Экологические эффекты генетически модифицированных культур (21)

25.07.200740310
Перейти к началу брошюры «Экологические эффекты генетически модифицированных культур»

10.1.2. Селекция устойчивых сорняков при активном применении гербицидов



Масштабное внедрение устойчивых к гербицидам генетически модифицированных культур в сельскохозяйственную практику поднимает вопрос о том, что увеличение использования одного гербицида стимулирует быструю эволюцию устойчивых к нему популяций сорных растений. Однако, независимо от внедрения ГМ культур, в течение последних десятилетий изменения в подходах к ведению сельского хозяйства оказали значительное влияние на состояние сообществ сорных растений.

Наиболее важными факторами отбора, оказывающими влияние на сорняки в условиях сезонного севооборота, являются методы обработки почвы и схемы гербицидной обработки. Большинство устойчивых биотипов сорняков появилось в отсутствие селективного давления, обуславливаемого переходом к выращиванию устойчивых к гербицидам ГМ культур. Многие сорняки приобрели устойчивость к ряду гербицидов во многих, если не в большинстве аграрных систем еще задолго появления устойчивых к гербицидам ГМ культур (Owen & Zelaya 2005, Heap 2006). Например, коммерциализация гербицидов, ингибирующих растительный фермент ацетолактатсинтазу (acetolactat synthase, ALS), привела к появлению устойчивых биотипов 90 видов сорных растений, а применение еще одного гербицида, атразина, стало причиной появления устойчивых популяций 65 видов сорняков (Owen & Zelaya 2005, Heap 2006).

В тоже время, судя по всему, химические свойства и механизм действия глифосата обуславливают низкую вероятность развития устойчивости к этому гербициду у сорняков и спонтанно высевающихся сельскохозяйственных растений (Bradshaw et al. 1997, CFIA 2003). За без малого 30 лет применения глифосата во всем мире зарегистрировано только 8 случаев появления толерантных к нему популяций сорняков (Heap 2006).

Данные, полученные в регионах, практикующих крупномасштабное культивирование устойчивых к гербицидам ГМ культур, свидетельствуют о том, что причиной появления устойчивых форм сорняков является не генетическая модификация сельскохозяйственных культур, а применяемые фермерами методы ведения хозяйства, в том числе подходы к борьбе с сорняками.

Несмотря на активное культивирование устойчивого к гербицидам масличного рапса, в Канаде на настоящий момент не зарегистрировано ни одной сорной популяции, устойчивой к глифосату или глюфосинату (CFIA, 2003). Несмотря на то, что в этой области на настоящий момент не проведено долгосрочных исследований, отсутствуют также данные о существенных сдвигах в структуре популяций сорняков и значительных трудностях в борьбе с ними, обусловленных широко распространенным в Канаде выращиванием устойчивого к гербицидам масличного рапса. Это отчасти обусловлено тем, что фермеры чередуют не только культуры, но и гербициды, используемые ими для борьбы с сорняками и спонтанно высевающимися растениями.

В США, напротив, до внедрения устойчивых к гербицидам ГМ культур глифосат, в комбинации или поочередно с другими гербицидами, использовался для обработки постоянно культивируемых не перепахиваемых соевых полей. Массовый переход фермеров на выращивание устойчивой к гербицидам ГМ сои привел к тому, что многие поля стали обрабатываться исключительно глифосатом, что, в свою очередь, повысило селекционное давление, направленное на отбор устойчивых к этому гербициду биотипов сорняков. В результате спустя три года после начала культивирования устойчивой к гербицидам ГМ сои на полях появился устойчивый к глифосату мелколепестник канадский (Conyza canadensis) (VanGessel, 2001). Очевидно, что постоянное использование одного и того же гербицида для обработки одной и той же культуры в течение многих лет выращиваемой на одном и том же участке практически неизбежно приведет к появлению устойчивых к этому гербициду сорняков. Небольшой спектр используемых гербицидов приводит к усилению селекционного давления на сообщество сорных растений.

К сожалению, подходы к применению глифосата, практикуемые на среднем западе США, неизбежно ведут к эволюции устойчивости сорняков. Некоторые специалисты называют устойчивые к глифосату сорные растения «суперсорняками», и существует мнение, что их присутствие может понизить ценность фермерских угодий. Для борьбы с устойчивыми к глифосату сорняками фермерам следует использовать этот гербицид в комбинации с существующими альтернативными средствами, которые обеспечивают уничтожение практически всех видов сорняков и возможность оптимального подбора временного режима обработки. Однако, в любом случае, появление устойчивых к глифосату сорняков повысит финансовые затраты фермеров.

В заключение необходимо подчеркнуть, что наиболее простыми методами снижения селекционного давления глифосата на популяции сорняков является отказ от длительного выращивания устойчивых к нему культур на одном и том же поле и ежегодная смена используемого для обработки плантации гербицида. Эти подходы должны быть частью любой разумной стратегии культивирования устойчивых к гербицидам ГМ культур и рекомендованы как органами государственного регулирования Европы и Северной Америки, так и специалистами сельскохозяйственной индустрии (EPA 2006, Health Canada 2006, HRAC 2006).

10.1.3. Изменения в подходах к использованию гербицидов, связанные с внедрением устойчивых к гербицидам генетически модифицированных культур

Культивирование устойчивых к гербицидам ГМ культур активно критикуется в связи со связываемым с ним увеличением объема использования гербицидов. Существуют работы, свидетельствующие в пользу этого утверждения (Benbrook 2001, 2003), однако результаты гораздо большего количества исследований указывают на небольшое, но статистически значимое снижение использования гербицидов (Carpenter et al. 2002, Fernandez-Cornejo & Mc Bride 2002, Brimner et al. 2005, Brookes & Barfoot 2005). Однако окончательный вывод касательно этого вопроса сделать очень трудно, так как степень снижения использования гербицидов значительно варьирует в зависимости от рассматриваемой культуры и региона ее выращивания.

В Канаде, например, культивирование устойчивого к гербицидам ГМ рапса привело к уменьшению количества распрыскиваемых гербицидов в расчете на гектар и связанному с этим снижению потенциального влияния на окружающую среду химических методов борьбы с сорняками (Brimner et al. 2005). Среднее количество гербицидов, распыляемых на соевые поля в связи с внедрением в США устойчивой к гербицидам ГМ сои, напротив, возросло на 3% в расчете на количество активного ингредиента, распыляемого на гектар (Carpenter et al. 2002, Fernandez-Cornejo & Mc Bride 2002).

Однако оценка использования гербицидов исключительно на основе результатов сравнения количества распыляемых веществ абсолютно неадекватна, даже в случае пересчета показателей на количество активного ингредиента. Кроме изменений в количестве используемых гербицидов, внедрение ГМ культур в сельскохозяйственную практику привело к значительным изменениям в спектре используемых химических средств. Правда, оценить эти изменения не так просто, как может показаться на первый взгляд, так как все гербициды отличаются по степени токсичности и устойчивости в окружающей среде. Оценка последствий изменений спектра используемых гербицидов, основанная исключительно на основе распыляемого количества, предполагает, что одинаковые количества двух различных средств обладают равноценным влиянием на здоровье человека и окружающую среду, что не соответствует действительности. Культивирование устойчивых к гербицидам ГМ культур позволило фермерам перейти на использование гербицидов (глифосат и глюфосинат), по крайней мере, в три раза менее токсичных, чем использовавшиеся ранее средства (Fernandez-Cornejo & Mc Bride 2002, Duke 2005).

В некоторых странах, особенно в Южной Африке, переход на выращивание устойчивой к гербицидам ГМ сои привел к увеличению объемов распыления гербицидов (Trigo & Cap 2003, Brookes & Barfoot 2005, Qaim & Traxler 2005). Это по большей части обусловлено переходом от традиционных подходов к обработке почвы (при котором гербициды не используются или используются в малом количестве, так как большинство сорняков запахивается в почву) к противоэрозионным методам. Поэтому увеличение количества распыляемых гербицидов необходимо рассматривать с учетом экологических эффектов новых щадящих подходов к обработке почвы (см. раздел 11.2.).

10.2. Изменения в подходах к борьбе с вредителями, связанные с внедрением устойчивых к насекомым генетически модифицированных культур

10.2.1. Изменения в использовании инсектицидов в связи переходом на выращивание Bt-кукурузы


Несмотря на то, что мотылек кукурузный является серьезным вредителем плантаций кукурузы, ежегодно вызывающим значительные потери урожая, до внедрения Bt-кукурузы в сельскохозяйственную практику только 5-8% кукурузных полей в США обрабатывали специфичными для этого вредителя инсектицидами. Это объясняется трудностями подбора оптимального времени для обработки, связанными с тем, что личинки проводят одну из фаз своего цикла развития внутри кукурузных початков и в этот период недоступны действию инсектицидов (EPA 2001, Phipps & Park 2002). Поэтому обработка кукурузных полей инсектицидами проводится преимущественно в целях борьбы с почвенными вредителями. Этот факт объясняет то, что переход на Bt-сорта практически не привел к изменениям в схемах и объемах инсектицидной обработки кукурузы.

Однако существуют определенные разногласия по поводу интерпретации данных, касающихся влияния перехода к выращиванию Bt-кукурузы на применение пестицидов. Согласно результатам анализа, проведенного Управлением по охране окружающей среды США, в целом обрабатываемая инсектицидами площадь кукурузных полей уменьшилась на 1,6 миллионов гектаров (EPA 2001). Эти результаты подтверждает исследование, при проведении которого установлено, что в период с 1995 года по 1999 год использование пестицидов для борьбы с европейским мотыльком снизилось на 1,5% (Carpenter & Gianessi 2001). Один из аналитиков подсчитал, что за 2000 год площадь, обрабатываемая инсектицидами для уничтожения европейского мотылька, увеличилась с 4% до 5% (Benbrook 2001). Однако, учитывая небольшой прирост и короткий период наблюдения, заключение о том, что культивирование Bt-кукурузы ведет к увеличению объемов использования инсектицидов, неубедительно. В то же время переход на выращивание Bt-хлопка значительно снизил объемы распыляемых пестицидов во всех странах, практикующих выращивание этой культуры (Fitt et al. 2004) (см. раздел 11.).

Выводы:
Влияние перехода к выращиванию генетически модифицированных культур на подходы к борьбе с вредителями и сорняками

– результаты Анализа работы фермерских хозяйств, свидетельствующие том, что биомасса сорняков и численность некоторых беспозвоночных снижаются при переходе от традиционных к устойчивым к гербицидам ГМ сортам сахарной свеклы и масличного рапса и увеличиваются при выращивании устойчивой к гербицидам ГМ кукурузы, обусловлены особенностями применяемых подходов к борьбе с сорняками. Высокоэффективные методы борьбы с сорняками, подобные выбранным для обработки устойчивых к гербицидам ГМ культур при проведении Анализа работы фермерских хозяйств, достоверно снижают численность сорных растений и беспозвоночных. Уменьшение популяций беспозвоночных и количества семян сорных растений может стать причиной снижения численности питающихся ими птиц.

– при проведении Анализа работы фермерских хозяйств не предусматривалось никаких изменений в ведении сельскохозяйственных работ, кроме перехода с традиционных сортов на устойчивые к гербицидам ГМ сорта, однако при этом допускались связанные с этим модификации подходов к борьбе с сорняками. Культивирование устойчивых к гербицидам культур в США и Канаде сопровождалось переходом к противоэрозийным методам обработки почвы, которые, согласно общепринятому мнению, оказывают положительное влияние на биологическое разнообразие возделываемых территорий. Это обусловлено повышением доступности растительных остатков и семян сорняков для питающихся ими насекомых, птиц и мелких млекопитающих.

– многие сорные растения приобрели устойчивость к определенным гербицидам задолго до внедрения в сельскохозяйственную практику устойчивых к гербицидам ГМ культур. Данные, полученные в регионах, практикующих крупномасштабное выращивание устойчивых к гербицидам культур, подтверждают предположение, согласно которому причиной появления устойчивых форм сорняков является не генетическая модификация сельскохозяйственных культур, а применяемые фермерами методы ведения хозяйства, в том числе борьбы с сорняками.

– на настоящий момент в Канаде не зарегистрировано появления устойчивых к глифосату сорняков. В то же время, постоянная обработка глифосатом устойчивой к гербицидам ГМ сои в течение трех лет привела к появлению в США толерантного к этому гербициду мелколепестника канадского.

– фермерам следует, наряду с глифосатом, использовать существующие альтернативные средства, эффективно уничтожающие устойчивые к гербицидам биотипы сорняков.

– результаты большинства проведенных работ свидетельствуют о небольшом, но статистически значимом снижении использования гербицидов в результате перехода к выращиванию устойчивых к гербицидам ГМ культур. Однако из-за того, что выраженность этого снижения варьирует в зависимости от культуры и региона, прийти к однозначному выводу по этому вопросу довольно трудно.

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

Продолжение: Экологические преимущества выращивания ГМ культур

Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей