Фермеры по всему миру используют для защиты урожая больше химикатов, чем когда-либо прежде. Многие насекомые-вредители выигрывают от изменения климата: их ареалы расширяются, сезон размножения становится длиннее, а самих вредителей труднее контролировать пестицидами.
«По мере повышения температуры бороться с вредителями становится всё сложнее: многие из них размножаются гораздо быстрее», — говорит Лаксман Мане, 50-летний фермер из деревни Хароли на западе Индии. На участке площадью чуть меньше двух акров он выращивает цветную и белокочанную капусту, огурцы, бамию, сахарный тростник и помидоры.
«Раньше все эти пестициды были не нужны, а теперь без них ничего не вырастишь», — говорит Мане, который занимается фермерством уже 30 лет. Сейчас он еженедельно опрыскивает химикатами цветную и белокочанную капусту. Сначала он применял диметоат, затем перешёл на другой инсектицид, который контролировал вредителей лишь около двух лет. Мане увеличил дозировку, но более частое и обильное опрыскивание проблему не решило.
По оценке Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, вредители и болезни ежегодно сокращают мировые урожаи на 20–40%, нанося ущерб на 220 миллиардов долларов. В сельском хозяйстве всего мира применение пестицидов более чем удвоилось с 1990 по 2024 год и достигло 3,92 миллиона метрических тонн действующих веществ.
Исследователи выяснили, что у некоторых видов вредителей биологические механизмы, помогающие переносить сильную жару, могут также повышать устойчивость к пестицидам.
Поэтому, считают специалисты, фермерам необходимо приспосабливаться к тому, что вредители становятся выносливее. Многие рекомендуют комплексную защиту растений: следить за полями и опрыскивать их не по календарю, а только тогда, когда это оправдано с экономической точки зрения. Для борьбы с вредителями также предлагают использовать их естественных врагов, менять сроки посадки и, если есть такая возможность, выбирать более устойчивые сорта. Рекомендуется чередовать химические пестициды и следить за тем, чтобы они не уничтожали опылителей и другие полезные организмы.
Однако мелким фермерам, у которых ограничен доступ к обучению и ресурсам, сложно применять комплексный подход.
«У таких бедных фермеров, как я, не остаётся другого выхода, кроме как продолжать опрыскивать», — говорит Мане.
Исследования в других странах указывают на схожие проблемы. В обзорной работе о мелких фермерских хозяйствах Африки говорится, что изменение климата может усугублять проблемы с вредителями и повышать риск потери урожая хлопка, помидоров, кукурузы и вигны.
Почему некоторых вредителей становится труднее контролировать
Более высокая температура не всегда повышает устойчивость вредителей. В некоторых случаях происходит обратное. Но в целом с потеплением они расселяются в новые районы, появляются раньше в сезоне или дают больше поколений за год. В тёплых условиях некоторые насекомые быстрее развиваются.
Если насекомые быстрее взрослеют и дают потомство, устойчивость к пестицидам может распространяться быстрее: устойчивые особи чаще переживают обработку и успевают передать потомству признаки устойчивости.
«В регионах, где часто бывают волны жары, со временем мы вполне можем увидеть снижение эффективности инсектицидов», — говорит Алин Гуидолин, энтомолог и профессор Колледжа сельского хозяйства имени Луиса де Кейруша при Университете Сан-Паулу.
Глобальное потепление помогает не всем вредителям. В местах, где они уже живут почти на пределе переносимых температур, сильная жара может снизить их численность, говорит энтомолог и почётный профессор Университета Айдахо Сэнфорд Айгенброд. Однако, добавляет он, «в умеренных широтах потепление, скорее всего, ускорит развитие вредителей и тем самым затруднит борьбу с ними».
Один из видов вредителей, у которого развилась устойчивость к пестицидам, — капустная моль. Она поражает капусту, цветную капусту и другие родственные культуры. За последние 50 лет глобального потепления площадь территорий, где этот вид может пережить зиму, увеличилась примерно на 2,4 миллиона квадратных километров. В среднем устойчивость к пестицидам в районах, где моль способна перезимовать, оказалась в 158 раз выше, чем там, где она встречается только сезонно.
Как потепление может повлиять на устойчивость к пестицидам
Устойчивость к пестицидам зависит от нескольких факторов, говорит Айгенброд. Среди них — частота воздействия пестицидов, наличие в популяции признаков устойчивости, особенности размножения и развития, а также интенсивность воздействия в течение года.
«Потепление может изменить эти факторы», — говорит он.
Повышение температуры и другие изменения окружающей среды могут влиять на то, какие варианты определённых генов становятся более распространёнными в популяции вредителей. Эволюционный биолог Генри Чун, доцент Университета штата Мичиган, отмечает, что некоторые гены могут быть связаны и с переносимостью жары, и с устойчивостью к инсектицидам. Изменения среды могут из поколения в поколение менять распространённость этих вариантов генов, делая популяцию более или менее устойчивой к инсектицидам.
«Изменение окружающей среды может сделать популяции более устойчивыми к инсектициду, но может и повысить их восприимчивость к нему», — говорит Чун.
Вредитель может стать устойчивее к одному инсектициду и одновременно чувствительнее к другому.
Жара затрудняет борьбу с устойчивыми вредителями
В Бразилии исследователи изучали устойчивых и восприимчивых к двум инсектицидам личинок хлопковой совки, опасного вредителя кукурузы, при температуре от 18 до 32 °C. При 28 °C для гибели устойчивых личинок требовалась концентрация инсектицида спинеторама в 340 раз выше, чем для достижения такого же уровня смертности среди восприимчивых.
При 32 °C разница увеличилась почти до 590 раз.
Гуидолин, соавтор исследования, говорит, что при более высоких температурах обмен веществ у личинок ускоряется, поэтому они быстрее расщепляют и обезвреживают инсектициды. По её словам, жара усиливает этот защитный механизм, из-за чего такие препараты, как хлорантранилипрол и спинеторам, действуют хуже.
Чтобы сдерживать распространение устойчивости к пестицидам, фермерам следует придерживаться правил управления устойчивостью к инсектицидам, говорит Гуидолин. В частности, важно применять препараты только в рекомендованных производителем дозах, не допуская ни занижения, ни превышения дозировки. Также стоит чередовать пестициды с разными механизмами действия.
«Однако с повышением температуры одного лишь чередования химических препаратов будет недостаточно», — предупреждает она.
Айгенброд также рекомендует чередовать пестициды, воздействующие на вредителей по-разному, и при этом защищать полезные организмы, в том числе опылителей.
Исследователи пытаются отключить гены, связанные с устойчивостью
В Китае учёные изучали паутинного клеща Tetranychus truncatus, который поражает более 100 сельскохозяйственных культур, в том числе кукурузу, хлопок и сою. Они обнаружили пять генов, участвующих в выработке белков теплового шока. Эти белки защищают клетки от стрессовых воздействий, например сильной жары и пестицидов. При температуре от 38 до 42 °C активность трёх генов заметно повышалась. Активнее становились и два из них после воздействия сублетальных доз трёх акарицидов — препаратов против клещей.
Когда исследователи отключили эти два гена, клещи стали более уязвимы и к жаре, и к акарицидам. В жару смертность увеличилась до 35%, а после воздействия пестицидов — до 38,8%. Это показывает, что одни и те же биологические механизмы помогают клещам справляться как с жарой, так и с воздействием пестицидов.
Фермерам, которым становится всё сложнее бороться с вредителями, нужны решения, способные защитить урожай и одновременно замедлить развитие устойчивости к пестицидам.
Раосахеб Ядав, которому 65 лет, выращивает капусту с 1978 года. Он получает три урожая капусты в год и говорит, что из-за глобального потепления каждый цикл выращивания стал сложнее. Вредителей стало больше, увеличилось и разнообразие их видов, поэтому фермеру приходится использовать больше химикатов. Раньше он опрыскивал посадки раз в 10 дней, а теперь — чаще одного раза в неделю.
По словам Ядава, фермеры уже не могут ждать, пока увидят вредителей на полях, и лишь после этого начинать обработку: «Пропустишь один момент — и уже на следующий день увидишь нескольких вредителей».
Ситуацию осложняет и то, что некоторые инсектициды, на которые Ядав раньше полагался, перестали действовать эффективно. Ему приходится использовать более высокие концентрации и добавлять прилипатель — вещество, которое помогает пестициду удерживаться на поверхности растения и уменьшает его смывание дождём или при поливе.
Рекомендованные специалистами комплексные методы могут сократить ненужное применение пестицидов и замедлить развитие устойчивости. Но Ядав говорит, что не может позволить себе кратковременные потери, которые могут возникнуть при смене тактики.
«Фермер здесь не может позволить себе никаких потерь: себестоимость производства и так очень высока», — говорит он. Если вредители не погибают, у фермеров остаётся мало вариантов — приходится искать другой пестицид. «Я никогда не думал, что бороться с вредителями станет так трудно».