Перейти к началу брошюры «Экологические эффекты генетически модифицированных культур»

10. Влияние масштабного выращивания генетически модифицированных культур на подходы к борьбе с вредителями и сорняками

Экологические эффекты, обусловленные изменениями в применяемых сельскохозяйственных подходах обычно очень трудно оценить из-за того, что они часто обусловлены множеством взаимосвязанных между собой факторов и проявляются только спустя довольно продолжительное время. Не удивительно, что влияние, оказываемое сельским хозяйством на биологическое разнообразие, стало очевидным только спустя много лет после внедрения в практику современных высокоинтенсивных методов агротехники, разработанных еще до появления генетически модифицированных растений (см. раздел 5.1.). Учитывая выраженность эффектов, оказываемых современными сельскохозяйственными системами в течение последних десятилетий, изменения в сельскохозяйственных подходах являются наиболее действенными факторами, оказывающими влияние на биологическое разнообразие.

Эффектам, обусловленным изменениями в подходах к ведению сельского хозяйства, стали уделять гораздо больше внимания и придавать большее значение после начала масштабного выращивания ГМ культур. До этого подобные вопросы практически не возникали. Однако следует учитывать, что внедрение ГМ культур не является единственной причиной, обусловливающей внесение изменений в сельскохозяйственную практику. С течением времени может меняться любая, не связанная с появлением ГМ растений, стратегия ведения сельскохозяйственных работ, причиной чему может быть, например, появление новых пестицидов, методов обработки почвы и сортов сельскохозяйственных культур.

10.1. Изменения в подходах к борьбе с сорняками, обусловленные внедрением в практику устойчивых к гербицидам генетически модифицированных культур

10.1.1. Изменения в популяционной структуре экосистем и потенциальное влияние на биологическое разнообразие

Влияние выращивания устойчивых к гербицидам генетически модифицированных культур на биологическое разнообразие обрабатываемых территорий в настоящее время обсуждается исходя из двух противоположных взглядов. Существует мнение, что борьба с засоряющими устойчивые к гербицидам культуры сорняками с помощью гербицидов широкого спектра действия может быть настолько эффективна, что приведет к стабильному снижению численности не только самих сорняков, но и зависящих от них организмов (Watkinson et al. 2000, Heard et al. 2005). Другие авторы считают, что устойчивые к гербицидам культуры могут обогатить биоразнообразие возделываемых территорий за счет снижения интенсивности и частоты распыления гербицидов и связанного с этим увеличения срока сохранности на полях определенного количества сорняков и зависящих от них организмов (Firbank & Forcella 2000, Dewar et al. 2003, May et al. 2005).

Предположение, согласно которому снижение численности сорняков может отрицательно сказаться на биоразнообразии обрабатываемых земель, благодаря интерпретациям результатов проведенного в Великобритании Анализа работы фермерских хозяйств (Farm Scale Evaluations, FSE), привлекло пристальное внимание со стороны общественности.

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
Анализ работы фермерских хозяйств
для оценки экологического влияния, оказываемого выращиванием устойчивых к гербицидам культур

Целью Анализа работы фермерских хозяйств было выявление возможных различий в биологическом разнообразии сорных трав и беспозвоночных при выращивании ГМ и традиционных культур. В качестве объектов исследования было выбрано несколько культур: сахарная свекла, кукуруза, а также зимний и весенний масличный рапс. Работа проводилась в течение трех лет на более чем 60 полях для каждой культуры. При этом поля делились на две половины, одна из которых засеивалась обычным сортом, а вторая – ГМ сортом, обладающим устойчивостью к гербицидам (1,2).

Наиболее важные результаты:
– Различия в биоразнообразии, наблюдаемые при выращивании различных культур, превышали различия, наблюдаемые при сопоставлении эффектов, оказываемых устойчивыми к гербицидам и обычными сортами (3-8). Сорняки и некоторые беспозвоночные более многочисленны на полях, засеянных масличным рапсом, чем на плантациях сахарной свеклы и кукурузы.
– При выращивании всех трех устойчивых к гербицидам культур в начале сезона наблюдалось повышенное количество сорняков и увеличение их биомассы (3,8,9). В результате обработки ГМ культур гербицидами широкого спектра действия на плантациях масличного рапса и сахарной свеклы в конце сезона наблюдалось снижение биомассы и менее выраженное высевание сорняков. При выращивании устойчивой к гербицидам кукурузы борьбе с сорняками уделялось меньше внимания и, следовательно, количество сорняков на полях было выше (3,4,8,9).
– Результатом уменьшения количества цветущих сорняков на полях, засеянных устойчивыми к гербицидам сахарной свеклой и масличным рапсом, стало меньшее количество бабочек и пчел, в то время как для полей ГМ кукурузы была характерна повышенная плотность беспозвоночных (5,6,9).
– Повышенная плотность детритоядных организмов (ногохвосток) выявлена на полях, засеянных устойчивыми к гербицидам ГМ сортами сахарной свеклы и масличного рапса, а также обычной кукурузы, что обусловлено бОльшим количеством формируемого сорными травами растительного детрита (5,6,9).
– Выраженность влияния на беспозвоночных и растительность окраин полей различалась для всех трех культур. При этом для краевых зон полей устойчивых к гербицидам сахарной свеклы и масличного рапса было характерно меньшее количество цветущих трав и бабочек. Культивирование устойчивой к гербицидам кукурузы, напротив, повышало количество цветущих по краям полей трав, однако не оказывало никакого влияния на количество бабочек (7).
– В целом для обработки каждой устойчивой к гербицидам культуры использовали один активный ингредиент. Этот ингредиент применяли позже и в меньших количествах, чем это практикуется при выращивании традиционных сортов. Кроме того, используемые активные ингредиенты обладали меньшей активностью (при обработке сахарной свеклы и кукурузы) чем традиционные гербициды. При выращивании масличного рапса, являющегося малозатратной культурой, на обычные и ГМ культуры распылялось практически одинаковое количество активного ингредиента (2).

1) Squire et al. 2003; 2) Champion et al. 2003; 3) Heard et al. 2003b; 4) Heard et al. 2003a; 5) Brooks et al. 2003; 6) Haughton et al. 2003; 7) Roy et al. 2003; 8) Hawes et al. 2003; 9) Bohan et al. 2005
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –

Согласно этим результатам, переход на устойчивые к гербицидам культуры привел к снижению биомассы сорняков при выращивании сахарной свеклы и масличного рапса и к увеличению этого показателя при выращивании кукурузы. Однако при этом на изучаемые группы беспозвоночных (травоядных, детритоядных, опылителей, хищников и паразитоидов) большее влияние оказывали такие факторы, как смена времен года и тип выращиваемой культуры, чем степень ее устойчивости к гербицидам (Hawes et al. 2003). В ряде случаев количество беспозвоночных на полях при выращивании различных культур отличалась на порядок, при этом численность многих популяций к концу лета увеличивалась в 3-5 раз по сравнению с началом сезона. В то же время, переход на культивирование устойчивых к гербицидам сортов проводил к относительно небольшим (менее чем в два раза), но стабильным изменениям численности растений и насекомых.

При анализе полученных результатов некоторые группы исследователей пришли к упрощенческим заключениям, согласно которым выращивание устойчивых к гербицидам культур в целом ведет к снижению численности сорняков и насекомых, что отражается на биологическом разнообразии возделываемых территорий, особенно на численности популяций птиц.

Несмотря на то, что Анализ работы фермерских хозяйств был одним из наиболее обширных из когда-либо проводимых экологических исследований, его результаты далеко не исчерпывающи (Chassy et al. 2003, Freckleton et al. 2003). По словам авторов работы, их целью была оценка одного конкретного экологического риска, связанного с одним конкретным признаком, в одной конкретной агроэкосистеме, и полученные результаты нельзя экстраполировать на другие социо-экологические системы (Firbank et al. 2003). Существуют два важных ограничения, нуждающиеся в критическом обсуждении:

– Экстраполяция результатов с фермерского на ландшафтный уровень
Эффекты, наблюдаемые при проведении Анализа работы фермерских хозяйств, ограничивались масштабом ферм. При этом, например, до сих пор не ясна важность произрастающих на рапсовых полях сорняков как источника питания для пчел и бабочек (Bohan et al. 2005). Уровень их значимости главным образом обусловлен доступностью альтернативных пищевых ресурсов на смежных территориях; при этом в течение лета ситуация может стать критичной только в случае одновременного снижения доступности пищевых ресурсов на обширных территориях. Учитывая то, что все три изучаемые культуры занимали в любой из рассматриваемых годов менее 15% земледельческих угодий Великобритании (Squire et al. 2003), неясно, проявляются ли подобные эффекты на ландшафтном уровне, и насколько выраженными они могут быть. Важным фактором в снижении биологического разнообразия возделываемых угодий в течение последних десятилетий было исчезновение более специализированных таксонов (Robinson & Sutherland 2002). Так, многие виды птиц и бабочек, исчезнувшие в период до 1970 года, зависели от состояния территорий, подвергающихся экстенсивной низкозатратной обработке, либо наличия нетронутых человеком экосистем. В целом, растения, встречающиеся на обрабатываемых территориях, произрастают также в различных природных экосистемах. Аналогично, для бабочек и птиц, населяющих в настоящее время фермерские угодья Великобритании, характерна способность существовать в экосистемах различных типов (Robinson & Sutherland 2002). На сегодняшний день наиболее важными причинами снижения биологического разнообразия сельскохозяйственных угодий являются интенсификация обработки почвы, деградация экосистем и повышение их гомогенности (на всех уровнях).

– Последствия, обусловленные применением определенных методов сбора урожая и борьбы с сорняками
Исполнители Анализа работы фермерских хозяйств приняли как аксиому то, что единственным наблюдаемым изменением в подходах к обработке полей является замена на ряде территорий современных традиционных (не-трансгенных) сортов устойчивыми к гербицидам генетически модифицированными сортами (Squire et al. 2003). Таким образом, полученные результаты относятся к системам борьбы с сорняками, применяемым для обработки как традиционных, так и устойчивых к гербицидам культур. Применение высокоэффективных методов борьбы с сорняками приводит к снижению количества формирующих семян сорных растений и, соответственно, питающихся семенами насекомых, что, в свою очередь, может приводить к гибели птиц (Chassy et al. 2003). Однако в реальности возможно применение подходов к борьбе с сорняками, отличающихся от рассматриваемых при проведении Анализа работы фермерских хозяйств. Внедрение устойчивых к гербицидам культур в сельскохозяйственную практику США и Канады сопровождалось рядом изменений, в том числе внедрением методов противоэрозийной обработки почвы, которые считаются более щадящими с экологической точки зрения (Carpenter et al. 2002, Phipps & Park 2002) – см. раздел 11.2. К преимуществам противоэрозийной обработки почвы относится положительное влияние на биологическое разнообразие обрабатываемых территорий за счет повышения доступности растительных отходов и семян сорных растений, что улучшает пищевые ресурсы насекомых, птиц и мелких млекопитающих (Holland 2004). Результаты сходных работ, проведенных в Великобритании, указывают на то, что сценарии, альтернативные наблюдавшимся при проведении Анализа работы фермерских хозяйств, возможны при культивировании устойчивой к гербицидам сахарной свеклы (Dewar et al. 2003, May et al. 2005). Выращивание устойчивой к гербицидам сахарной свеклы позволяет подобрать оптимальное время проведения гербицидных обработок и снизить их частоту, что с экологической точки зрения является важным преимуществом по сравнению с культивированием традиционных сортов. Грамотный подбор стратегии борьбы с сорняками позволяет либо увеличивать количество остающихся в почве семян сорняков и, соответственно, кормовые ресурсы, доступные для птиц в осеннем периоде, либо обеспечивать кормовую базу для весенних беспозвоночных и гнездящихся птиц (May et al. 2005).

Из вышесказанного можно сделать вывод, что при проведении Анализа работы фермерских хозяйств не выявлено никаких доказательств вреда, наносимого экологии выращиванием ГМ культур. Снижение количества беспозвоночных является исключительно результатом более эффективной борьбы с сорными травами, и результаты Анализа работы фермерских хозяйств свидетельствуют о том, что эффекты перехода на выращивание ГМ культур эквивалентны эффектам внедрения в сельскохозяйственную практику нового высокоэффективного гербицида (Freckleton et al. 2003). Формирование популяций сорняков является результатом применения выбранной стратегии борьбы с сорными травами, а не ГМ-статусом выращиваемой культуры (Chassy et al. 2003).

Перевод: Евгения Рябцева,
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/

Продолжение: Селекция устойчивых сорняков при активном применении гербицидов