Системные инсектициды (неоникотиноиды и фипронил): тенденции, применение, механизм действия и метаболиты

С момента открытия в конце 1980-х годов неоникотиноидные пестициды стали наиболее широко используемым классом инсектицидов в мире, с масштабным применением в защите растений (полях, овощах, плодовых культурах), ветеринарных препаратах, биоцидных средствах и контроле беспозвоночных-вредителей в рыбоводстве. В этом обзоре фипронил из группы фенилпиразолов рассматривается вместе с неоникотиноидами из-за сходства токсичности, физико-химических свойств и присутствия в окружающей среде. На неоникотиноиды и фипронил в настоящее время приходится примерно треть мирового рынка инсектицидов; годовой мировой выпуск эталонного неоникотиноида имидаклоприда в 2010 году оценивался примерно в 20 000 тонн действующего вещества. Первоначальный успех неоникотиноидов и фипронила объяснялся несколькими причинами: 1) у целевых вредителей не было известной устойчивости к пестицидам, главным образом из-за недавней разработки этих средств, 2) их физико-химические свойства имели много преимуществ по сравнению с предыдущими поколениями инсектицидов (то есть органофосфатами, карбаматами, пиретроидами и др.), и 3) предполагалось, что они меньше опасны для применяющих их лиц и потребителей. Благодаря системному действию они всасываются через корни или листья и распределяются по всем частям растения, что делает их эффективно токсичными для фитофагов. Токсичность сохраняется в течение разного времени в зависимости от растения, фазы его роста и количества внесённого пестицида. Возможен широкий спектр способов применения, включая наиболее распространённое профилактическое применение без соблюдения надлежащей сельскохозяйственной практики — обработку семян. Из-за широкого использования и физико-химических свойств эти вещества обнаруживаются во всех средах окружающей среды, включая почву, воду и воздух. Неоникотиноиды и фипронил нарушают нервную передачу в центральной нервной системе беспозвоночных. Неоникотиноиды имитируют действие нейромедиаторов, тогда как фипронил ингибирует нейрональные рецепторы. В результате они постоянно стимулируют нейроны, что в конечном итоге приводит к гибели целевых беспозвоночных. Как и почти все инсектициды, они могут вызывать как летальные, так и сублетальные эффекты у нецелевых организмов, включая насекомых-хищников и позвоночных. Кроме того, описан ряд синергических эффектов с другими стрессорными факторами. Здесь мы подробно рассматриваем их метаболические пути и показываем, что они образуют как специфические для каждого соединения, так и общие метаболиты, которые сами по себе могут быть токсичными. Это может приводить к пролонгированной токсичности. Учитывая их широкое коммерческое распространение, механизм действия, системные свойства в растениях, стойкость и судьбу в окружающей среде, а также ограниченность данных о токсикологических профилях этих соединений и их метаболитов, неоникотиноиды и фипронил могут представлять значительный риск для окружающей среды. Поэтому настало время провести глобальную оценку возможных сопутствующих эффектов их применения. Настоящая статья и последующие главы этого обзора мировой литературы рассматривают эти риски и показывают, что накапливается всё больше данных о том, что стойкие низкие концентрации этих инсектицидов создают серьёзный риск неблагоприятного воздействия на окружающую среду.