ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГАЗОВЫХ СРЕД ДЛЯ БОРЬБЫ С ЧЛЕНИСТОНОГИМИ

Аннотация:

Модифицированные газовые среды (модифицированные атмосферы) применяются в различных областях - в музейной практике в борьбе с насекомыми-кератофагами (молями, кожеедами) и точильщиками, при хранении продуктов - зерна, посадочного материала, при дальней перевозке фруктов, овощей, срезке цветочных культур и др., в борьбе с карантинными вредителями. В обзоре литературы приведены данные исследований последних лет по применению азота, углекислого газа, их смесей, озона и других потенциальных фумигантов, способных заменить морально устаревшие бромистый метил и фосфин. Приведены данные о способности насекомых (на примере долгоносиков и хрущаков) развивать устойчивость к повышенному содержанию углекислого газа (гиперкарбии) и низкому содержанию кислорода (гипоксии). Диоксид азота и углекислый газ являются эффективными аттрактантами для комаров, что позволяет использовать их в современных ловушках для снижения их численности и в научных целях для определения видового состава. Во второй половине прошлого века наблюдался восход и закат многих органических инсектицидов, предназначенных для борьбы с вредителями. Появление фосфорорганических соединений, карбаматов, пиретроидов и др., по-видимому, было ключевым в успешной химической защите растений и запасов растительных продуктов от заселения насекомыми. Однако менее чем через 60 лет насекомые стали резистентными ко многим из этих инсектицидов. Снизилась их «продолжительность жизни», и увеличились затраты на синтез соединений из новых химических групп. Все быстрее развивается резистентность к новым инсектицидам. В настоящее время применение бромистого метила, фумиганта с самым широким спектром применения, в соответствии с директивой Монреальского протокола по озоноразрушающим веществам должно быть ограничено. Фосфин, единственный другой товарный фумигант, доступный во всем мире, используемый главным образом для дезинсекции объемного зерна, а также сушеных фруктов, орехов, какао, кофе и мешочного риса, в настоящее время находится под контролем в США и Европе. Из-за проблем окружающей среды и безопасности, связанных с инсектицидами, наблюдается повышенный интерес к изучению альтернативных инсектицидов, которые были бы экологически безопасными. К ним относят регуляторы развития насекомых, инертные порошки, вещества растительного происхождения, репелленты, аттрактанты, экстремальные температуры, модифицированные атмосферы (МА) и биологические агенты (паразитоиды, хищники и патогены). В музеях нашей страны найдено около 50 видов насекомых, опасных для музейных экспонатов. Предметы, содержащие дерево, повреждаются главным образом насекомыми отряда Coleoptera — точильщиками (Anobiidae), усачами (Cerambycidae), долгоносиками (Curculionidae) и древогрызами (Lyctidae). Насекомые-кератофаги относятся к двум отрядам - чешуекрылых Lepidoptera (сем. Tineidae - моли: платяная Tineoia bisselliella, шубная Tinea pellionella, бледная Т. pallescentella и др.) и жесткокрылых Coleoptera (наиболее обычны представители сем. кожеедов (Dermestidae): музейный жук Anthrenus museorum, кожееды пестрый An. picturatus, ковровый Attagenusunicolor, Смирнова At. smimovi). Способ борьбы с вредными насекомыми с помощью атмосфер измененного состава появился в 1970-х годах. Этот экологически чистый способ уничтожения вредных насекомых инертными газовыми средами занимает промежуточное положение между физическими и химическими методами. В музейных хранилищах применяют модифицированные газовые атмосферы: а) обработка углекислым газом (концентрация около 60%); б) замена кислорода азотом. Оба метода требуют газонепроницаемых защитных покрытий или герметично закрытых камер для сохранения заданных условий в течение определенного времени (до 4 недель). При обработке крупных предметов используют динамическую систему с непрерывной подачей азота для преодоления утечки и поддержания содержания кислорода на уровне менее 0,1 %. При выборе режима необходимо учитывать, что действие этих газов на насекомых зависит от температуры, а также от устойчивости некоторых видов музейных вредителей к данному способу обработки. В настоящее время утвердилось мнение, что азот более подходит для обработки предметов мелких и среднего размера, которые можно держать в условиях недостатка кислорода с помощью поглотителя 02. Предложен метод для уничтожения молей-кератофагов в музейных экспонатах — хранение их в атмосфере, содержащей 2% кислорода и 98% азота, или 0,5% кислорода, 15% углекислого газа и 84,5% азота. Рекомендуются и сверхнизкие концентрации кислорода 0,1—1,0%. Исследование эффективности МА широко исследуется в музеях, архивах и гербариях в разных климатических регионах. Так, оценена эффективность использования азота, аргона и углекислого газа в отношении всех стадий развития насекомых отряда Coleoptera (сем. Cerambycidae, Anobiidae, Dermestidae и Lyctidae). Атмосфера инертного газа аргона показала наилучший результат при короткой экспозиции. В отряде Coleoptera выявлены различия в чувствительности к углекислому газу. Вредители запасов представляют собой группу около 250 видов жуков, бабочек и клещей, характеризующихся небольшим размером, позволяющим им проникать в промежутки между зернами, широким распространением по всему миру и способностью к питанию в условиях дефицита влаги. Развитие этих организмов подавляется, когда атмосфера хранения богата диоксидом углерода при дефиците кислорода. МА, основанная на недостатке 02, предлагает безопасную альтернативу химическим фумигантам для борьбы с вредителями запасов бобовых. Гипоксические среды (2% О2 + 18% СО2 + 80% N2 и 2% О2 + 98% N2) значительно влияли на развитие и выживание всех этапов развития четырехпятнистой зерновки Callosobruchus maculatus (Coleoptera: Bruchidae). Яйца были наиболее уязвимы к гипоксии, особенно на ранней стадии (4—6 ч), выживая только до двух дней в обеих процедурах. За ними в порядке уменьшения восприимчивости следовали имаго, куколки и личинки. Личинки третьего и четвертого возраста были наиболее устойчивы к гипоксии и могли выживать до 20 суток с низким уровнем О2. Присутствие 18% СО2 значительно увеличивало вызванную гипоксией смертность имаго, зрелых яиц, а также личинок 1-го и 4-го возрастов. Изучение эффективности двуокиси углерода (СО2, 99,9%) в отношении вредителей запасов малого булавоусого хрущака Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) и миндальной моли Cadra cautella (Lepidoptera: Pyralidae) показало, что смертность 99 % насекомых была достигнута при экспозиции 30-150 часов. Выявлена наибольшая устойчивость куколочной и личиночной стадий вредителей. Показана высокая эффективность смесей углекислого газа и азота в отношении личинок миндальной моли при экспозиции 72 часа (100% СО2, 75% СО2 + 25% N2). Смертность точильщика зернового Rhyzopertha dominica (Coleoptera: Bostrichidae) при экспозиции в МА с 80% СО2 достигла 100% через 7 суток, а при 60 % СО2 - через 8 суток. В МА, содержащих 40 % и 20 % СО2, регистрировали 96 % смертность жуков в течение 8 и 9 суток, соответственно. Значения LT50 и LT95 подтверждают, что наивысшая токсичность регистрировалась для атмосферы, содержащей 80 % СО2, в то время как остальные газовые смеси были менее токсичными. В Португалии на рисовой мельнице в хранилище, содержащем 40 тонн полированного риса, и в герметичных мешках (масса одна тонна), впервые была применена МА, содержащая 90-95% СО2 и 0,7-2,1% О2, для уничтожения вредителей запасов — амбарного кукурузного Sitophilus zeamais и амбарного рисового S. oryzae долгоносиков (Coleoptera: Curculionidae). Во всех вариантах опытов была достигнута смертность имаго, близкая к 100%, и отсутствовало потомство F1. Исследования, проведенные на зерновой моли Sitotroga cerealella (Lepidoptera: Gelechiidae), показали, что гибель яиц и снижение появления имаго постепенно возрастали с увеличением либо периода воздействия (от 2 ч до 288 ч), либо концентрации С02 (30 % —> 75 %) как при комнатной (20°С), так и при повышенной (34°С) температуре. Однако при 20 °С 100% подавление выплода имаго достигалось при экспозиции 12 суток независимо от содержания СO2, а при повышенной температуре те же результаты были достигнуты за трое суток (75% СO2) и шесть суток (30% —> 65%). Наиболее эффективная МА, содержавшая 75% СO2, при 34 °С обеспечила гибель 100% яиц и личинок в течение трех суток и всех куколок в течение четырех суток. МА, содержащие 50% и 90% СO2 и предназначенные для использования во время упаковки продуктов, испытаны в Испании в отношении всех стадий развития ряда вредителей запасов из отряда Coleoptera: табачного жука Lasioderma seiricorne (Anobiidae), короткоусого рыжего мукоеда Cryptolestes ferrugineus (Laemophloeidae), суринамского мукоеда Oiyzaephilus surinamensis (Silvanidae), малого мучного хрущака Tribolium confusum (Tenebrionidae), точильщика зернового R. dominica (Bostrichidae), рисового амбарного долгоносика S. oiyzae (Curculionidae); из отряда Lepidoptera: мельничной огневки Ephestia kuehniella и южной амбарной огнёвки Plodia interpunctella (Pyralidae); из отряда сеноедов (Psocoptera): Liposcelis bostrychophila (Liposcelididae), а также клещей Tyrophagus putrescentiae (Sarcoptiformes: Acaridae). Результаты исследований подтвердили, что МА, содержащие большие количества углекислого газа, могут быть использованы для защиты пищевых продуктов во время упаковки в потребительскую тару. Двухдневной экспозиции было достаточно для полного уничтожения личинок и имаго суринамского мукоеда О. surinamensis в МА, содержащих 55-85 % СO2. Все яйца и куколки погибли только после четырех суток воздействия атмосферы с высоким (75% или 85%) содержанием СО2. Зерновки (Coleoptera: Bruchidae) являются важными вредителями как в поле, так и при хранении урожая бобовых культур, и их присутствие приводит к большим экономическим потерям. Наиболее значимыми видами являются зерновки: четырехпятнистая С. maculatus, фасолевая Acanthoscelides obtectus и бразильская Zabrotes subfasciatus. Показана высокая эффективность в отношении указанных видов зерновок МА, содержащих от 50 % до 90 % С02, однако требуется от 9 до 11 суток, чтобы все стадии развития насекомых погибли полностью. Газовые смеси могут использоваться и в тепличном хозяйстве. Продолжительная экспозиция в теплицах в МА, содержащей > 99% N2 или >99% СO2, в течение 12-18 часов вызывала полную смертность популяций зеленой персиовой тли Myzus persicae (Homoptera: Aphididae), белокрылки Bemisiasp. (Homoptera: Aleyrodidae); западного цветочного трипса Frankliniella occidentalis (Thysanoptera: Thripidae) и обыкновенного паутинного клеща Tetranychus urticae (Trombidiformes: Tetranychidae). Личинки огуречного комарика Bradysia spp. (Diptera: Sciaridae) более терпимы к гипоксическим условиям. Для большинства вредителей не выявлено различий в реакции на атмосферы, модифицированные СО2 или N2. Озон (О3) является мощным окислителем, который может быть использован для уничтожения насекомых и микроорганизмов. Вредители хлебных запасов причиняют большой ущерб: уничтожают зерно, загрязняют его и ухудшают качество, снижают всхожесть. Биологическая активность озона, оцененная по выживанию, парализации, смертности и способности к репродукции вредителей, зависит от вида вредителя, стадии его развития, концентрации озона, продолжительности воздействия, температуры и влажности зерна. При низких концентрациях озона для уничтожения насекомых требуется большая экспозиция обработки (от нескольких часов до нескольких суток). Лабораторные исследования в Дании определили дозы озона, необходимые для полного уничтожения всех стадий развития вредителей запасов: из отряда Coleoptera — точильщика зернового Rh. dominica (Bostrichidae), хрущака малого мучного Т. confusum, хрущака малого булавоусого Т. castaneum (Tenebrionidae), обыкновенного амбарного долгоносика S. granarius (Curculionidae), суринамского мукоеда О. surinamensis (Silvanidae) и хлебного точильщика Stegobium paniceum (Anobiidae); из отряда Lepidoptera — южной амбарной огнёвки P. interpunctella и мельничной огневки Е. kuehniella (Pyralidae), моли зерновой S. cerealella (Gelechiidae). Насекомые подвергались непрерывным потокам озона в дозах 10—135 ррm и времени воздействия 5—8 дней. Для уничтожения свободноживущих стадий развития насекомых было достаточно применение 35 ррm озона в течение 6 суток, тогда как аналогичный эффект в отношении скрытных стадий достигался только при воздействии 135 ррm в течение 8 суток. В Бразилии проведена оценка токсичности озона (150 ррm, 2 л/мин) для Coleoptera: 16 популяций малого булавоусого хрущака Т. castaneum (Tenebrionidae), 11 популяций зернового точильщика Rh. dominica (Bostrichidae) и девяти популяций суринамского мукоеда О. surinamensis (Silvanidae), собранных из шести регионов и 30 популяций S. zeamais (Curculionidae). Поскольку ни одна из популяций не демонстрировала устойчивости к озону, независимо от их восприимчивости к фосфину, озон является потенциальной альтернативой для управления резистентностью к фосфину у насекомых-вредителей запасов. Имаго зернового точильщика Rh. dominica (Bostrichidae) подвергались воздействию концентраций озона 0,42 г/м3 и 0,84 г/м3 в течение 36 ч и 30 ч, соответственно, для оценки летального времени (ЛТ99) и смертельной дозы (ЛД99), чтобы уничтожить 99% насекомых при температуре 28"С и влажности 65%. Данные о потомстве от имаго, подвергшихся воздействию озона, использовались для оценки эффективного времени и эффективной дозы для сокращения производства 99 % взрослого потомства. При норме расхода 0,42 г/м3 и 0,84 г/м3 ЛТ99 составило 67 ч и 42 ч, а ЛД99 — 28 г-ч/м3 и 36 г-ч/м3, соответственно. В Иране использование озона рекомендуется во время послеуборочного процесса вместо других химических фумигантов, таких как бромистый метил и фосфин. Озон в газообразной форме испытан для уничтожения О. surinamensis (Coleoptera: Silvanidae) и Е. kuehniella (Lepidoptera: Pyralidae) в хранящемся сухом инжире. Изучены различные комбинации концентраций озона (2, 3 и 5 ррm) и времени воздействия (15, 30, 45, 60 и 90 мин). Полная гибель обоих вредителей была достигнута при концентрации озона 5 ррт и времени экспозиции 90 минут. Показана высокая эффективность озона (22 ррт) в отношении гусениц миндальной моли С. cautella при экспозиции 24 ч. Фумигация озоном является потенциальной альтернативой карантинной обработки для борьбы с вредителями запасов и декоративных культур: западного цветочного трипса F. occidentalis (Thysanoptera: Thripidae) и щетинистого мучнистого червеца Pseudococcus longispinus (Hemiptera: Pseudococcidae). Смертность 98% трипсов и только 47,9% червецов достигается при концентрации озона 200 ррт в 100% СO2 и 30-минутной экспозиции. Эффективность обработок повышалась за счет более высокой концентрации озона (до 3800 ррm), повышения температуры до 40 °С, более высокого содержания СO2 и более длительного времени обработки (до 120 минут). Таким образом, озонирование имеет потенциал для борьбы с насекомыми в зерне и других хранящихся продуктах. Диоксид хлора (С1O2) является коммерческим отбеливающим и дезинфицирующим агентом. Его фумигантная композиция при 200 ррт после 24-часового воздействия привела к полной гибели личинок и имаго малого булавоусого хрущака Т. castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae). В процессе исследований было высказано предположение о том, что окислительный стресс, вызванный обработкой С1O2, является основным фактором для уничтожения жуков. Повышалась экспрессия генов антиоксидантных ферментов супероксиддисмутазы и тиоредоксин-пероксидазы. Показано, что газ С1O2 индуцирует окислительный стресс путем генерирования активных форм кислорода, которые могут быть детоксицированы этими ферментами. При низкотемпературном хранении (0,4— 1,7°С) в сочетании с медленно испаряющимся диоксидом серы (SO2 0,2-1,6 ppm), западные цветочные трипсы F. occidentalis (Thysanoptera: Thripidae) полностью погибали через 1 неделю, приморские мучнистые червецы Ps. maritimus (Hemiptera: Pseudococcidae) и гусеницы Platynota stultana (Lepidoptera: Tortricidae), паутинные клещи Tetranychus pacificus и Т. urticae (Trombidiforrnes: Tetranychidae) - через 6 недель. При введении 1,5 % SO2 в MA, содержащую 95 % СO2, время экспозиции, необходимое для полной гибели всех стадий развития рисового амбарного долгоносика S. oryzae (Coleoptera: Curculionidae) и малого мучного хрущака Т. confusum (Coleoptera: Tenebrionidae), снижается до 24 ч. Результаты исследований, проведенных в США, показывают, что этилформиат (этиловый эфир муравьиной кислоты) является многообещающей альтернативой бромистому метилу при хранении плодов цитрусовых культур для уничтожения красной померанцевой щитовки Aonidiella aurantii (Hemiptera: Diaspididae) и западного цветочного трипса F. occidentalis (Thysanoptera: Thripidae). Этилформиат не оказывает вредного воздействия на качество фруктов. Для дезинсекции от постельных клопов Cimex lectularius (Hemiptera: Cimicidae) испытываются технологии сверхнизкого содержания кислорода. Так, смертность 100% нимф и имаго и гибель 98% яиц были достигнуты при 8-часовой экспозиции в МА, содержащей 0,1% O2, при 30 °С. Полная гибель всех стадий развития постельных клопов была достигнута за 12 ч при вакууме -982 мбар (-736,56 мм рт. ст.) при 30 °С. Это исследование показало, что постельные клопы очень чувствительны к низкому содержанию кислорода, и вакуумные обработки могут быть использованы как эффективные и безопасные методы для дезинсекции небольших объектов, заселенных клопами. Показано, что плазменный разряд в атмосфере гелия обладает инсектицидной активностью с возможным местом воздействия на нервную, нервно-мышечную или на обе системы насекомых. Увеличение температуры гелиевой плазмы с 37 °С до 50 °С привело к гибели рыжего таракана Blattellagermanica (Blattodea: Blattellidae). В ФБУН «НИИДезйнфектологии» Роспотребнадзора показано отсутствие инсектицидного действия при инкубации ряда видов членистоногих (платяных вшей Pediculus humanus humanus (Phthiraptera: Pediculidae), крысиных блох Xenopsylla cheopis (Siphonaptera: Pulicidae), постельных клопов С. lectularius, кожеедов At. smirnovi, рыжего таракана Bl. germanica, клещей домашней пыли Dermatophagoides farinae (Acariformes: Pyroglyphidae) в камере итальянского озонатора «SANIPILL» в рекомендуемых режимах применения (8-40 мин). Следует отметить, что диоксид азота и углекислый газ являются эффективными аттрактантами для насекомых, например, комаров Aedes spp., Culex spp., Anopheles spp. и др., которые могут быть использованы в различных ловушках в сочетании с другими аттрактантами, такими какоктенол (1-октен-З-ол),тепло, и/или свет. Ловушки успешно испытаны как в лабораторных, так и в практических условиях и используются в Германии, Корее, и др. странах. В Норвегии в течение 10 лет (2007—2017 г.г.) продано 20 тысяч ловушек. Используются они и в научных целях для определения видового состава комаров. Широко известна резистентность вредителей запасов к контактным инсектицидам и фумигантам. Следовательно, уместен вопрос о том, способны ли эти насекомые развивать устойчивость к альтернативным мерам контроля. Е. Бонд и Л. Бакланд были первыми, кто показал, что вредители запасов имеют генетический потенциал для развития устойчивости к МА. Исследователи получили трехкратное увеличение толерантности к СO2 у обыкновенного амбарного долгоносика S. granarius (Coleoptera: Curculionidae) в течение семи поколений. Аналогичные результаты были получены С. Наварро об устойчивости амбарного рисового долгоносика S. oiyzae (Coleoptera: Curculionidae) к повышенному содержанию углекислого газа (гиперкарбии) в течение более 10 поколений. Долгосрочное исследование развития резистентности лабораторных рас малого булавоусого хрущака Т. castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) к низкому содержанию кислорода (гипоксии, аноксии) и гиперкарбии была проведена Е. Донахью. В течение 40 поколений показатель резистентности к гипоксии (атмосфера 99,5% азота и 0,5% кислорода) составил 5,2, т.е. время, за которое погибало 50% насекомых, увеличилось в 5,2 раз. Было показано, что поколение F40 также более устойчиво и к аноксии, чем F0. Те же авторы в течение 40 поколений вели селекцию хрущака Т. castaneum МА, содержащей 65% СО2, 20% О2 и 15% N2. Имаго поколения F40 были в 9,2 раза устойчивее к гиперкарбии, чем родительское поколение FО. Предполагается, что конечная смертность селектированной расы обусловлена истощением запасов энергии и что важным аспектом процесса отбора является благоприятствование тем насекомым, которые создают более значительные резервы и расходуют их медленнее. Другие механизмы резистентности, скорее всего, являются компенсационными — направленными против физиологических и биохимических эффектов гипоксии и гиперкарбии, а также контроля раскрытия дыхалец или, возможно, других приспособлений, ограничивающих потерю воды. Заключение. За последние десятилетия возможные аспекты применения модифицированных газовых сред резко расширились. В настоящее время акцент делается на безопасность и экологичность их применения. Вполне возможно, что и в области медицинской дезинсекции будут найдены специфические возможности их применения. Таким образом, исследование газовых сред различного состава в наше время не теряет актуальности, имеет широкие перспективы применения в различных областях: при хранении пищевых продуктов, в музейной практике и в медицинской дезинсекции.

Авторы:

Издание: Дезинфекционное дело
Год издания: 2018
Объем: 7с.
Дополнительная информация: 2018.-N 2.-С.34-40. Библ. 52 назв.
Просмотров: 324