Odporność na pestycydy to cecha dziedziczna , która daje organizacja zdolność do przetrwania jest stosowanie pestycydów do dawki śmiertelne dla większości osobników tego samego gatunku . Oporność ta, przejawiająca się brakiem zahamowania lub zmniejszonym zahamowaniem rozwoju populacji organizmów szkodliwych, może być naturalna lub nabyta. Jest to naturalne, jeśli zjawisko obserwuje się od pierwszego zastosowania pestycydu. Mówi się, że jest „nabyty”, jeśli zjawisko obserwuje się dopiero po kilkukrotnym zastosowaniu pestycydu, po selekcji przez kilka pokoleń osobników naturalnie odpornych.
Gatunki szkodników rozwijają odporność na pestycydy poprzez dobór naturalny : najbardziej odporne okazy przeżywają i przekazują swoje cechy genetyczne potomstwu.
Odporność Komitet Działanie owadobójcze (IRAC) określa owadobójczy odporność jak następuje : " dziedziczne zmiany w wrażliwości szkodnika populacji, która przekłada się na wielokrotne uszkodzenia produktu w celu osiągnięcia pożądanego rezultatu, kiedy jest stosowany wobec danego gatunku zgodnie z zalecenia na etykiecie ”.
Rośnie odporność na pestycydy. W Stanach Zjednoczonych w latach czterdziestych rolnicy tracili 7% swoich upraw na skutek szkodników; w latach 80 -tych i 90-tych strata wyniosła 13%, wraz ze wzrostem ilości stosowanych pestycydów. Ponad 500 gatunków szkodników rozwinęło odporność na pestycydy.
Inne źródła szacują liczbę na około 1000 gatunków od 1945 roku.
Chociaż ewolucja odporności na pestycydy zwykle wynika ze stosowania pestycydów, populacje szkodników mogą również dostosować się do niechemicznych metod zwalczania. Na przykład robaczek kukurydziany Diabrotica barberi przystosował się do rotacji kukurydzy i soi, przechodząc w diapauzę w roku, w którym poletka obsadzane są soją.
W 2014 roku kilka nowych chwastobójców jest bliskich komercjalizacji, ale żaden nie posiada nowego sposobu działania, bez oporu.
Odporność na pestycydy prawdopodobnie wynika z wielu czynników.
Wiele gatunków szkodników ma wiele potomstwa, co zwiększa prawdopodobieństwo mutacji i zapewnia szybką ekspansję odpornych populacji.
Gatunki szkodników zawsze były narażone na naturalne toksyny na długo przed rozpoczęciem rolnictwa. Dlatego wiele roślin wytwarza fitotoksyny, aby chronić się przed fitofagami. Ko-ewolucji ich roślin żywicielskich zaangażowany w rozwój ich zwalczania fitopatogennego fizjologicznej zdolności do detoksykacji lub toleruje trucizny.
Ludzie często polegają prawie wyłącznie na pestycydach do zwalczania szkodników. Zwiększa to presję selekcyjną na korzyść odporności. Pestycydy, które nie ulegają szybkiemu rozkładowi, pomagają wybrać odporne szczepy, nawet po zaprzestaniu stosowania.
W odpowiedzi na opór operatorzy mogą zwiększyć ilości stosowanych pestycydów lub częstotliwość ich stosowania, pogłębiając problem. Ponadto niektóre pestycydy są toksyczne dla gatunków drapieżników lub konkurentów szkodników. Może to sprzyjać rozwojowi populacji szkodników, prowadząc do wzrostu zużycia pestycydów. Nazywa się to czasem „pułapką na pestycydy” lub „narzędziem pestycydowym”, ponieważ rolnicy stopniowo wydają więcej za mniej.
Pomocnicze owady, drapieżniki i pasożyty mają na ogół mniejsze populacje i dlatego są mniej podatne na rozwój odporności niż główne cele pestycydów, takie jak komary i owady roślinożerne. Osłabiając je, szkodniki mogą się rozwijać. Jednak w laboratorium można hodować odporne drapieżniki.
Szkodniki o ograniczonej diecie są bardziej narażone na rozwój odporności, ponieważ są narażone na większe stężenia pestycydów i rzadziej rozmnażają się z nieeksponowanymi populacjami.
Szkodniki o krótszym czasie pokolenia rozwijają odporność szybciej niż inne.
Odporność ewoluowała u wielu gatunków: odporność na środki owadobójcze została po raz pierwszy udokumentowana przez AL Melandera w 1914 r., Kiedy wełnowce wykazały odporność na nieorganiczny środek owadobójczy ( zawiesina siarczkowo-wapniowa ). W latach 1914–1946 odnotowano jedenaście dodatkowych przypadków. Rozwój organicznych środków owadobójczych, takich jak DDT , dał nadzieję, że odporność na środki owadobójcze należy już do przeszłości. Jednak odporność muchy domowej na DDT pojawiła się w 1947 r. Następnie, wraz z każdym wprowadzeniem nowej klasy insektycydów - cyklodienów , karbaminianów , formamidyn , organofosforanów , pyretroidów , a nawet Bacillus thuringiensis - przypadki oporności pojawiają się każdorazowo w ciągu dwóch do dwadzieścia lat.
„Odporność wielokrotna” występuje, gdy szkodniki są odporne na kilka klas pestycydów należących do różnych rodzin chemicznych. Może się to zdarzyć, gdy pestycydy są stosowane kolejno, a nowa klasa zastępuje tę, na którą szkodniki wykazują odporność. Oporność wieloraka wynika z jednoczesnej obecności w tym samym organizmie kilku różnych mechanizmów odporności (behawioralnych, fizjologicznych, biochemicznych itp.), Które mogą razem zapewnić odporność na wiele klas pestycydów.
„Odporność krzyżowa” występuje, gdy mutacja genetyczna, która czyni szkodnika odpornym na jeden pestycyd, czyni go również odpornym na inne pestycydy, nawet jeśli szkodnik nie był narażony na te inne produkty. Te ostatnie to często te, które mają związek chemiczny związany z tą samą grupą chemiczną i które mają podobny mechanizm działania . Opór krzyżowy może być częściowy w przypadku, gdy za opór odpowiada więcej niż jeden mechanizm.
Szkodniki uodparniają się poprzez rozwój fizjologicznych zmian, które chronią je przed działaniem danej substancji chemicznej.
Jednym z mechanizmów ochronnych jest zwiększenie liczby kopii genu , co pozwala organizmowi na wyprodukowanie więcej niż jednego enzymu ochronnego zdolnego do rozbicia cząsteczki pestycydu na mniej toksyczne chemikalia. Enzymy te obejmują esterazy , transferazy glutationowe i oksydazy mikrosomalne o mieszanej funkcji.
W przeciwnym razie liczba lub wrażliwość receptorów biochemicznych, które wiążą się z pestycydem, może ulec zmniejszeniu.
W przypadku niektórych chemikaliów opisano odporność behawioralną. Na przykład niektóre komary z rodzaju Anopheles preferują wypoczynek na świeżym powietrzu, co chroni je przed pestycydami rozpylanymi na ścianach wewnętrznych.
Oporność może obejmować szybkie wydalanie toksyn, ich wydzielanie wewnątrz organizmu z dala od wrażliwych tkanek i mniejszą penetrację przez ściany ciała.
Mutacja pojedynczego genu może prowadzić do ewolucji opornego organizmu. W innych przypadkach zaangażowanych jest kilka genów. geny oporności są generalnie autosomalne. Oznacza to, że znajdują się na autosomach (w przeciwieństwie do chromosomów ). Z tego powodu oporność jest dziedziczona w podobny sposób u mężczyzn i kobiet. Ponadto odporność jest zwykle dziedziczona jako cecha niecałkowicie dominująca. Kiedy odporny osobnik łączy się w pary z podatnym osobnikiem, jego potomstwo ma zwykle poziom odporności pośredni między rodzicami.
Przystosowanie się do pestycydów wiąże się z kosztami ewolucyjnymi, ogólnie zmniejszając względną przydatność organizmów w przypadku braku pestycydów. Osoby odporne często doświadczają zmniejszenia liczby potomstwa, średniej długości życia, mobilności itp. Osobniki nieodporne rozwijają się stosunkowo bardziej w przypadku braku pestycydów, co zwiększa ich częstotliwość, co stanowi sposób na walkę z odpornością.
Robaki much mięsnych wytwarzają enzym, który nadaje odporność na insektycydy chloroorganiczne . Naukowcy badali sposoby wykorzystania tego enzymu do rozkładania cząsteczek pestycydów w środowisku, co odtruwa je i zapobiega szkodliwemu wpływowi na środowisko. Podobny enzym wytwarzany przez bakterie glebowe, który również rozkłada chloroorganiczne, działa szybciej i pozostaje stabilny w różnych warunkach.
IPM zapewnia zrównoważone podejście do minimalizacji zjawiska oporu.
Opornością można zarządzać, zmniejszając stosowanie pestycydów. Pozwala to nieopornym organizmom na zastąpienie opornych szczepów. Następnie można je zabić, powracając do stosowania pestycydów
Uzupełniającym podejściem jest zachowanie w pobliżu poletek poddanych działaniu środka nieleczonych ostoi, na których mogą przetrwać podatne szkodniki.
Gdy pestycydy są jedyną lub główną metodą zwalczania szkodników, odpornością zwykle zarządza się obracając pestycydy. Obejmuje to rotację między klasami pestycydów o różnych sposobach działania w celu opóźnienia lub zmniejszenia odporności szkodników. W Stanach Zjednoczonych Agencja Ochrony Środowiska (EPA) wyznacza różne klasy fungicydów , herbicydów i insektycydów . Producenci mogą zalecać nieprzekraczanie określonej liczby kolejnych zastosowań określonej klasy pestycydów przed przejściem do innej klasy.
W gospodarstwie można mieszać dwa lub więcej pestycydów o różnych sposobach działania, aby poprawić wyniki i opóźnić lub zmniejszyć odporność na szkodniki.