INSECTICIDE BIORAŢIONALE

Deoarece termenul „bioraţional” este utilizat de un timp relativ scurt, conţinutul acestuia diferă după definiţiile unor departamente de protecţia plantelor, ale unor cercetători sau profesori universitari.

Bioraţional derivă de la două cuvinte, biologic şi raţional (înţelept, moderat) şi se referă la pesticidele de origine naturală, care sunt biologic raţionale folosite pentru un anumit dăunător, fără efecte sau cu efecte reduse asupra organismelor folositoare şi mediu. Un termen înrudit este şi cel de ecoraţional.

La început termenul a inclus numai acele produse derivate din surse naturale, exemplu extracte din plante, patogeni ai insectelor etc. Stanley et al. (1996) definesc insecticide bioraţionale ca „ orice tipuri de insecticide active împotriva populaţiilor de dăunători, dar inofensive organismelor folositoare şi care nu perturbă combaterea biologică”. Un insecticid poate fi inofensiv, dacă are o toxicitate directă redusă, dacă este sistemic sau dacă translaminează, având o acţiune reziduală redusă şi efect în reducerea expunerii entomofagilor la insecticide.

Mai recent, biorational înseamnă orice substanţă de origine naturală (sau copii sintetice) cu efect dăunător sau letal pe o ţintă specifică dăunătoare (sau mai multe), de exemplu: insecte, buruieni, boli ale plantelor, dăunători vertebraţi; au un mod unic de folosinţă, nu sunt toxice pentru om, plantele şi animalele domestice şi fără efecte adverse asupra plantelor şi animalelor sălbatice. Bioraţionalele sunt pesticide ideale, afectând numai dăunătorii ţintă şi cu puţine efecte colaterale.

Majoritatea insecticidelor convenţionale se focalizează pe locuri ţintă din sistemul nervos: acidul λ-aminobutiric (GABA) (închide canalele de clor, exemplu endosulfan), receptorul octopamine (amitraz), enzimile acetilcoline (organofosforicele şi carbamaţii) şi canalelor de sodiu - închiderea voltajului (DDT şi piretroizii) (Holloway et al. 2001; Ishaaya 2001). Existenţa unor locuri limitate de exploatat cu insecticidele convenţionale a creat probleme cu rezistenţa la acestea. S-au făcut eforturi de găsire a unor insecticide, aşa numitele „bioraţionale”, cu un nou mod de acţiune, care nu produc rezistenţă încrucişată cu vechile insecticide. Au apărut noi clase de insecticide: neonicotinoide, avermectine, phenylpyrazole, spinosin, pyrorole, oxadiazine şi variate grupe de regulatori de creştere a insectelor (IGRs). Multe sunt insecticide ale nervilor, care acţionează pe anumite locuri specifice ale sistemului nervos al insectelor (Horowitz A.R., Ishaaya I.,

2004). Deşi noile insecticide acţionează similar ca şi cele convenţionale (de exemplu, acţiune de şoc, intoxicare rapidă, lipsa coordonării, paralizia şi moartea), ele au o mai mare afinitate la receptorii insectelor decât a mamiferelor. Alte insecticide afectează sisteme specifice, cum ar fi: năpârlirea, metamorfoza şi sistemul endocrin al insectei. Multe din insecticidele noi sunt preferate din cauza specificităţii pe dăunătorii ţintă, eficacităţii lor în doze reduse şi caracteristicilor de nepersistentă în mediu. Selectivitatea lor face posibilă implementarea în IPM.

Ware G şi Whitacre D. (2006) clasifică pesticidele bioraţionale în două grupe:1. biochimice (hormoni, enzime, feromoni şi regulatori naturali la insecte şi

regulatori de creştere a plantelor);2. microorganisme (viruşi, bacterii, fungi, protozoare şi nematozi).Conform Agenţiei de protecţia mediului din SUA (EPA U.S.A) produsele

bioraţionale au diferite moduri de acţiune faţă de pesticidele tradiţionale, o selectivitate mai mare şi riscuri considerabil mai mici faţă de animale şi mediu.

În 1994, odată cu înfiinţarea în cadrul EPA a „Diviziei biopesticide şi prevenirea poluării” (BPPD) se descriu biopesticidele ca agenţi sau organisme derivate din materiale naturale (animale, plante, bacterii, ulei de ricin) şi chiar anumite minerale (bicarbonatul de sodiu). La sfârşitul anului 2001, existau 200 de biopesticide în substanţă activă, în 800 de produse comerciale.

EPA plasează biopesticidele în trei categorii:-pesticide cu microorganisme (bacterii, fungi, viruşi şi protozoare);-pesticide biochimice – substanţe naturale care controlează dăunătorii prin

mecanisme netoxice (exemplu feromonii);-plante cu incorporare de protectanţi (PIPs) (plante transgenice primar – Bt la

porumb).Caracteristicile ce disting bioraţionalele şi biopesticidele de cele convenţionale

sunt: toxicitate redusă asupra speciilor neţintă, specifice pe un dăunător ţintă, în general, aplicate în doze reduse, descompunere rapidă în mediu, obişnuit merg bine în programele IPM şi reduc produsele pesticide convenţionale.

Din cele relatate rezultă că termenii „bioraţional” şi „biopesticid” sunt similari, dar nu identici. EPA include incorporatele transgenice (PIPs) în biopesticide, dar îl exclude din bioraţionale.

Prima generaţie de insecticide a fost de ingestie, ca: arseniaţii, metalele grele şi compuşii de fier. A doua generaţie include insecticidele de contact: organoclorurate, organofosforice, carbamaţii, formamidine şi piretroizii, iar bioraţionalele constituie a treia generaţie de insecticide.

După cum se poate vedea din prezentare, termenul biorational este relativ, de exemplu toxicitatea unei insecticid este comparată cu a altora şi poate avea un spectru larg de acţiune (un insecticid poate fi inofensiv la un inamic natural sau asupra unor stadii de dezvoltare, dar poate fi toxic faţă de un alt inamic natural sau asupra altor stadii de dezvoltare).

După Williamson R.C.(1999) bioraţionalele sunt clasificate în două grupe distincte: biochimice şi microbiene. Produsele biochimice cuprind: hormoni, enzime, feromoni, regulatori naturali ai insectelor şi plantelor, iar cele microbiene sunt originare din microorganisme: bacterii, ciuperci, nematozi, protozoare şi viruşi. Prezentăm o listă cu pesticide bioraţionale ( Brownbrige M., 2003, Horowitz A.R., Ishaaya I., 2004):

-regulatori de creştere (hormoni juvenili, inhibitori ai chitinei);-insecticide derivate din microorganisme de sol (avermectine, emamectin-

benzoate, pyrrole, spynosine);-insecticide organice (neem, rotenona, pyretrine, ryania); -noi grupe de insecticide (phenylpyrazoles, pyridine, oxadiazine, imidacloprid,

tiocloprid, acetamiprid)-pesticide microbiene (Bacillus thuringiensis, Beuveria bassiana);-săpunuri şi uleiuri horticole; -proteina Harpin (extras din Erwinia amylovora).Unele, dar nu toate bioraţionalele, sunt avizate pentru certificarea culturilor

organice. Ele cuprind vegetale, microbiene, minerale şi sintetice (Howell J.C. et all. 2006).

Tradiţional, săpunurile, detergenţii, uleiurile şi extractele vegetale (produsele neem), au fost denumite bioraţionale. Formularea şi aplicarea unui produs poate afecta clasificarea ca biorational.

Multe insecticide bioraţionale sunt mai eficiente împotriva unor anumite specii de insecte, de aceea identificarea insectei ţintă este foarte importantă. Managerul trebuie să ţină cont de eficacitatea produselor bioraţionale dar şi de limitările acestora. De exemplu, multe insecticide biorationale au o scurtă activitate reziduală comparativ cu produsele convenţionale. Produsul trebuie aplicat în stadiul cel mai vulnerabil al insectei (Williamson R.C., 1999; Brownbrige M., 2003).

Folosirea pesticidelor bioraţionale. Pot fi utilizate ca şi produsele convenţionale, multe din acestea fiind scumpe. Spre deosebire de produsele sintetice, multe bioraţionale au un spectru îngust de activitate, reziduuri mici şi o persistenţă redusă.

Prin folosirea acestora în IPM trebuie să ne asigurăm de alegerea produsului cel mai potrivit pentru controlul insectei, stadiul ţintă şi timpul optim de aplicare. Multe produse se potrivesc mai bine pentru folosinţă preventivă decât curativă. Rhapsody, care se bazează pe Bacillus subtilis are o acţiune preventivă şi nu curativă. Înţelegerea modului de acţiune are importanţă pentru succesul combaterii. Sesizarea primelor apariţii ale dăunătorilor este vitală pentru o strategie de prevenire a atacurilor.

Nicotinoidele, (imidacloprid -Marathon), alte insecticide sistemice sunt eficace împotriva insectelor care minează şi sug precum afidele şi musculiţele albe de seră.

Alegerea stadiilor ţintă are o importanţă considerabilă deoarece unele acţionează ca adulticid, larvicid sau ovicid. De aceea, se folosesc produse care acţionează pe mai multe stadii în fazele iniţiale pentru obţinerea unui control timpuriu a întregii populaţii. Deoarece este puţin probabil de a se realiza un control a tuturor stadiilor, eficacitatea creşte prin monitorizare, care stabileşte şi necesitatea repetării tratamentelor.

Cu excepţia produselor sistemice sau a celor care translaminează folosirea unor tehnici de stropire prin care se obţine o acoperire a foliajului este esenţială pentru multe produse bioraţionale, care trebuie să fie în contact direct cu dăunătorii. Acţiunea reziduală redusă a multor produse se compensează prin atingerea stadiului ţintă. Una din principalele cauze de ineficacitate este faptul că insecticidul nu ajunge direct pe dăunător sau este în cantitate mică.

Datorită activităţii limitate în timp şi activităţii reziduale a multor produse, repetarea tratamentelor este adesea cerută de combaterea suprapopulaţiilor. Sunt necesare informaţii de monitorizare a populaţiilor de insecte, alegerea produsului necesar şi timpul optim de aplicare. Cum folosim produsele? Pentru săpunuri, uleiuri, repetarea este problematică din cauza reziduurilor lăsate pe frunze, dar nu este restricţionată în afara sezonului de vegetaţie. Pentru unele produse noi precum Conserve şi Distance (pyriproxyfen) se recomand 2-3 aplicări succesive pe un ciclu de vegetaţie pentru a nu apărea fenomene de rezistenţă. Este necesară o alternare a produselor din diferite clase de insecticide şi cu diferite moduri de acţiune.

Pesticidele bioraţionale şi entomofagii. Comparativ cu pesticidele tradiţionale, cele bioraţionale sunt în general „mai

puţin nocive” pe duşmanii naturali. Săpunurile, uleiurile horticole şi regulatorii de creştere (IGRs) au efecte negative când sunt aplicate foliar, direct pe entomofagi, şi scurte din cauza activităţii reziduale limitate.

Adulţii Macrolophus, Encarsia şi Diglyphus sunt susceptibili la produsele neem, mai puţin albinele. Produsele neem nu afectează speciile Orius, Aphidius şi prădătorii

acarieni. Se dezbate foarte mult asupra siguranţei produsului Conserve (spinosad) privind entomofagii.

În general, când reziduurile din stropiri sunt uscate există grade de compatibilitate ridicate cu albinele, bondarii şi prădătorii Orius şi Coccinellidae. Efectele pe prădătorii acarieni sunt mai puţin clare, dar cronice şi pot reduce fecunditatea şi longevitatea. Pyriproxyfen este foarte toxic pentru pupele de Encarsia formosa, dar nu şi pentru parazitoizii E. peregandiella şi E. transvena. Buprofezin este foarte toxic pentru Eretmocerous tejanus Rose (Schuster J.D., Stanly P.A., 2005).

Viespile parazitoide sunt foarte sensibile şi trebuie evitată expunerea la nivele înalte de toxicitate. Avid (abamectin) este foarte dăunător pentru unii prădători şi parazitoizi, afectându-le stadiile de dezvoltare. Insecticidele imidacloprid (Marathon) şi pymetrozine (Endeavor) sunt dăunătoare pentru mulţi entomofagi.

Săpunurile au un efect slab asupra parazitoizilor şi moderat toxic asupra coccinelidelor, la care nu omoară adulţii, dar ouăle depuse de aceştia vor fi sterile.

Insecticide bioraţionale şi oportunitatea lor în programele IPMNeonicotinoide. Neonicotinoidele sunt printre cele mai eficiente grupe de

insecticide, în special pentru combaterea insectelor sugătoare, cum ar fi musculiţa albă, afide, cicade şi unor variate coleoptere precum gândacul in Colorado. Imită nicotina în care ţinta biochimică este receptorul nicotinic acetilcolina (sistemului nervos central şi periferic). La fel ca şi nicotina naturală, se leagă de aceşti receptori, rezultând excitarea şi paralizia, urmată de moarte insectei. Au un spectru larg insecticid, cu proprietăţi sistemice şi translaminare şi acţiune reziduală înaltă. Imidaclopridul este primul neonicotinoid comercial care controlează cu succes dăunătorii agricoli. Este larg folosit ca tratament la seminţe şi aplicaţii la sol, deoarece este considerat cu o bună mobilitate în xylem.

Deşi neonicotinoidele au un efect moderat la entomofagi, în special ca agent foliar, eficacitatea în controlul dăunătorilor le face componente importante în programele IPM.

Pesticide microbiene. Sunt mult mai selective decât cele botanice, cu efect redus sau fără asupra organismelor neţintă. Sunt incluse B.t., spinosad şi ciuperci (Beuveria bassiana). În timp ce substanţele active sunt aprobate pentru culturile organice datorită originii naturale, produsele comerciale pot fi prohibite din cauza ingredienţilor inerţi folosiţi în formulare sau din cauza ingineriei genetice folosite să modifice organismele (Howell J.C. et al., 2006).

Regulatori de creştere (IGRs)

1. Antagoniştii ecdysone şi imitatorii hormonilor juveniliRegulatori de creştere constituie o grupă importantă de insecticide biorationale.

Deoarece procesele fiziologice şi biochimice ale insectelor sunt reglate prin năpârlire şi hormoni juvenili, noile insecticide care ţintesc receptorii ecdysteroizi şi hormonii juvenili au fost dezvoltate în ultimele două decenii. Tebufenozide şi methoxyfenozide sunt comercializate pentru combaterea lepidopterelor dăunătoare (Smagghe şi Degheele, 1998), care perturbă sistemul hormonal al insectei, se leagă de receptorii ecdysone şi accelerează procesul de năpârlire (Horowitz A.R. şi Ishaaya I., 2004).

În general, produsele care acţionează pe receptorii hormonali ori în procesele particulare ale insectelor, ce lipsesc la mamifere, sunt considerate insecticide cu un risc redus asupra omului, artropodelor folositoare şi mediului. Totuşi, unii inamici naturali (în special prădători) pot fi afectaţi.

2. Inhibitori de sinteză ai chitineiPrintre inhibitorii de sinteză ai chitinei se numără bezoylphenyl urea, cu

diflubenzuron, chlorfluazuron, lufenuron şi novaluron. În timpul ultimelor trei decenii, acestea au fost dezvoltate pentru combaterea dăunătorilor agricoli şi forestieri, în special lepidoptere. Acţionează prin inhibarea formării chitinei, cauzând depozite endocuticulare anormale şi dispariţia năpârlirii, afectând stadiile larvare. Afectează în mică măsură prădătorii şi parazitoizii fiind considerate componente importante în IPM.

Insecticide derivate din microorganisme de solO importantă clasă de insecticide este formată prin procese de fermentare a

microorganismelor de sol. Se poate enumera insecticidele avermectin, spinosyn şi pyrrole. Un grup important îl constituie insecticidele Bt.

1. Avermectine. Sunt un grup de lactone macrociclice izolate din fermentarea tulpinii japoneze Streptomyces avermitilis Burg. Aceşti compuşi sunt antagonişti pentru acidul gamma aminobutiric - canalele de clor. Se leagă cu mare afinitate de locuri pe membranele neuronale a unor variate specii de insecte (Horowitz A.R. şi Ishaaya I., 2004). Abamectin dezvoltat pentru agricultură este o mixtură de 80% de avermectin B1a şi 20% avermectin B1b. Are un spectru larg ca insecticid şi foarte toxic pentru multe artropode, inclusiv acarieni, minatori de frunze agromizide, furnici, gândaci de bucătărie şi specii de lepidoptere. Este considerat ca un insecticid selectiv cu o toxicitate relativă pentru artropodele neţintă.

2. Emamectin benzoateDin cercetarea a noi avermectine a rezultat derivaţi care au acelaşi mod de

acţiune, dar diferă în activitatea lor biologică. Printre noile avermectine se numără şi

emamectin benzoate cu activitate excelentă asupra lepidopterelor şi a unui şir larg de insecte.

Emamectin benzoate (Proclaim) este un nou insecticid lactonă macrociclică, similar cu abamectin, afectează sistemul nervos al artropodelor prin creşterea afluxului de ioni de clor la joncţiunea neuromusculară, rezultând încetarea hrănirii şi paralizia. Acţionează pe variate specii de lepidoptere, cum ar fi P. xylostella, Trichoplusia ni, Heliotes virescens şi Spodoptera exigua. Prin activitatea de translaminare îşi măreşte activitatea reziduală. Abamectin acţionează specific pe acarieni, cu o mică acţiune asupra lepidopterelor, iar emamectin are un considerabil potenţial asupra lepidopterelor dăunătoare. Deşi prin acţiunea directă abamectin este toxic pe organismele neţintă, viteza cu care se degradează pe suprafaţa frunzelor şi în condiţii de câmp îl face un agent important în programele IPM.

3. Insecticidul pyrrole Insecticidul pyrrole derivă din metabolitul dioxapyrrolomycin, izolat din tulpina

de Streptomyces. Chlorfenapyr a fost comercializat datorită spectrului larg de acţiune împotriva multor coleoptere, lepidoptere, acarieni şi thysanoptere, fiind un toxic al stomacului, dar şi cu o acţiune de contact. Prin aplicări foliare controlează peste 70 de insecte dăunătoare şi acarieni din bumbac, legume, livezi, cereale şi ornamentale etc.

Acţionează la nivelul mitocondrial ca decuplator a fosforilării oxidative. Produsul perturbă trecerea protonilor prin membrana mitocondrială şi abilităţii mitocondriilor de a produce ATP, fapt ce duce la distrugerea celulei şi moartea artropodelor dăunătoare. Este un agent important IPM, dar trebuie aplicat o singură dată, cât mai timpuriu, când încă nu a apărut prădătorii.

4. SpinosyneEste un nou grup de insecticide lactone macrociclice derivate din fermentarea

actinomicetei de sol Saccharopolyspora spinosa, active în combaterea unor insecte variate, în special lepidoptere, thysanoptere şi diptere. Cauzează contracţii musculare şi tremurături prin excitarea neuronilor din sistemul nervos central. Aceste efecte derivă din activarea receptorilor nicotinic acetilcolină şi a funcţiilor acidului gamma aminobutiric.

Este considerat un agent biologic cu o toxicitate relativ redusă pentru mamifere şi mediu. În multe cazuri aceste trăsături au fost confirmate, ocazional a fost găsit toxic pentru inamicii naturali. În culturi este tolerant pentru speciile de prădători şi este mai toxic pentru parazitoizi.

Insecticide organice sau bioinsecticideInsecticidele biologice sau microbiene (cum ar fi extractele neem şi Bt) sunt în

general compatibile cu agricultura organică şi multe din ele au o toxicitate redusă asupra

oamenilor şi inamicilor naturali. Totuşi, unii agenţi care se folosesc în agricultura organică (exemplu rotenona, pyretrine şi ryania) pot avea efecte toxice asupra unor organisme neţintă, cum ar fi peşti, albine şi variate artropode benefice. Insecticidele biologice includ organisme vii ca viruşii, bacteriile, ciupercile şi nematozii. Principalele inconveniente ale insecticidelor biologice sunt instabilitatea în condiţii de căldură, radiaţiei solare sau aridităţii. Altă problemă este scurta perioadă reziduală în comparaţie cu insecticidele convenţionale. De asemenea, nu sunt suficient de efective în controlul populaţiilor mari sau la atacuri puternice produse de insecte dăunătoare. Insecticidele biologice au o acţiune înceată şi selectivă şi cerinţele lor stricte de management le face neatractive la agricultura convenţională. Folosirea insecticidelor biologice este destul de scumpă şi astfel este restricţionată la agricultura organică.

Proteina Harpin (Messenger SST)Este substanţa activă a biopesticidului Messenger SST produsă de o bacterie

comună (Erwinia amylovora) descoperită de Dr. Wei Zhongmin de la Cornell University (Messenger SST 3% proteină harpin).

Aplicată pe plante se leagă de receptorii acesteia şi manifestă semnale complexe cauzate de acţiunea genelor naturale, prin activarea apărării şi a sistemelor de creştere. Dezvoltă rezistenţa la dăunători, transmiţând semnalul de autoapărare Adiţional, creşte vigoarea plantelor, toleranţa la stres, absorbţia substanţelor nutritive, se îmbogăţeşte calitatea producţiei şi performanţele acesteia. EPA o clasează ca un produs biochimic, dar care nu omoară direct nimic. „Odată activate, plantele sunt în stare să se protejeze mai bine împotriva unui spectru larg de bacterii, viruşi, fungi, în plus, repelent, reduce sau tolerează anumite insecte, păianjeni şi nematozi” (Dr. Wei).

Pentru prima dată cultivatorii au un produs cu cel mai înalt nivel de siguranţă, atât pentru oameni cât şi mediu. Nu lasă reziduuri detectabile în recolte sau apă – chiar imediat după aplicare – şi devine inactiv sub razele solare şi microbi. Este netoxic pentru mamifere, păsări, albine, plante şi specii acvatice. Se aplică în doze reduse, o lingură de substanţă activă la 0,4 ha. S-a verificat în peste 500 experimente, la 45 de culturi: trandafiri, bumbac, citrice, grâu, orez, tutun, tomate castraveţi, căpşuni etc. Plantele au nevoie de 5-7 zile pentru inducerea rezistenţei (Chambers L., 2000).

Deoarece nu afectează entomofagii din natură şi nici cei introduşi este un produs ideal pentru a fi introdus în programele IPM.

Săpunuri şi uleiuri horticoleSăpunurile insecticide omoară insectele mecanic prin uscare şi au caracter

repelent, nu induce rezistenţă şi nu afectează mamiferele.

Avantajele folosirii uleiurilor şi săpunurilor sunt următoarele: au eficienţă împotriva unui şir larg de dăunători, a stadiilor imature şi de adult; nu induce rezistenţa în insecte; mai puţin dăunătoare pentru fauna utilă; sigure şi uşor de folosit (certificate pentru culturi organice); costuri competitive; pot fi integrate cu alte tactici.

Dezavantaje: nu au mortalitate reziduală, omoară numai prin contact; fitotoxice la unele plante sau mixări; dozele nu sunt destul de explicite etc.

În folosire se va ţine cont de următoarele: doza este de 1-3% la săpunuri sau uleiuri în apă; plantele să fie bine acoperite cu soluţie, mai multă soluţie creşte riscul fitotoxicităţii; mortalitatea aşteptată este de 80-95%; se pot substitui multor produse convenţionale; tratarea mai întâi a unor suprafeţe mai reduse pentru a vedea aspectul fitotoxic; se foloseşte preventiv; se poate integra cu mijloace biologice.

Minerale şi sintetice. Unele biopesticide sunt minerale exploatate şi procesate la minim. Mineralele prelucrate prin căldură, chimic sau mixate cu surfactanţi sunt considerate sintetice. Argila caolin, săpunurile insecticide, uleiurile horticole, fosfaţii de fier sunt exemple de insecticide (Howell J.C. et al., 2006).

Incorporarea bioraţionalelor în IPM. Se va ţine cont de următoarele: - alcătuirea unui program de management cu mult timp înainte;- identificarea timpurie şi exactă a dăunătorilor şi a stadiului predominant;- luarea în considerare a acţiunii asupra anumitor dăunători sau stadii de

dezvoltare; a caracterului preventiv decât curativ; a obligativităţii contactului direct cu dăunătorul

- necesitatea repetării tratamentului deoarece acţionează asupra unui stadiu specific;

- folosirea rotaţiei produselor;- alegerea produsului, a timpului optim de stropire pentru minimalizarea

acţiunilor negative asupra entomofagilor.