуть цього й за п’ять років.

РНК-інтерференція

Однією з найактуальніших тем досліджень 2024 року є створення високоспецифічних та екологічних інсектицидів нового покоління методом РНК-інтерференції, або пригнічення експресії генів малими РНК. Замість хімічних обробок, науковці пропонують використовувати молекули РНК, які “вимикають” життєво важливі гени шкідника. Головні переваги цього підходу полягають у специфічності дії та використанні природного механізму, що лежить в основі противірусного захисту клітини. У 2023–2024 роках успішно протестували перші комерційні розробки «РНК-інсектицидів», що може стати альтернативою застосуванню традиційних пестицидів у найближчі 5–10 років.

Висновки

Низька ефективність контролю бур’янів не завжди пов’язана зі стійкістю. Недотримання норм внесення препарату, відхилення від оптимальних термінів обробки, перерослі бур’яни або застосування гербіцидів за надто низьких або сухих температур також впливають на ефективність гербіциду. Це особливо актуально для гербіцидів, механізм дії яких пов’язаний із пригніченням ALS, що перешкоджає біосинтезу білка і вимагає активного росту цільового бур’яну для максимальної ефективності. До інших чинників, що впливають на ефективність гербіцидів, належать умови застосування та посилення воскового нальоту на листі після тривалих періодів холоду, внаслідок чого гербіцид не може ефективно проникати в рослину.

Розвиток резистентності бур’янів і шкідників до дії пестицидів – класичний приклад того, як технологічна перевага однієї сторони викликає відповідну адаптацію іншої. У контексті «гонки озброєнь» це наочно демонструє: перемагає не найпотужніша зброя, а грамотна стратегія, яка базується на ротації механізмів дії, зниженні селективного тиску та управлінні еволюційними процесами в агроценозі.

О. Холоденко, за матеріалами зарубіжної аграрної преси

No votes yet.

Please wait...