Insektizid - Insecticide

FLIT Handsprühpumpe für Insektizide von 1928
Bauer sprüht ein Insektizid auf einen Cashewnussbaum in Tansania

Insektizide sind Substanzen, mit denen Insekten abgetötet werden . Dazu gehören Oviziden und Larvicide verwendet gegen Insekteneier und Larven sind. Insektizide werden in der Landwirtschaft , Medizin , Industrie und bei Verbrauchern eingesetzt. Insektizide werden als Hauptfaktor für die Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität des 20. Jahrhunderts angesehen. Nahezu alle Insektizide haben das Potenzial, Ökosysteme erheblich zu verändern; viele sind für Menschen und/oder Tiere giftig; einige konzentrieren sich, während sie sich entlang der Nahrungskette ausbreiten.

Insektizide können in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden: systemische Insektizide, die eine Rest- oder Langzeitwirkung haben; und Kontaktinsektizide, die keine Restaktivität aufweisen.

Die Wirkungsweise beschreibt, wie das Pestizid einen Schädling abtötet oder inaktiviert. Es bietet eine andere Möglichkeit, Insektizide zu klassifizieren. Die Wirkungsweise kann wichtig sein, um zu verstehen, ob ein Insektizid für nicht verwandte Arten wie Fische, Vögel und Säugetiere toxisch ist.

Insektizide können abweisend oder nicht abweisend sein. Soziale Insekten wie Ameisen können keine Abwehrmittel erkennen und kriechen leicht durch sie hindurch. Wenn sie zum Nest zurückkehren, nehmen sie Insektizide mit und übertragen sie auf ihre Nestkameraden. Im Laufe der Zeit werden dadurch alle Ameisen einschließlich der Königin eliminiert. Dies ist langsamer als einige andere Methoden, aber in der Regel wird die Ameisenkolonie vollständig ausgerottet.

Insektizide unterscheiden sich von nicht insektiziden Repellents , die zwar abstoßen, aber nicht töten.

Art der Aktivität

Systemische Insektizide

Systemische Insektizide werden eingearbeitet und systemisch in der gesamten Pflanze verteilt. Wenn Insekten sich von der Pflanze ernähren, nehmen sie das Insektizid auf. Systemische Insektizide, die von transgenen Pflanzen produziert werden , werden Pflanzenschutzmittel (PIP) genannt. Zum Beispiel kann ein Gen , das für ein spezifisches thuringiensis Bacillus biozide Protein wurde in Mais (eingeführt Mai ) und andere Arten. Die Pflanze stellt das Protein her, das beim Verzehr das Insekt tötet.

Kontaktinsektizide

Kontaktinsektizide sind bei direktem Kontakt für Insekten giftig. Dies können anorganische Insektizide sein, bei denen es sich um Metalle handelt und die den üblicherweise verwendeten Schwefel und die weniger häufig verwendeten Arsenate , Kupfer- und Fluorverbindungen umfassen . Kontaktinsektizide können auch organische Insektizide sein, dh organisch-chemische Verbindungen, synthetisch hergestellt und umfassen die meisten heute verwendeten Pestizide. Oder es können Naturstoffe wie Pyrethrum, Neemöl etc. sein. Kontaktinsektizide haben in der Regel keine Restwirkung.

Die Wirksamkeit kann mit der Qualität der Pestizidanwendung in Verbindung gebracht werden , wobei kleine Tröpfchen wie Aerosole oft die Leistung verbessern.

Synthetische Insektizide

Organochloride

Das bekannteste Organochlorid , DDT , wurde vom Schweizer Wissenschaftler Paul Müller entwickelt . Für diese Entdeckung erhielt er 1948 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin . DDT wurde 1944 eingeführt. Es funktioniert, indem es Natriumkanäle in den Nervenzellen des Insekts öffnet . Der gleichzeitige Aufstieg der chemischen Industrie ermöglichte die großtechnische Produktion von DDT und verwandten chlorierten Kohlenwasserstoffen .

Organophosphate

Organophosphate sind eine weitere große Klasse von Kontaktinsektiziden. Diese zielen auch auf das Nervensystem des Insekts. Organophosphate stören die Enzyme Acetylcholinesterase und andere Cholinesterasen , stören Nervenimpulse und töten oder deaktivieren das Insekt. Organophosphat-Insektizide und chemische Kampfstoffe (wie Sarin , Tabun , Soman und VX ) wirken auf die gleiche Weise. Organophosphate haben eine kumulative toxische Wirkung auf Wildtiere, so dass eine mehrfache Exposition gegenüber den Chemikalien die Toxizität verstärkt. In den USA ging der Einsatz von Organophosphaten mit der Zunahme von Ersatzstoffen zurück.

Carbamate

Carbamat- Insektizide haben ähnliche Mechanismen wie Organophosphate, haben aber eine viel kürzere Wirkungsdauer und sind etwas weniger toxisch.

Pyrethroide

Pyrethroid- Pestizide ahmen die insektizide Aktivität der natürlichen Verbindung Pyrethrin nach , dem Biopestizid, das in Pyrethrum- Arten (jetzt Chrysanthemum und Tanacetum ) vorkommt. Diese Verbindungen sind nicht persistente Natriumkanalmodulatoren und weniger toxisch als Organophosphate und Carbamate. Verbindungen dieser Gruppe werden häufig gegen Haushaltsschädlinge eingesetzt .

Neonicotinoide

Neonicotinoide sind synthetische Analoga des natürlichen Insektizids Nikotin (mit viel geringerer akuter Säugetiertoxizität und größerer Feldpersistenz). Diese Chemikalien sind Acetylcholin- Rezeptor- Agonisten . Sie sind systemische Breitspektrum-Insektizide mit schneller Wirkung (Minuten-Stunden). Sie werden als Sprays, Drenches, Saat- und Bodenbehandlungen angewendet . Behandelte Insekten zeigen Beinzittern, schnelle Flügelbewegung, Stilettrückzug ( Blattläuse ), desorientierte Bewegung, Lähmung und Tod. Imidacloprid kann am häufigsten vorkommen. Es wurde vor kurzem wegen angeblich schädlicher Auswirkungen auf Honigbienen und seines Potenzials, die Anfälligkeit von Reis für Zikadenangriffe zu erhöhen , unter die Lupe genommen .

Butenolide

Butenolide- Pestizide sind eine neue Gruppe von Chemikalien, die in ihrer Wirkungsweise den Neonicotinoiden ähnlich sind, für die es bisher nur einen Vertreter gibt: Flupyradifuron  [ fr ] . Sie sind Acetylcholin- Rezeptor- Agonisten , wie Neonicotinoide , jedoch mit einem anderen Pharmakophor. Sie sind systemische Breitspektrum-Insektizide, die als Sprays, Drenchs, Saatgut und Bodenbehandlungen angewendet werden. Obwohl die klassische Risikobewertung diese Insektizidgruppe (und insbesondere Flupyradifuron) als sicher für Bienen ansah , haben neue Forschungen Bedenken hinsichtlich ihrer tödlichen und subletalen Wirkungen allein oder in Kombination mit anderen Chemikalien oder Umweltfaktoren aufkommen lassen.

Ryanoide/Diamide

Diamide sind synthetische Ryanoid- Analoga mit der gleichen Wirkungsweise wie Ryanodin , ein natürlich vorkommendes Insektizid, das aus Ryania speciosa ( Salicaceae ) gewonnen wird. Sie binden an Kalziumkanäle im Herz- und Skelettmuskel und blockieren die Nervenübertragung. Das erste Insektizid dieser Klasse, das registriert wurde, war Rynaxypyr, Gattungsname Chlorantraniliprol .

Insektenwachstumsregulatoren

Insektenwachstumsregulator (IGR) ist ein Begriff geprägt Insekt einschließen Hormon nachahmt und eine frühere Klasse von Chemikalien, die Benzoylphenylharnstoffen, die Inhibit Chitin (Exoskelett) Biosynthese in Insekten Diflubenzuron ist ein Mitglied der letzteren Klasse, in erster Linie zu steuern Raupen , dass sind Schädlinge. Die erfolgreichsten Insektizide dieser Klasse sind die Juvenoide ( Juvenilhormonanaloga ). Von diesen wird Methopren am häufigsten verwendet. Es hat keine beobachtbaren akute Toxizität bei Ratten und wird von anerkannten Weltgesundheitsorganisation (WHO) für den Einsatz in Trinkwasserzisternen zur Bekämpfung von Malaria . Die meisten seiner Verwendungen dienen der Bekämpfung von Insekten, bei denen der Erwachsene der Schädling ist, einschließlich Mücken , mehreren Fliegenarten und Flöhen . Zwei sehr ähnliche Produkte, Hydropren und Kinoprene, werden zur Bekämpfung von Arten wie Kakerlaken und weißen Fliegen verwendet . Methopren wurde 1975 bei der EPA registriert. Es wurden praktisch keine Resistenzberichte eingereicht. Eine neuere Art von IGR ist der Ecdyson- Agonist Tebufenozid (MIMIC), der in der Forstwirtschaft und anderen Anwendungen zur Bekämpfung von Raupen eingesetzt wird, die weitaus empfindlicher auf seine hormonellen Wirkungen reagieren als andere Insektenordnungen.

Biologische Pestizide

Mehr natürliche Insektizide waren aus zwei Gründen interessante Forschungsziele, erstens weil die gängigsten Chemikalien an Wirksamkeit verlieren und zweitens wegen ihrer toxischen Wirkung auf die Umwelt. Viele organische Verbindungen werden bereits von Pflanzen produziert, um die Wirtspflanze vor Prädation zu schützen, und können für den Menschen verwendet werden.

Vier Pflanzenextrakte werden kommerziell verwendet: Pyrethrum , Rotenon , Neemöl und verschiedene ätherische Öle

Ein trivialer Fall Baum Kolophonium , das ein natürliches Insektizid ist. Insbesondere die Herstellung von Oleoresin von Koniferenart ist ein Bestandteil der Abwehrreaktion gegen Insektenbefall und Pilz Pathogen - Infektion. Viele Düfte, zB Wintergrünöl , sind in der Tat ernährungshemmend.

Andere biologische Ansätze

Pflanzliche Schutzmittel

Transgene Pflanzen , die wirken als Insektizid im Jahr 1996 begann mit einer gentechnisch veränderten Kartoffeln , die das Cry erzeugen Protein , abgeleitet aus dem Bakterium Bacillus thuringiensis , den Käfern toxischen ist Larven wie der Colorado - Kartoffelkäfer . Die Technik wurde erweitert , um die Verwendung von umfassen RNA Interferenz RNAi , die tödlich zum Schweigen bringt entscheidende Insektengen . RNAi hat sich wahrscheinlich als Abwehr gegen Viren entwickelt . Mitteldarmzellen vieler Larven nehmen die Moleküle auf und helfen, das Signal zu verbreiten. Die Technologie kann nur Insekten mit der stummgeschalteten Sequenz angreifen, wie gezeigt wurde, als eine bestimmte RNAi nur eine von vier Fruchtfliegenarten betraf . Es wird erwartet, dass die Technik viele andere Insektizide ersetzt, die aufgrund der Ausbreitung der Insektizidresistenz an Wirksamkeit verlieren . Spinnengift Peptidfraktionen sind eine andere Klasse von potentiellen transgenen Eigenschaften , die die erweitern könnten Wirkungs Repertoire und Hilfe den Widerstand Frage zu beantworten.

Enzyme

Viele Pflanzen scheiden Substanzen aus, die Insekten abwehren. Erste Beispiele sind Substanzen, die durch das Enzym Myrosinase aktiviert werden . Dieses Enzym wandelt Glucosinolate in verschiedene Verbindungen um, die für pflanzenfressende Insekten giftig sind . Ein Produkt dieses Enzyms ist Allylisothiocyanat , der scharfe Inhaltsstoff in Meerrettichsaucen .

Mechanismus der Glucosinolat-Hydrolyse durch Myrosinase
Biosynthese von Futtermittelhemmern durch die Wirkung von Myrosinase.

Die Myrosinase wird erst beim Zerkleinern des Meerrettichfleisches freigesetzt. Da Allylisothiocyanat sowohl für die Pflanze als auch für das Insekt schädlich ist, wird es in der harmlosen Form des Glucosinolats getrennt vom Enzym Myrosinase gespeichert.

Bakterien

Bacillus thuringiensis ist eine bakterielle Krankheit, die Lepidopteren und einige andere Insektenbefällt. Toxine, die von Stämmen dieses Bakteriums produziert werden, werden als Larvizid gegen Raupen , Käfer und Mücken verwendet. Toxine von Saccharopolyspora spinosa werden aus Fermentationen isoliert und als Spinosad verkauft . Da diese Toxine nur geringe Auswirkungen auf andere Organismen haben , gelten sie als umweltfreundlicher als synthetische Pestizide. Das Toxin aus B. thuringiensis ( Bt-Toxin ) wurde gentechnisch direkt in Pflanzen eingebaut.

Sonstiges

Andere biologische Insektizide umfassen Produkte, die auf entomopathogenen Pilzen (zB Beauveria bassiana , Metarhizium anisopliae ), Nematoden (zB Steinernema Filziae ) und Viren (zB Cydia pomonella Granulovirus) basieren .

Synthetische Insektizide und natürliche Insektizide

Ein Schwerpunkt der organischen Chemie ist die Entwicklung chemischer Werkzeuge zur Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität. Insektizide bilden einen großen Schwerpunkt. Viele der wichtigsten Insektizide sind von biologischen Analoga inspiriert. Viele andere sind in der Natur nicht zu finden.

Umweltschäden

Auswirkungen auf Nichtzielarten

Einige Insektizide töten oder schädigen andere Kreaturen zusätzlich zu denen, die sie töten sollen. Vögel können beispielsweise vergiftet werden, wenn sie Futter fressen, das kürzlich mit Insektiziden besprüht wurde, oder wenn sie ein Insektizidgranulat auf dem Boden mit Futter verwechseln und es essen. Gesprühtes Insektizid kann aus dem Bereich, auf das es aufgetragen wird, in Wildtiergebiete abdriften, insbesondere wenn es aus der Luft gesprüht wird.

DDT

Die Entwicklung von DDT wurde durch den Wunsch motiviert, gefährlichere oder weniger wirksame Alternativen zu ersetzen. DDT wurde eingeführt, um Verbindungen auf Blei- und Arsenbasis zu ersetzen , die in den frühen 1940er Jahren weit verbreitet waren.

DDT wurde durch Rachel Carsons Buch Silent Spring bekannt gemacht . Ein Nebeneffekt von DDT ist die Verringerung der Schalendicke auf den Eiern von Raubvögeln. Die Schalen werden manchmal zu dünn, um lebensfähig zu sein, wodurch die Vogelpopulationen reduziert werden. Dies geschieht bei DDT und verwandten Verbindungen aufgrund des Prozesses der Bioakkumulation , bei dem sich die Chemikalie aufgrund ihrer Stabilität und Fettlöslichkeit im Fettgewebe von Organismen ansammelt . Außerdem kann DDT biomagnifizieren , was zu zunehmend höheren Konzentrationen im Körperfett von Tieren weiter oben in der Nahrungskette führt . Das fast weltweite Verbot der landwirtschaftlichen Verwendung von DDT und verwandten Chemikalien hat es einigen dieser Vögel, wie dem Wanderfalken , in den letzten Jahren ermöglicht, sich zu erholen. Eine Reihe von chlororganischen Pestiziden wurde weltweit für die meisten Verwendungen verboten. Weltweit werden sie durch die Stockholmer Konvention über persistente organische Schadstoffe kontrolliert . Dazu gehören: Aldrin , Chlordan , DDT, Dieldrin , Endrin , Heptachlor , Mirex und Toxaphen .

Abfluss und Perkolation

Feste Köder und flüssige Insektizide werden, insbesondere wenn sie unsachgemäß an einem Ort angewendet werden, durch den Wasserfluss bewegt. Dies geschieht häufig durch nicht punktförmige Quellen, bei denen der Abfluss Insektizide in größere Gewässer trägt. Wenn Schnee schmilzt und Regen sich über und durch den Boden bewegt, nimmt das Wasser die aufgebrachten Insektizide auf und lagert sie in größeren Gewässern, Flüssen, Feuchtgebieten, unterirdischen Quellen von früher Trinkwasser ab und versickert in Wasserscheiden. Dieses Abfließen und Versickern von Insektiziden kann die Qualität von Wasserquellen beeinträchtigen, die natürliche Ökologie schädigen und somit indirekt die menschliche Bevölkerung durch Biomagnifikation und Bioakkumulation beeinflussen.

Rückgang der Bestäuber

Insektizide können Bienen töten und können eine Ursache für den Rückgang der Bestäuber , den Verlust von Bienen, die Pflanzen bestäuben , und die Koloniekollapsstörung (CCD) sein, bei der Arbeiterbienen aus einem Bienenstock oder einer westlichen Honigbienenkolonie abrupt verschwinden. Der Verlust von Bestäubern bedeutet eine Verringerung der Ernteerträge . Subletale Dosen von Insektiziden (zB Imidacloprid und andere Neonicotinoide) beeinflussen das Nahrungssucheverhalten der Bienen. Die Erforschung der Ursachen von CCD war jedoch im Juni 2007 nicht schlüssig.

Vogelabnahme

Neben den Auswirkungen des direkten Konsums von Insektiziden gehen die Populationen insektenfressender Vögel aufgrund des Zusammenbruchs ihrer Beutepopulationen zurück. Es wird angenommen, dass das Besprühen von insbesondere Weizen und Mais in Europa zu einem 80-prozentigen Rückgang der Fluginsekten geführt hat, was wiederum die lokalen Vogelpopulationen um ein bis zwei Drittel reduziert hat.

Alternativen

Statt chemische Insektizide einzusetzen, um durch Insekten verursachte Ernteschäden zu vermeiden, gibt es heute viele Alternativen, die Landwirte vor großen wirtschaftlichen Verlusten schützen können. Einige von ihnen sind:

  1. Züchtung von Pflanzen, die resistent oder zumindest weniger anfällig für Schädlingsbefall sind.
  2. Freisetzung von Räubern , Parasitoiden oder Krankheitserregern zur Bekämpfung von Schädlingspopulationen als eine Form der biologischen Kontrolle .
  3. Chemische Kontrolle wie die Freisetzung von Pheromonen in das Feld, um die Insekten zu verwirren, damit sie keine Partner finden und sich fortpflanzen können.
  4. Integriertes Schädlingsmanagement : Verwendung mehrerer Techniken im Tandem, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
  5. Push-Pull-Technik : Zwischenfruchtanbau mit einer "Push" -Ernte, die den Schädling abstößt, und Anpflanzen einer "Pull" -Ernte an der Grenze, die ihn anzieht und einfängt.

Beispiele

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

  • McWilliams James E. (2008). „ Der Horizont öffnete sich sehr‘: Leland O. Howard und der Übergang zu chemischen Insektiziden in den Vereinigten Staaten, 1894-1927“. Agrargeschichte . 82 (4): 468–95. doi : 10.3098/ah.2008.82.4.468 . PMID  19266680 .

Externe Links