По химическому составу выделяют три основные группы: пестицидов неорганические соединения (соединения ртути, меди, серы, фтора, бария и т. д.); органические соединения (хлорорганические, фосфорорганические соединения, синтетические пиретроиды, производные карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот, нитрофенолы и др.), препараты растительного, бактериального и грибного происхождения (пиретрины, антибиотики).
Инсектициды поступают в организм насекомых через дыхательные органы, кожные покровы, пищеварительный тракт, что вызывает нарушение их жизнедеятельности и гибель. Проникнув в живые клетки, они изменяют физико-химические свойства цитоплазмы, разрушают мембраны органелл, нарушают реакцию среды и условия нормального функционирования клеточных белков, вызывают гибель клеток. Особенно чувствительны к действию инсектицидов ферменты. Отравление какого-либо фермента, участвующего в важном метаболическом процессе, оказывает угнетающее, а иногда и летальное действие на организм насекомого.
По характеру действия все инсектициды подразделяют на группы кишечного, контактного, системного действия и фумиганты. Кишечные действуют, попадая в пищеварительные органы насекомых с пищей, к контактным – относят вещества, вызывающие гибель насекомых при контакте с ними, проникая через кожные покровы; системные способны проникать в растения, перемещаться в их тканях и вызывать гибель вредителей при питании соками и тканями растений, фумиганты вызывают гибель вредителей, проникая через дыхательные пути в виде газа или пара. Многие инсектициды обладают всеми или несколькими типами действия одновременно.
При кишечном отравлении насекомых инсектицид поступает в организм с пищей, вызывая определенное отмирание эпителиального слоя средней кишки и нарушение работы ферментативных систем. Затем яд поступает в гемолимфу и вызывает общее отравление организма.
Контактное отравление насекомых происходит различными путями. Чаще всего инсектицид, проникая через кожные покровы, ассимилируется жировой тканью и распространяется далее с током гемолимфы, достигая нервной системы.
Поступая в организм, инсектицид может подвергаться различным изменениям и превращаться в еще более токсичные продукты или терять ядовитость. При этом продукты метаболизма инсектицидов выделяются через мальпигиевы сосуды, обезвоживаются в жировом теле и откладываются в клетках с последующим отделением при линьке насекомых.
Скорость отравления бывает различной и сопровождается нарушением обмена веществ. В организме уменьшается количество воды, жиров, белковых веществ, происходит деформация жирового тела, разрушаются форменные элементы гемолимфы.
Под действием инсектицидов может меняться окраска насекомых; их гибели иногда предшествует потеря в весе. Инсектицид при небольших дозах не вызывает смерти насекомого, но он нарушает физиологические функции отдельных органов и их дальнейшее нормальное развитие: у выживших после обработки особей появляется дегенеративное потомство, уменьшаются размеры и масса насекомых, снижается их плодовитость, увеличивается смертность в ближайших поколениях.
Существует избирательность токсического действия инсектицидов по отношению различных видов насекомых, одни действуют на многих, другие—на ограниченное число видов.
Иногда у насекомых наблюдается привыкание к яду. Оно может быть результатом применения слишком малой дозы инсектицида или действия других факторов. В этом случае обычные смертельные дозы уже не действуют и их нужно значительно увеличивать. Особенно быстро развивается устойчивость к органическим веществам (7-20 поколений). Привыкание к яду — явление временное и при смене ядов быстро исчезает. Однако в процессе естественного отбора могут появляться особи с повышенной индивидуальной устойчивостью к отдельным ядам, она может закрепиться в поколениях и стать устойчивым наследственным признаком.
Способность пестицидов оказывать токсическое (отравляющее) воздействие на растение называют фитотоксичностью. Она проявляется при неправильном применении пестицидов, когда завышаются допустимые концентрации или нарушается технология обработки растений. При этом пестициды могут вызвать повреждение защищаемых древесных пород, а также соседних с ними деревьев и подлеска. Действие пестицидов на растения начинается с момента контакта и проникновения через листья, стебли или корни. При быстром распространении по растению пестициды вызывают общее отравляющее действие, оказывающее влияние на весь организм. Если пестицид распространяется медленно и локализуется в местах проникновения в растения, он оказывает местное действие. Оно чаще всего проявляется в виде ожогов листьев, на которых появляются бурые и коричневые пятна. Ожигающее действие пестицидов обусловлено ионами водорода в рабочем растворе и зависит от степени электролитической диссоциации соединений.
При общем повреждении растений происходят глубокие физиологические изменения в транспирации, фотосинтезе, водном обмене, ферментативных реакциях. При сильном отравлении растение может погибнуть. Пестициды могут оказывать на растения и стимулирующее влияние, что приводит к усилению роста, увеличению плодоношения, их большей устойчивости.
При подборе и испытании пестицидов проверяют их действие на растения. Пестицид по возможности должен быть малотоксичным для растений, но сильно действующим на вредный организм. Пригодность препарата характеризуется хемотерапевтическим коэффициентом (ХК), который выражается отношением минимальной дозы пестицида, убивающей вредный организм (Д1), к максимальной дозе, переносимой защищаемым растением (Д2):
ХК=Д1/Д2.
Большинство применяемых пестицидов в той или иной степени токсично для человека и теплокровных животных. Проникнув в организм, пестициды быстро распространяются в нем, избирательно накапливаясь в отдельных частях или органах тела. При этом одни связываются белками или другими компонентами клеток, другие подвергаются метаболизму и выводятся из организма. В больших количествах пестициды накапливаются в печени, почках, сердце. Процессы метаболизма наиболее активно происходят в печени, почках и тканях кишечника. Его продукты выводятся через почки, желудочно-кишечный тракт, легкие, кожу и молочные железы. Под влиянием многих пестицидов нарушается синтез гемоглобина, возникают изменения морфологического состава крови. Некоторые инсектициды вызывают кожные заболевания, действуют на органы дыхания, стимулируют образование опухолей, вызывают нежелательные мутации, нарушают процесс оплодотворения и развития плода.
В зависимости от токсичности и степени опасности для человека и теплокровных животных создана гигиеническая классификация пестицидов в целом. Она основана на токсическом воздействии пестицидов, вводимых в желудок экспериментальным животным (крысам), и определяется в миллиграммах на 1 кг живой массы. По этому принципу пестициды делят на четыре группы:
- сильнодействующие – ЛД50 – до 50 мг/кг;
- высокотоксичные – ЛД50 – от 50 до 200 мг/кг;
- среднетоксичные – ЛД50 – от 200 до 1000 мг/кг;
- малотоксичные – ЛД50 – более 1000 мг/кг.
Все пестициды, применяющиеся в сельском и лесном хозяйстве, распределены по этим группам. Использование сильнодействующих и высокотоксичных пестицидов ежегодно уменьшается. Работа с ними требует особых мер предосторожности, проводится по специальным инструкциям обученным персоналом. Токсичность пестицидов может быть классифицирована по способности проник5ать через кожные покровы, по кумуляции, способности накапливаться в организме, по стойкости сохранения в почве, по способности вызывать опухоли у животных и мутагенности.
Степень опасности пестицидов для организмов характеризуется летальной (смертельной), сублетальной и пороговой дозами. Летальная (смертельная) доза (ЛД) вызывает гибель подопытного объекта. Сублетальная доза нарушает жизнедеятельность организма, но не приводит его к гибели. Пороговая доза — это наименьшее количество вещества, которое вызывает изменения в организме, определяемые наиболее чувствительными биохимическими и физиологическими тестами при отсутствии внешних признаков отравления животного.
В практике о токсичности пестицидов судят по усредненной характеристике, чаще всего по дозам, вызывающим 50 %-ый эффект, – средне-летальным дозам (ЛД50). Токсичность зависит от целого ряда факторов, главнейшими из которых являются свойства самих пестицидов, биологические особенности живых организмов, против которых они применяются, и влияние внешних условий. Для защиты растений предпочтительны высокотоксичные для вредителей химически стойкие пестициды, не обладающие другими отрицательными свойствами. Для большей сохранности высоколетучих веществ в состав препаратов вводят специальные вещества - антииспарители.