61946859-ολοκληρη

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ (Τ.Ε.Ι.) ΛΑΡΙΣΑΣ ΤΜΗΜΑ ΦΥΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

ΦΥΤΟΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΑ ΠΡΟΪΟΝΤΑ ΠΑΡΕΛΘΟΝ – ΠΑΡΟΝ – ΜΕΛΛΟΝ Εργασία εξαμήνου στα πλαίσια του μαθήματος: Παραγωγή και διακίνηση Φυτοπροστατευτικών Προϊόντων.

Εκπαιδευτικός: Παπαμιχαήλ Δ. Σπουδαστής: Αλεξός Αντώνιος (4477)

Λάρισα, 2008

Αλεξός Αντώνιος σελ.1

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η χρήση χημικών ενώσεων είναι ιδιαίτερα σημαντική για την προστασία της γεωργικής παραγωγής και την αποφυγή δυσβάστακτων για τους καλλιεργητές απωλειών από την υποβάθμιση της ποιότητας ή της ποσότητας γεωργικών προϊόντων. Υπάρχουν γεωργικά προϊόντα που η παραγωγή τους θα ήταν αδύνατη χωρίς τη χρήση των φυτοφαρμάκων. Όμως η αυξημένη κοινωνική ευαισθησία σε θέματα φυτοπροστασίας και διατήρησης του περιβάλλοντος (όχι αδικαιολόγητα), θέτει αυστηρούς όρους στη χρήση χημικών ουσιών στη γεωργία. Η προσθήκη στο περιβάλλον μεγάλων ποσοτήτων χημικών ουσιών, ξένων προς το οικοσύστημα, συνεπάγεται πολλούς και σημαντικούς κινδύνους, ιδίως όταν πρόκειται για μη εκλεκτικές ενώσεις, με ευρύ φάσμα δράσης και υπολειμματική διάρκεια. Η ασφαλής και αποτελεσματική χρήση φυτοπροστατευτικών προϊόντων, απαιτεί γνώση του τρόπου δράσης τους, της περιβαλλοντικής συμπεριφοράς τους, του χρόνου και του τρόπου εφαρμογής τους. Η παρούσα εργασία αποσκοπεί στο να συνοψίσει, με τρόπο απλό και ταυτόχρονα περιεκτικό το παρελθόν και το παρόν των φυτοπροστατευτικών προϊόντων αλλά και να προσεγγίσει – χωρίς συναισθηματισμούς – ζητήματα που άπτονται του μέλλοντος αυτών. Καταβλήθηκε η προσπάθεια ώστε να επισημανθούν οι βασικοί σταθμοί έρευνας και ανάπτυξης των φυτοπροστατευτικών προϊόντων και να μην επεισέλθουμε σε περιττές και ανούσιες αναφορές. Εκ προοιμίου αισθανόμαστε την ανάγκη να αναφέρουμε ότι ο κύριος όγκος του κειμένου αφορά το παρελθόν των φυτοπροστατευτικών προϊόντων, κάπως καλύτερα το παρόν και αδύναμα το μέλλον αυτών. Η αιτία είναι ότι η ελληνική βιβλιογραφία είναι φτωχή σε σχέση με αυτά τα ζητήματα αλλά και σε μεγάλο βαθμό πεπαλαιωμένη, καθώς και η αδυναμία χρησιμοποίησης ξενόγλωσσων πηγών από μέρους μας. Η εργασία αυτή περιλαμβάνει, αναφορά των φυτοπαράσιτων και των τρόπων αντιμετώπισης τους και συνεχίζει με την ιστορική εξέλιξη των μυκητοκτόνων, εντομοκτόνων, ζιζανιοκτόνων και φυτορυθμιστικών ουσιών αντίστοιχα. Παράλληλα καταβλήθηκε προσπάθεια να μην παραληφθεί η αναφορά στην αξιόλογη έρευνα που διεξάγεται σήμερα για την ανάπτυξη νέων, βελτιωμένων και ασφαλέστερων για τον άνθρωπο και το περιβάλλον μορφών σκευασμάτων. Το κείμενο εμπλουτίστηκε με εικόνες και διαγράμματα που βοηθάν στη παραπέρα κατανόηση του περιεχομένου του, το βοηθούν και το συμπληρώνουν κατά μια έννοια, αλλά και κάνουν την ανάγνωση του ποιο άνετη.

2. ΦΥΤΟΠΑΡΑΣΙΤΑ ΚΑΙ ΜΕΤΡΑ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ ΤΟΥΣ

Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί στον πλανήτη μας βρίσκονται σε συνεχή αλληλεξάρτηση, μεταξύ τους όπως και με το περιβάλλον. Για παράδειγμα ένα φυτό, προσηλωμένο σταθερά στην θέση που βλάστησε ο σπόρος του, ζεί

Φυτοπροστατευτικά Προϊόντα, Παρελθόν – Παρόν – Μέλλον 2008


προσλαμβάνοντας τα απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία από το άμεσο εδαφικό του περιβάλλον. Την ανάπτυξή του (την περιορισμένη στα πλαίσια της βλαστικής και αναπαραγωγικής του δυνατότητας) χαλιναγωγούν, από την μιά μεριά παράγοντες βιοτικοί (ζώα, φυτά) κι από την άλλη μεριά παράγοντες αβιοτικοί (έδαφος, κλιματολογικοί παράγοντες, κλπ.). Δημιουργείται έτσι ένα πολύπλοκο σύστημα αλληλοεξαρτώμενων παραγόντων, που ονομάζεται Οικολογικό Σύστημα ή Οικοσύστημα.

Εξεταζόμενο στο σύνολό του, το Οικοσύστημα βρίσκεται σε ισορροπία. Η ισορροπία αυτή δεν είναι στατική αλλά δυναμική. Δηλαδή, οι πληθυσμοί των ζωντανών οργανισμών αυξομειώνονται σε αριθμό, με την συναίνεση ή σε βάρος άλλων παραγόντων του Οικοσυστήματος. Το Οικοσύστημα έχει μία ευαισθησία και μία δυνατότητα ενδογενή να αντιδρά αυτόματα σε κάθε επερχόμενη διατάραξή του.

Ο άνθρωπος, παράγοντας κι αυτός του Οικοσυστήματος, αρχικά ζούσε νομαδικά, μετακινούμενος προς την περιοχή που του εξασφάλιζε τροφή (κυνήγι, φυτά). Με την πάροδο των αιώνων έγινε πρακτικότερος δημιουργώντας οικισμούς, κατασκευάζοντας εργαλεία και επιδιδόμενος γενικά στην γεωργική πράξη. Στην κυριολεξία μετατράπηκε από κυνηγός σε καλλιεργητή. Με την γεωργική πράξη, τον ηθελημένο δηλαδή πολλαπλασιασμό διαφόρων φυτών, σε βάρος φυσικά άλλων μη χρήσιμων οργανισμών, επέφερε μία σοβαρή διαταραχή του Οικοσυστήματος. Σ’ αυτήν την διαταραχή, η αντίδραση του Οικοσυστήματος είναι μία τάση επαναφοράς της φυσικής ισορροπίας, μία τάση αυξήσεως των πληθυσμών διαφόρων οργανισμών (ζώων ή φυτών), παρασίτων των καλλιεργούμενων φυτών, οι οποίοι επωφελούνται από τον μεγάλο πληθυσμό των καλλιεργούμενων φυτών. Ο άνθρωπος, προφανώς, προσπαθεί να διατηρήσει σταθερή την αστάθεια αυτή του Οικοσυστήματος (που ο ίδιος προκάλεσε), και το κατορθώνει με συνεχείς επεμβάσεις επί όλων των παραγόντων που επηρεάζουν καταστρεπτικά τις καλλιέργειές του.

Τα φυτά, η πηγή της τροφής των ανθρώπων και των ζώων, προσβάλλονται από ένα μεγάλο αριθμό, διαφόρων κατηγοριών παρασίτων (πίνακας 1). Τα πρώτα ιστορικά κείμενα παρέχουν πολλά αποδεικτικά στοιχεία καταστρεπτικών ζημιών των φυτών από τα φυτοπαράσιτα. Ήδη από το 2.300 π.Χ. υπάρχουν αναπαραστάσεις σε Αιγυπτιακούς τάφους που απεικονίζουν προσβολή σιταγρών από ακρίδες (Έξοδος 10:3-6, 12-17, 19). Στη βιβλική περίοδο οι ζημιές ήταν τόσο μεγάλες, ώστε να χαρακτηρίζονται ως θεομηνίες και να αποδίδονται σε τιμωρίες των θεών, λόγω αδυναμίας ερμηνείας των φαινομένων αυτών

Πίνακας 1 Οι κατηγορίες των φυτοπαράσιτων

α/α Κατηγορία 1 Μύκητες 2 Βακτήρια 3 Έντομα 4 Ιοί 5 Φυτοπλάσματα 6 Ρικκέτσιες 7 Ακάρεα 8 Νηματώδεις 9 Χορδωτά (Πτηνά, Τρωκτικά) 10 Κοχλίες – Λείμακες 11 Ζιζάνια



Από τα αναφερόμενα άνωθεν φυτοπαράσιτα οι ιοί δεν καταπολεμούνται (με χημική καταπολέμηση τουλάχιστον). Με τη νέα κατάταξη οι μύκητες δεν συνιστούν ένα βασίλειο αλλά έχουν δημιουργηθεί νέα (π.χ. πρώτιστα, χρώμιστα κ.α.)

Ο Μωυσής απέδωσε τις προσβολές του περονοσπόρου σαν μια από τις τιμωρίες του θεού για ανυπακοή στις εντολές του. Επίσης είναι γνωστή από την Παλαιά Διαθήκη, κατά τα χρόνια του Μωυσή, η Τρίτη πληγή του Φαραώ που οφειλόταν σε σμήνη ακριδών. Στη σύγχρονη ιστορία ο περονόσπορος της πατάτας (Phytophthora infestans) προξένησε δυο μεγάλους λοιμούς στην Ιρλανδία (1845-1846) με αποτέλεσμα το θάνατο ενός εκατομμυρίου ανθρώπων. Στο διάστημα 1870 – 1879 καταστράφηκαν ολοσχερώς οι φυτείες καφεόδενδρων στην Κεϋλάνη από τη σκωρίαση και από τότε σταμάτησε η παραγωγή καφέ και αντικαταστάθηκε η καλλιέργεια του καφεόδενδρου από την καλλιέργεια του τσαγιού. Αυτή ήταν και η αιτία αλλαγής της συνήθειας των Άγγλων από το να πίνουν καφέ σε τσάι. Το 1942 οι καταστροφικές ζημιές που προκάλεσε η ελμινθοσπορίωση του ρυζιού (Cochliobolus miyabeanus), είχε ως αποτέλεσμα το θάνατο δυο εκατομμυρίων ανθρώπων στην Ινδία. Σχετικά πρόσφατα, το 1958 στην Αιθιοπία και το 1990 στη Β. Αφρική, είχαμε επίσης τεράστιες καταστροφές από ακρίδες με αποτέλεσμα το θάνατο μεγάλου αριθμού ανθρώπων. Περίπου 100.000 ασθένειες προκαλούνται από παθογόνους μικροοργανισμούς και άλλα παθογόνα αίτια, όπως οι μύκητες, τα βακτήρια, οι ιοί, τα ιοειδή, και τα φυτοπλάσματα.

Οι μύκητες και τα βακτήρια προκαλούν πολύ σοβαρές ζημιές τόσο στον αγρό όσο και στα αποθηκευμένα γεωργικά προϊόντα. Μερικοί από τους μύκητες μπορούν να προκαλέσουν ολοκληρωτική καταστροφή.

Οι ιοί αποτελούν μια ιδιαίτερη κατηγορία οργανισμών γιατί στερούνται κυτταρικής οργάνωσης, αλλά συνίστανται από νημάτια DNA ή RNA που περιβάλλονται από πρωτεϊνικό καψίδιο. Ένας μεγάλος αριθμός ιών, ιδιαίτερα οι εντομομεταδιδόμενοι, προκαλούν σοβαρότατες ασθένειες σε πολλά καλλιεργούμενα φυτά.

Εικ.1 όγκοι σε ρίζες από προσβολή νηματωδών

Εικ.2 Καστανόχρωμος μεταχρωματισμός των αγγείων του

ξύλου, λόγω προσβολής από Verticillium dahlie (προχωρημένο στάδιο)



Περίπου 1.800 από τα 30.000 είδη ζιζανίων ανταγωνίζονται τα φυτά για φως, νερό και θρεπτικά στοιχεία, προκαλώντας έτσι σοβαρές απώλειες στη γεωργική παραγωγή. Περίπου 1.500 είδη νηματωδών από το σύνολο των 15.000 προσβάλλουν τα καλλιεργούμενα φυτά και προξενούν επίσης σοβαρές ζημιές. Από τα 1.000.000 περίπου είδη των εντόμων τα 10.000 περίπου είναι φυτοπαράσιτα. Επιπλέον των ζημιών στη φυτική παραγωγή, τα έντομα και ακάρεα τα οποία παρασιτούν τα ζώα και τον άνθρωπο μεταφέρουν και μεταδίδουν σοβαρότατες ασθένειες, προκαλώντας πολύ σοβαρές επιδημίες και επιζωοτίες, όπως η ελονοσία, ο κίτρινος πυρετός, ο τύφος, η ασθένεια του ύπνου κ.α. Πριν το πρόγραμμα του παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (World Health Organization, WHO), που αφορούσε στην εξάλειψη της ελονοσίας, περίπου 100 εκατομμύρια άνθρωποι στο κόσμο υπέφεραν από την ασθένεια αυτή.

.

Εικ.3 χαρακτηριστικά της οικογένειας Lucanidae : Αρσενικό (αριστερά) και Θηλυκό (δεξιά)

Εικ. 4 Ενήλικα της οικ. Coccinellidae (πασχαλίτσες) εξοντώνουν αφίδες (μελίγκρες) επί καλλιεργούμενου φυτού,



Εικ.5 Ενήλικα Vespidae (Τάξη Hymenoptera) επί

καρπού απιδέας (Pyrus Communis)

Εικ.6 Άκαρι της τάξεως Αstigmata



Επιπλέον τα πουλιά (κλάση, Aves) και τα τρωκτικά παίρνουν σοβαρό μερίδιο της γεωργικής παραγωγής στον αγρό και τις αποθήκες. Τα τρωκτικά, ιδιαίτερα τα είδη των οικογενειών, Muridae (ποντίκια, επίμυες) και Avricolidae (αρουραίοι αναβολιοί), εκτός από τις ζημιές στις καλλιέργειες και τα αποθηκευμένα γεωργικά προϊόντα, προξενούν σοβαρές καταστροφές στον οικιακό και αγροτικό εξοπλισμό καθώς και είναι φορείς μεταδόσεως επικίνδυνων νοσημάτων, όπως ο τύφος, η πανώλη, η λεπτοσπείρωση

Εικ.7 Συμβατική απεικόνιση πτηνού Εικ.8 Συμβατική απεικόνιση τρωκτικού

Μια άλλη κατηγορία φυτοπαρασίτων είναι οι κοχλίες και οι λείμακες, που υπάγονται στην κλάση των γαστεροπόδων και είναι γνωστά ως σαλιγκάρια και γυμνοσάλιαγκες. Στα γαστερόποδα μαλάκια υπάγονται διάφορα χερσαία και υδρόβια είδη, που εκτός των ζημιών που προξενούν στα καλλιεργούμενα φυτά, συνιστούν, ιδιαίτερα τα υδρόβια είδη, μεγάλο κίνδυνο για τη δημόσια υγεία αφού πολλά από αυτά αποτελούν ενδιάμεσους ξενιστές τρηματωδών (Trematoda) και κεστοειδών (Cestoda) σκωλήκων των πλατυέλμυνθων (Platyhelmynthes),που είναι παράσιτα των ζώων και του ανθρώπου και προξενούν πολύ σοβαρές νοσογόνες και ευρύτατα διαδεδομένες ασθένειες, όπως η διστομίαση (Fasciola hepatica) , η σχιστοστομίαση (Schistosoma haematobium, S. Mansoni) , ο εχινόκοκκος (Echinococcus granolosus) και οι ταινίες (Taenia solium, T. saginata).

Εικ.9 Συμβατική απεικόνιση γαστερόποδου Απώλειες στη γεωργική παραγωγή δεν έχουμε μόνο από τα φυτοπαράσιτα, αλλά και από περιβαλλοντικές καταπονήσεις των φυτών, όπως ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας που είναι δύσκολο να εκτιμηθούν.



Μέτρα αντιμετώπισης των φυτοπαρασίτων Για τη προστασία της γεωργικής παραγωγής μπορούμε να πάρουμε μέτρα που αφορούν στο καλλιεργούμενο φυτό ή στο φυτοπαράσιτο ή στο περιβάλλον ή τέλος στο χρόνο αλληλεπίδρασης ξενιστή – φυτοπαρασίτου. Τα μέτρα καταπολέμησης των εχθρών και ασθενειών των φυτών διακρίνονται σε:

Διοικητικά, που περιλαμβάνουν την εφαρμογή διοικητικών μέτρων σε εθνικό και διεθνές επίπεδο, σύμφωνα με τη διεθνή σύμβαση φυτοπροστασίας του 1951, όπως οι φυτοϋγειονομικοί έλεγχοι, για την αποφυγή της εισόδου και της εξάπλωσης ανεπιθύμητων φυτοπαράσιτων από μια χώρα σε μια άλλη. Τα εξαγόμενα γεωργικά προϊόντα από μια χώρα πρέπει να συνοδεύονται από πιστοποιητικά φυτοϋγείας, που εκδίδονται ανάλογα με τις απαιτήσεις μιας χώρας για την οποία προορίζονται. Στην κατηγορία των διοικητικών μέτρων υπάγονται οι προσπάθειες εξάλειψης ή περιορισμού της εξάπλωσης ενός φυτοπαρασίτου. Από τη στιγμή που θα εισέλθει σε μια χώρα ή μια περιοχή, και περιλαμβάνει μέτρα ενημέρωσης των παραγωγών και υποχρεωτικής εφαρμογής διάφορων καλλιεργητικών μέτρων, όπως η καταστροφή των προσβεβλημένων καλλιεργειών ή προϊόντων, απαγόρευση της καλλιέργειας ευαίσθητων ποικιλιών, προγράμματα υποχρεωτικών ψεκασμών κ.α. Η έγκαιρη διάγνωση των καιρικών φαινομένων που ευνοούν την εμφάνιση φυτοπροστατευτικών προβλημάτων είναι επίσης πολύ σημαντικό μέτρο αυτής της κατηγορίας. Υπάρχουν όμως περιπτώσεις που κανένα διοικητικό μέτρο δεν είναι αποτελεσματικό, γιατί τα παράσιτα μπορούν πολλές φορές, να μεταφερθούν σε μεγάλες αποστάσεις, ή γιατί δεν είναι δυνατή η απόλυτη εφαρμογή τους. Η χρήση πιστοποιημένου υγιούς πολλαπλασιαστικού υλικού, για την αποφυγή της εισόδου και εξάπλωσης φυτοπαρασίτων που μεταφέρονται με σπόρο, μοσχεύματα ή δενδρύλια διασφαλίζει ταυτόχρονα και την πιστότητα του χρησιμοποιούμενου γενετικού υλικού.

Καλλιεργητικά, Δηλαδή το σύνολο της γεωργικής πρακτικής που εφαρμόζεται από το γεωργό, όπως η αμειψισπορά, η αγρανάπαυση, η καταστροφή των υπολειμμάτων της καλλιέργειας, ο χρόνος σποράς, η εδαφοκατεργασία, το κλάδεμα κ.α. Τα καλλιεργητικά μέτρα στοχεύουν στη δημιουργία δυσμενών συνθηκών για την ανάπτυξη του φυτοπαρασίτου και ευνοϊκών για την ανάπτυξη της καλλιέργειας. Με τα καλλιεργητικά μέτρα μπορούμε να επιτύχουμε μείωση του αρχικού πληθυσμού των φυτοπαρασίτων, αλλά και του ρυθμού αύξησης τους, σπάνια όμως αποτρέπονται οι ζημιές της καλλιέργειας.

Χρήση ανθεκτικών ποικιλιών, η αντιμετώπιση δηλαδή των φυτοπαρασίτων με καλλιέργεια ποικιλιών που δεν προσβάλλονται σε βαθμό που να επιφέρει οικονομική ζημιά. Η μέθοδος αυτή παρόλο που με μια πρώτη ματιά φαίνεται να αποτελεί τον ιδανικότερο τρόπο αντιμετώπισης των φυτοπαρασίτων, αφενός δίνει πολλές φορές πρόσκαιρα αποτελέσματα και αφετέρου απαιτείται πολύ προσπάθεια για τη δημιουργία ανθεκτικών ποικιλιών.

Βιολογικά, η χρήση δηλαδή άλλων οργανισμών, πλην του ανθρώπου, για τη μείωση του πληθυσμού της δραστηριότητας των φυτοπαρασίτων. Συστηματικές προσπάθειες για την ανάπτυξη της βιολογικής καταπολέμησης γίνονται από τη δεκαετία του ’60. Σημαντική πρόοδο έχουμε στην αντιμετώπιση των εχθρών των καλλιεργειών με εντομοπαθογόνους μικροοργανισμούς, παρασιτοειδή και ωφέλημα αρπακτικά. Στην περίπτωση των φυτοπαθογόνων τα αποτελέσματα είναι λιγότερο ικανοποιητικά. Εξακολουθούν να είναι λίγα τα παραδείγματα όπου ο άνθρωπος επιτυγχάνει την καταπολέμηση ενός φυτοπαθογόνου με τη χρήση ενός βιολογικού παράγοντα. Στη περίπτωση των ζιζανίων τα παραδείγματα επιτυχούς βιολογικής καταπολέμησης είναι ελάχιστα και



αναφέρονται κυρίως στην αντιμετώπιση ζιζανίων σε μη καλλιεργούμενες εκτάσεις.

Χημικά, δηλαδή η χρήση χημικών ενώσεων για την αντιμετώπιση των φυτοπαρασίτων όλων των κατηγοριών πλην των ιών. Από όλους τους τρόπους καταπολέμησης, η χρησιμοποίηση χημικών ενώσεων, που μπορούν να θανατώσουν, ή να παρεμποδίσουν, ή να επιβραδύνουν την ανάπτυξη των φυτοπαρασίτων, είναι ο συνηθέστερος, τουλάχιστον σε περιοχές με ανεπτυγμένη τη γεωργία. Υπάρχουν γεωργικά προϊόντα που η παραγωγή τους θα ήταν αδύνατη ή ασύμφορη χωρίς τη χρήση χημικών μέσων. Οι χημικές ενώσεις μπορεί να είναι συνθετικές (ανόργανες ή οργανικές) ή φυτικής προέλευσης, δηλαδή προϊόντα του δευτερογενούς μεταβολισμού, φυτών, μικροοργανισμών και εντόμων. Στη χημική καταπολέμηση περιλαμβάνεται και η χρήση αντιπαθογονικών ενώσεων, δηλαδή ενώσεων που δεν είναι άμεσα τοξικές στα φυτοπαθογόνα, αλλά που επηρεάζουν την αλληλεπίδραση ξενιστή – παθογόνου, με αύξηση της ανθεκτικότητας του ξενιστή ή μείωση της παθογόνου ικανότητας του φυτοπαθογόνου. Στη περίπτωση των εντόμων πολύ σημαντική είναι η χρήση ενώσεων που διακόπτουν τη διάθεση των εντόμων για τροφή και επηρεάζουν τη συμπεριφορά τους (φορμαμιδίνες), ή που προκαλούν σεξουαλικό αποπροσανατολισμό (φερομόνες).

Η συνδυασμένη εφαρμογή όλων των παραπάνω μέτρων καταπολέμησης των φυτοπαρασίτων κατά την ενάσκηση της γεωργικής πρακτικής ονομάζεται ολοκληρωμένη καταπολέμηση, που αποτελεί βασική προϋπόθεση στα συστήματα ολοκληρωμένης διαχείρισης στη γεωργία. Όμως η εφαρμογή όλων των μέτρων καταπολέμησης είναι απαραίτητη και στα συστήματα της συμβατικής και βιολογικής γεωργίας για την ασφαλέστερη και αποτελεσματικότερη άσκηση της φυτοπροστασίας.

Τα προϊόντα που χρησιμοποιούνται για την προστασία των φυτών από τα φυτοπαράσιτα ονομάζονται φυτοπροστατευτικά προϊόντα (Φ./Π., plant protection products) ή φυτοφάρμακα [παλαιότερος όρος (pesticides)]. Φυτοπροστατευτικό προϊόν είναι κάθε ουσία ή μίγμα ουσιών που έχει σαν στόχο την παρεμπόδιση, την καταστροφή ή την απώθηση ενός φυτοπαρασίτου, καθώς και τη ρύθμιση της ανάπτυξης και εξέλιξης των φυτών. Έτσι τα Φ/Π ανάλογα με το είδος του φυτοπαρασίτου που επηρεάζουν ή τη δράση τους διακρίνονται σε μυκητοκτόνα (fungicides), βακτηριοκτόνα (bactericides), εντομοκτόνα (insecticides), ακαρεοκτόνα (acaricides), νηματοδωκτόνα ή νηματοκτόνα (nematicides), ζιζανιοκτόνα (herbicides), τρωκτικοκτόνα (rodenticides), κοχλιολειμακοκτόνα (molluscicides), απολυμαντικά (disinfectans) ή υποκαπνιστικά (fumigants), απωθητικά (repellents) κ.α. (βλέπε πίνακα 2) Στα φυτοπροστατευτικά προϊόντα υπάγονται επίσης και οι φυτορυθμιστικές ουσίες (plant growth regelators) ή πιο απλά φυτοορμόνες (plant hormones), που σε μικρές συγκεντρώσεις επηρεάζουν βασικές φυσιολογικές λειτουργίες των φυτών και χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της αύξησης και της ανάπτυξης τους. Επιπλέον στα Φ/Π περιλαμβάνονται και τα βιοφυτοφάρμακα (biopesticides), που έχουν σαν δραστικό συστατικό κάποιο μικροοργανισμό (μύκητες, βακτήρια, ιοί) καθώς και παρασιτοειδή και αρπακτικά των ζωϊκών εχθρών.



Πίνακας 2 Κατηγορίες Φυτοπροστατευτικών Προϊόντων, η χρήση τους και η προέλευση του αγγλικού ονόματος τους.

Κατηγορία Φ/Π Οργανισμός Στόχος/ Δράση

Προέλευση του αγγλικού ονόματος

Με κατάληξη –κτόνο (-cide) Ακαρεοκτόνο (Acaricide/Miticide) Ακάρεα Άκαρι (Ελληνική) Βακτηριοκτόνο (Bactericide) Βακτήρια Bacterium (Λατινική) Μυκητοκτόνο (Fungicide) Μύκητες Fungus (Λατινική) Ζιζανιοκτόνο (Herbicide) Ζιζάνια Herbus (Λατινική) Εντομοκτόνο (Insecticide) Έντομα Insectum (Λατινική) Προνυμφοκτόνο (Larvicide) Προνύμφες Lar (Λατινική) Κοχλιολειμακοκτόνο (Molluscicide) Κοχλίες & Λείμακες Molluscus (Λατινική)

Νηματοδωκτόνο (Nematicide) Νηματώδεις Nema (Ελληνική) Nematoda (λατινική)

Ωοκτόνο (Ovicide) Δράση στα ωά Ovum (Λατινική) Αλγοκτόνο (Algicide) Φύκη (άλγη) Alga (Λατινική) Τρωκτικοκτόνο (Rodenticide) Τρωκτικά Rodere (Λατινική) Χωρίς την κατάληξη –κτόνο (-cide) Ελκυστικά (Attractants) Προσέλκυση Εντόμων

Αποφυλλωτικά (Defoliants) Προκαλούν την πτώση των φύλλων

Αποξηραντικά (Desiccants) Επιταχύνουν τη ξήρανση των φύλλων

Ρυθμιστές αύξησης (Growth Regulators)

Επηρεάζουν την ανάπτυξη και εξέλιξη των φυτών ή των εντόμων

Φερομόνες (Pheromones) Προσελκύουν τα έντομα ή τα σπονδυλωτά (Vertebrates)

Απωθητικά (Repellents)

Απωθητικά εντόμων, ακαρέων ή σπονδυλωτών (τρωκτικά, πουλιά, γάτες, σκύλοι)

Απολυμαντικά (Disinfectans) Καταπολέμηση μικροοργανισμών

Υποκαπνιστικά (Fumigants)

Πτητικές ενώσεις που καταπολεμούν έντομα, τρωκτικά και μικροοργανισμούς σε αποθήκες, συσκευαστήρια, έδαφος και αποθηκευμένα γεωργικά προϊόντα

Στην περίπτωση των βιοφυτοφαρμάκων η χρήση τους στοχεύει, όπως και στην περίπτωση των χημικών ή φυσικών ενώσεων, στην αντιμετώπιση ενός προβλήματος σε έναν αγρό ή μια περιοχή και όχι για την ανάπτυξη και διατήρηση μιας οικολογικής ισορροπίας μεταξύ ξενιστή και παρασίτου, όπως συμβαίνει στην περίπτωση της κλασσικής βιολογικής καταπολέμησης.



Η χρήση των Φ/Π αποβλέπει: (α) στην αύξηση της παραγωγικότητας και των αποδόσεων στη γεωργία. Μελέτες έχουν δείξει ότι η αύξηση ενός δολαρίου στη δαπάνη για φυτοφάρμακα έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση στην απόδοση της καλλιέργειας από 3-7 δολάρια. (β) Στην προμήθεια του καταναλωτή με φθηνά γεωργικά προϊόντα. Η μη χρήση Φ/Π θα είχε σαν αποτέλεσμα την αύξηση των τιμών των γεωργικών προϊόντων μέχρι και 60%, Λόγω μείωσης της παραγωγής (Πίνακας 3) (γ) Στη βελτίωση της ποιότητας των γεωργικών προϊόντων, δηλαδή στη μείωση ανεπιθύμητων μικροοργανισμών, μυκοτοξινών, εντόμων και σπόρων ζιζανίων στα γεωργικά προϊόντα. (δ) Στη μείωση των απωλειών στα γεωργικά προϊόντα κατά την αποθήκευση, διακίνηση και εμπορία. (ε) Στη διασφάλιση της προμήθειας τροφών για τον άνθρωπο και τα ζώα. Η μη εφαρμογή Φ/Π θα είχε σαν αποτέλεσμα τη μείωση της παγκόσμιας γεωργικής παραγωγής έως και 50%. (στ) Στην προστασία των εδαφών στις επικλινείς περιοχές, με την αποφυγή της εδαφοκατεργασίας για την καταπολέμηση των ζιζανίων. Πίνακας 3 Μείωση της Παραγωγής (%) μετά από διακοπή της εφαρμογής μέτρων χημικής

φυτοπροστασίας (GIFAP, 1980).

Καλλιέργεια Πρώτο έτος Δεύτερο Έτος

Σιτηρά 24 45 Πατάτα 27 42

Ζαχαρότευτλα 37 67 Η παγκόσμια αγορά φυτοφαρμάκων είναι της τάξης των 30 δισεκατομμυρίων δολαρίων (Πίνακας 4). Τα ζιζανιοκτόνα έχουν το μεγαλύτερο μερίδιο της αγοράς με ποσοστό 48%. Οι καλλιέργειες των δημητριακών (περίπου 9 δισεκατομμύρια δολάρια) και στη συνέχεια οι καλλιέργειες των οπωροκηπευτικών (6,5 δισεκατομμύρια δολάρια) και ανθοκομικών (5,3 δισεκατομμύρια δολάρια) είναι οι σημαντικότερες αγορές φυτοπροστατευτικών προϊόντων. Τις μεγαλύτερες δαπάνες για χημική φυτοπροστασία παρουσιάζει η Β. Αμερική (9,2 δις δολάρια) και ακολουθεί η Δ. Ευρώπη (7,8) και η Ασία (7,1) (Διάγραμμα 1). Πίνακας 4 Παγκόσμια αγορά Φυτοπροστατευτικών Προϊόντων με βάση τις πωλήσεις του

1997

Φυτοπροστατευτικά Προϊόντα

Πωλήσεις σε δισεκατομμύρια $ Ποσοστό %

Ζιζανιοκτόνα 14,7 47,6 Εντομοκτόνα 9,1 29,4 Μυκητοκτόνα 5,4 17,5

Άλλα 1,7 5,5 Σύνολο 30,9 100

Διάγραμμα 1 Οι δαπάνες για χημική φυτοπροστασία που παρουσιάζουν: η Β. Αμερική (9,2), η Δ. Ευρώπη (7,8) και η Ασία (7,1) σε δις$.



Β. ΑμερικήΔ. ΕυρώπηΑσία

Διάγραμμα 2 Παγκόσμια αγορά Φυτοπροστατευτικών Προϊόντων με βάση τις πωλήσεις του 1997 σε εκατομμύρια $

Ποσοστό %

ΖιζανιοκτόναΕντομοκτόναΜυκητοκτόναΆλλα



3. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΗΣ ΧΡΗΣΗΣ ΦΥΤΟΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ

Τους αρχαίους Αιγυπτίους, Έλληνες και Ρωμαίους τους είχαν απασχολήσει οι επιδημίες εντόμων και ασθενειών. Στους τάφους των αρχαίων Αιγυπτίων υπάρχουν ανάγλυφες αναπαραστάσεις από σμήνη ακρίδων σε σιταγρούς. Ο Αριστοτέλης (384 – 322 π.Χ.) και ο μαθητής του ο Θεόφραστος (370 – 286 π.Χ.)

ήταν οι πρώτοι που έθεσαν τις βάσεις της φυτοπροστασίας. Ο Θεόφραστος μάλιστα στα έργα του “Περί Φυτών Αιτιών” και “Περί Φυτών Ιστορίαι” αναφέρει πολλές οικολογικές έννοιες όπως: για την ευαισθησία των φυτών στα φυτοπαράσιτα, την εξάρτηση του μεγέθους του πληθυσμού των φυτοπαρασίτων από τις κλιματικές συνθήκες και τη χρησιμοποίηση των βιολογικών κύκλων για την αντιμετώπιση των φυτοπαρασίτων. Η χρησιμοποίηση χημικών ενώσεων από τον άνθρωπο για την καταπολέμηση των εντόμων εχθρών και ασθενειών των φυτών φαίνεται ότι γίνεται από αρχαιοτάτων χρόνων. Μαρτυρίες από την Ομήρου Ιλιάδα και την Ομήρου Οδύσσεια

φανερώνουν ότι οι Έλληνες από την εποχή εκείνη (1000 – 800 π.Χ.) και παρόλο ότι δεν γνώριζαν τα αίτια των προβλημάτων της γεωργικής παραγωγής, ιδιαίτερα στην περίπτωση των ασθενειών των φυτών, που πολλές φορές αποδίδονταν σε θεϊκές παρεμβάσεις, χρησιμοποιούσαν χημικές ουσίες για να τις αντιμετωπίσουν. Ο Όμηρος αναφέρει ότι ο Οδυσσέας αφού σκότωσε τους μνηστήρες χρησιμοποίησε θειάφι και φωτιά για να καθαρίσει και να απολυμάνει το ανάκτορο. (Ομήρου Οδύσσεια, Ραψωδία Χ: 481,482 και 492-494). Ο Δημόκριτος (470 π.Χ.) συνιστούσε τον ψεκασμό των φυτών με υγρά απόβλητα ελαίων (κατσίγαρος) για την προστασία τους, προφανώς, από Ωίδιο.

Εικ.10 Θεόφραστος

(370 - 286 π.Χ.)

Διάφορες πηγές αναφέρουν ότι το θείο εχρησιμοποιείτο σε μίγμα με έλαια ως εντομοαπωθητικό. Συγκεκριμένα γνωρίζουμε ότι το έβραζαν μαζί με φύλλα ελιάς για εφαρμογές υποκαπνισμού. Αναφέρεται επίσης ότι οι Έλληνες και οι Ρωμαίοι χρησιμοποιούσαν και άλλα φυτικά εκχυλίσματα σε νερό ή λάδι για την προστασία των καλλιεργειών από έντομα, μύκητες και ζιζάνια. Ο Ρωμαίος Marcus Portius Cato (200 π.Χ.) συνιστούσε υποκαπνισμούς της Αμπέλου με μείγμα ασφάλτου και θείου. Ακόμη ο Ρωμαίος Gaium Plinius (23 – 79 μ.Χ.) στην εργασία του “Historia Naturalis” δίνει πολλές αναφορές για ασθένειες δένδρων, αμπέλου και σιτηρών και μεθόδους για την αποφυγή τους, όπως εμβάπτιση του σπόρου αραβοσίτου (Zea Mays) σε κρασί ή την ανάμειξη του με κτυπημένα φύλλα κυπαρισσιού πριν από τη σπορά. Το 900 μ.Χ. οι Κινέζοι χρησιμοποιούσαν αρσενικούχες ενώσεις για την καταπολέμηση των εντόμων, αλλά και άλλα έντομα εναντίων εντόμων δηλαδή βιολογικούς ανταγωνιστές.

Εικ.11 Αναπαράσταση ιερέα που προσεύχεται κρατώντας ασθενές φυτό καφέ, σε ταφικό μνημείο των Μάγιας

Κατά τον Μεσαίωνα και την Αναγέννηση (400 – 1600 μ.Χ.) κανένα άλλο νέο στοιχείο δεν προκύπτει για την αντιμετώπιση των ασθενειών των φυτών, οι δε γεωργοί στην Ευρώπη ακολουθούσαν την παράδοση των Ρωμαίων. Από τον 17ο αιώνα άρχισε πάλι η αύξηση του ενδιαφέροντος του ανθρώπου για τη φύση των φυτονόσων και την αντιμετώπιση τους. Κατά την περίοδο αυτή ξεκίνησε επίσης η προσπάθεια εκλεκτικής τοξικότητας των παθογόνων και των εντόμων, για αυτό και η περιγραφή της ιστορικής εξέλιξης θα γίνει στη συνέχεια χωριστά για κάθε μια από τις τρεις κύριες κατηγορίες φυτοπροστατευτικών προϊόντων.



3.1 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΜΥΚΗΤΟΚΤΟΝΩΝ Κατά την περίοδο 1600 – 1850 δεν ήταν ακόμα γνωστός ο ρόλος των

μικροοργανισμών ως φυτοπαθογόνων, αλλά γινόταν προσπάθειες αντιμετώπισης τους με τη χρήση ανόργανων χημικών ενώσεων. Ο Remnant (1650 μ.Χ.) και ο Schulthes(1671) συνιστούσαν την εμβάπτιση των σπόρων σίτου σε χλωριούχο νάτριο και θειικό χαλκό αντίστοιχα, προφανώς, για την αντιμετώπιση του άνθρακα. Ο Prevost (1807) πραγματοποίησε πειράματα για την επίδραση του θειικού χαλκού και της θερμοκρασίας στη βλάστηση των τελειοσπορίων του δαυλίτη. O Robertson (1824) υποστήριξε ότι το θειάφι είναι το καταλληλότερο για την καταπολέμηση του ωϊδίου της ροδακινιάς και ο Knight (1834) συνιστούσε το θειασβέστιο για την καταπολέμηση του εξώασκου των πυρηνοκάρπων (γένος, Taphrina sp.).

Το 1848 εμφανίζεται στους αμπελώνες της Γαλλίας το ωίδιο. Το γεγονός αυτό έπαιξε καθοριστικό ρόλο για την εντατικοποίηση των ερευνών γύρω από τις μυκητοκτόνες ιδιότητες του θείου (S) και άλλων ενώσεων του. Έτσι, γύρω στα 1852 άρχισε η διάδοση του θειασβεστίου γνωστού και σαν ‘’νερό του Grison’’.

Στα μέσα του 19ου αιώνα (1844 – 1847) έχουμε καταστροφικές επιδημίες από τον περονόσπορο της πατάτας (Phytophthora infestans) στη ΒΔ Ευρώπη και τη Β. Αμερική. Ο λιμός που προκλήθηκε από την καταστροφή των καλλιεργειών της πατάτας στην Ιρλανδία το 1845 – 1846, οδήγησε στο θάνατο περισσότερους από 1 εκατομμύριο Ιρλανδούς, περίπου το 12% του πλυθησμού, και ώθησε άλλο ένα 1,5 εκατομμύριο να μεταναστεύσουν κυρίως στις ΗΠΑ. Η περίοδος αυτή τελειώνει με την δημοσίευση του Γερμανού καθηγητή De Bary (1861) για το ρόλο των μυκήτων ως παθογόνων των φυτών με βάση τις ανακαλύψεις του Pasteur (1860 – 1863), o οποίος απέδειξε ότι οι μικροοργανισμοί προέρχονται από προϋπάρχοντες μικροοργανισμούς και σταμάτησε έτσι η θεωρία της ‘’αυτόματης γενέσεως’’. Το 1874 εισβάλει στην Ευρώπη, από την Αμερική, ο περονόσπορος της αμπέλου (Plasmopara viticola) προκαλώντας μεγάλες καταστροφές στους αμπελώνες της Γαλλίας. Η ταχύτητα διάδοσης και εξέλιξης της ασθένειας, ένταση των συμπτωμάτων και η αδυναμία καταπολεμήσεως του παθογόνου, απείλησαν σοβαρά με καταστροφή την αμπελοκαλλιέργεια της χώρας αυτής. Η παρατήρηση του Millardet (1885) ότι δεν είχαν προσβληθεί πρεμνά που είχαν ψεκασθεί με μίγμα θειικού χαλκού και υδροξειδίου του ασβεστίου, για να αποτρέψουν τους περαστικούς από την κλοπή σταφυλιών, οδήγησε στην ανακάλυψη του βορδιγάλειου πολτού, που έσωσε την αμπελοκαλλιέργεια της Γαλλίας και της Ευρώπης και ο Millardet θα μπορούσε κανείς να πει ότι έγινε εθνικός ήρωας της Γαλλίας. Με τη ανακάλυψη του βορδιγαλείου πολτού ξεκίνησε η 1η γενιά των ανόργανων μυκητοκτόνων.

Εικ.12 Ο Millardet

Το θείο και ο βορδιγάλειος πολτός ήταν τα δυο κύρια μυκητοκτόνα μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα. Και τα δυο χρησιμοποιούνταν ευρύτατα για την καταπολέμηση σχεδός κάθε μυκητολογικής ασθένειας των φυτών. Στη συνέχεια έχουμε τις ανακοινώσεις από τον Γερμανό Riehm (1913) για την απολύμανση του σπόρου του σίτου για την καταπολέμηση του δαυλίτη με οργανικές ενώσεις του υδραργύρου, που χρησιμοποιούνταν τότε στην ιατρική. Το 1932 έχουμε την εμφάνιση των χαλκούχων ενώσεων με μικρότερη διαλυτότητα από αυτή του θειικού χαλκού και κατά συνέπεια λιγότερα προβλήματα φυτοτοξικότητας χωρίς



εξουδετέρωση με άσβεστο. Το 1934 ανακαλύφθηκαν οι μυκητοκτόνες ιδιότητες των διθειοκαρβαμιδικών από τους Tisdale και Williams, που άνοιξαν έτσι την εποχή της 2ης γενιάς των οργανικών προστατευτικών μυκητοκτόνων (1930 – 1965) Οι ενώσεις αυτές είχαν ανακαλυφθεί νωρίτερα από χημικούς της βιομηχανίας καουτσούκ.

Μετά την ανακάλυψη των μυκητοκτόνων της ομάδας των διθειοκαρβαμιδικών, όπως του ferbam, maneb, mancozeb, nabam, propineb, ziram, zineb, κλπ μεγάλη πρόοδο έφερε η ανακάλυψη του φθαλιμιδικού captan (1952) από τον Kittleton που εργαζόταν για την εταιρεία Standard Oil Company. Το captan ένα πολύ καλό μυκητοκτόνο της ομάδας των φθαλιμιδίων, απετέλεσε την αρχή για την ανάπτυξη και άλλων συγγενών ενώσεων (folpet, captafol κ.α) . Το 1940 οι Chain kai Flory έδειξαν ότι η πενικιλλίνη είναι αποτελεσματική για την καταπολέμηση βακτηριώσ

εων του ανθρώπου. Αυτό είχε σαν συνέπεια την ανάπτυξη της έρευνας στον τομέα των αντιβιοτικών για την αντιμετώπιση φυτοπαθογόνων βακτηρίων. Έτσι το 1952 χρησιμοποιείται η στρεπτομυκίνη για την καταπολέμηση του βακτηριακού καψίματος (Erwinia amylovora) των μηλοειδών.

Εικ.13 Διαφήμιση του Benomyl της δεκαετίας του ‘50

Τέλος το 1964 είχαμε την ανακάλυψη του Chlorothalonil. Η περίοδος της εκλεκτικότητας στο πεδίο των μυκητοκτόνων ουσιαστικά άρχισε στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του ’60 με την ανακάλυψη των διασυστηματικών μυκητοκτόνων (3η γενιά μυκητοκτόνων). Η ανακάλυψη του καρβοξαμιδικού μυκητοκτόνου carboxin (1966) άνοιξε νέα εποχή στην αντιμετώπιση των ασθενειών των φυτών, οδήγησε στην εποχή που επεμβαίνουμε στα φυτά όχι μόνο προληπτικά αλλά και θεραπευτικά. Άρχισε δηλαδή η χρήση μυκητοκτόνων που έχουν την ικανότητα να μπαίνουν μέσα στους φυτικούς ιστούς ή να προσλαμβάνονται από τις ρίζες των φυτών και να μεταφέρονται στο υπέργειο μέρος με δυνατότητα εκλεκτικής δράσης εναντίον των φυτοπαθογόνων.

Εικ.14 Ο συντακτικός τύπος της στρεπτομυκίνης

Την ανακάλυψη των καρβοξαμιδικών ακολούθησε η εμφάνιση των βενζιμιδαζολικών (benomyl, carbentazim) και λίγο αργότερα του πρώτου παρεμποδιστή βιοσύνθεσης στερολών (SBIs) του triforine (1968 – 1969), των 2-αμινοπυριμιδινικών (dimethirimol, ethirimol, bupirimate) και των δικαρβοξιμιδικών (iprodione, vinclozolin, procymidone). Η καθυστέρηση στην ανακάλυψη των διασυστηματικών μυκητοκτόνων, περίπου 25 χρόνια μετά την ανακάλυψη των διασυστηματικών εντομοκτόνων,



προφανώς οφείλεται στον αυξημένο κίνδυνο φυτοτοξικότητας λόγω των ομοιοτήτων μεταξύ φυτικών κυττάρων και μυκήτων. Το 1975 χρησιμοποιήθηκε ένας αντιπαθογονικός παράγοντας, το tricyclazole, για την καταπολέμηση της πυρικουλαρίωσης του ρυζιού που προκαλείται από το μύκητα Pyricularia oryzae (συν. Magnaporthe grisea). Η χρονολογία αυτή σηματοδοτεί την αρχή της περιόδου των αντιπαθογονικών ενώσεων, των ενώσεων δηλαδή που δεν παρουσιάζουν τοξικότητα στα παθογόνα, είναι όμως αποτελεσματικά για την καταπολέμηση των ασθενειών με επεμβάσεις

στα φυτά. Στο τέλος της δεκαετίας του ’70 είχαμε την εμφάνιση του metalaxyl του πρώτου διασυστηματικού ωομυκητοκτόνου της ομάδας των φαινυλαμιδίων και λίγο αργότερα του οργανοφωσφορικού μυκητοκτόνου fosetyl-AI με δυνατότητα συμπλαστικής κίνησης. Την δεκαετία του ’90 έχουμε την πολύ επιτυχημένη ανάπτυξη παραγώγων φυσικών ενώσεων, όπως είναι τα μυκητοκτόνα των ομάδων στρομπιλουρινών και φαινυλοπυρρολικών. Η εμπορική επιτυχία των στρομπιλουρινών οδήγησε στη σύντομη εμφάνιση και άλλων μυκητοκτόνων

που παρεμποδίζουν το σύμπλοκο ΙΙΙ της αναπνευστικής αλυσίδας, που είναι γνωστά ως Qols και Qils. Ενδιαφέρουσα είναι και η ανάπτυξη της φυσικής ένωσης soraphen A, που είναι το πρώτο μυκητοκτόνο με δράση στην καρβοξυλάση του ακετυλο-συνενζύμου Α. Πολύ ενδιαφέρουσα είναι επίσης η περαιτέρω ανάπτυξη των αντιπαθογονικών με τα οποία επιτυγχάνεται είτε τοπική ή διασυστηματική ενεργοποίηση των μηχανισμών άμυνας του φυτού (Systemic Aquired Resistance, SAR), είτε μείωση της παθογόνου ικανότητας των φυτοπαθογόνων. Στην πρώτη περίπτωση υπάγονται το fosetyl-Al, το probenazol, το acibenzolar-s-methyl, η πρωτεΐνη harpin και ο πολυσακχαρίτης laminarin, ενώ χαρακτηριστικά παραδείγματα της δεύτερης περίπτωσης είναι τα μυκητοκτόνα της ομάδας των ανιλινοπυριμιδινών (cyprodinil, mepanipyrim, pyrimethanil), που παρεμποδίζουν την έκκριση λυτικών ενζύμων, σημαντικών για την παθογένεση των μυκήτων. Στην ίδια κατεύθυνση έχουμε την ανάπτυξη νέων παρεμποδιστών του συμπλόκου ΙΙ της αναπνευστικής αλυσίδας, όπως το carboxamide και το fenhexamide, αλλά κυρίως νέων ωομυκητοκτόνων, όπως το μορφολινικό dimethomorph, οι αμιδοκαρβαμιδικοί εστέρες iprovalicαrb και benthiavalicarb, το fluopicolid της ομάδας των ακυλοπικολιδίων και το zoxamide των βενζαμιδίων που συνιστούν τις ποιο σύγχρονες κατακτήσεις έως τώρα της εξέλιξης των μυκητοκτόνων.

Α Β

Γ

Εικ.16 Μυκητοκτόνα διαφόρων εταιρειών των δεαετιών ‘50(Β), ‘60(Α) & 70(Γ)

Εικ.15 Συντακτικός τύπος τ ο υ C h l o r o t h a l o n i l



3.2 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΕΝΤΟΜΟΚΤΟΝΩΝ

Την περίοδο 1700 – 1750 είχαμε την ανακάλυψη και ανάπτυξη των εντομοκτόνων φυτικής προέλευσης. Η πικρή γεύση των καπνόφυλλων οδήγησε ίσως στη χρήση του εκχυλίσματος φύλλων καπνού που περιέχει νικοτίνη ως εντομοκτόνο. Το 1800 ανακαλύπτονται οι εντομοτοξικές ιδιότητες του πύρεθρου, που ήταν ήδη γνωστές στους λαούς του Καυκάσου. Το 1848χρησιμοποιούνται για πρώτη φορά στην Αγγλία και την Ασία εκχυλίσματα των ριζών της Derris elliptica, που περιέχουν ροτενοειδείς ουσίες, στην καταπολέμηση των εντόμων. Οι τοξικές ιδιότητες των εκχυλισμάτων αυτών ήταν είδη γνωστές στους κατοίκους των νησιών του Μαλαϊκού Αρχιπελάγους που τα χρησιμοποιούσαν για ευκολότερο ψάρεμα.

Γύρω στα 1865 χρησιμοποιήθηκε το φωτιστικό πετρέλαιο εναντίον των κοκκοειδών των εσπεριδοειδών. Η χαρακτηριστική οσμή του πιθανά να συντέλεσε στη χρησιμοποίηση του ως εντομοκτόνου. Το 1867 χρησιμοποιείται για πρώτη φορά με επιτυχία στην καταπολέμηση των εντόμων το πράσινο των Παρισίων, που είναι ένα σύμπλοκο μεταρσενικού χαλκού και οξικού χαλκού. Το σύμπλοκο αυτό ήταν τότε γνωστό ως χρωστική. Το 1872 χρησιμοποιείται το πράσινο των Παρισίων στην καταπολέμηση της καρπόκαψας της μηλιάς (Carpocapsa pomonella).

Με τη χρήση του πράσινου των Παρισίων και γαλακτωμάτων κηροζίνης για χειμερινούς ψεκασμούς οπωροφόρων ξεκίνησε η επιστημονική χρήση των χημικών ενώσεων στην καταπολέμηση των φυτοφάγων εντόμων. Σχεδόν την ίδια περίοδο (1886) χρησιμοποιείται το υδροκυανικό οξύ ως υποκαπνιστικό και το 1892 χρησιμοποιούνται για πρώτη φορά ως εντομοκτόνα τα αρσενικά άλατα του μολύβδου και η δινιτροορθοκρεζόλη (DNOC). Το 1897 χρησιμοποιείται για

πρώτη φορά το έλαιο citronella ως απωθητικό κουνουπιών. Το 1912 ο Piver ανέπτυξε το αρσενικό ασβέστιο για αντικατάσταση του αρσενικού μολύβδου και του πρασίνου των Παρισίων. Το 1922 εφαρμόζεται για πρώτη φορά το κυανιούχο ασβέστιο ως εντομοκτόνο στο βαμβάκι. Η δεκαετία του ’30 ήταν η αρχή της περιόδου των συνθετικών οργανικών εντομοκτόνων, όπως τα αλκυλοθειοκυανικά, τα υποκαπνιστικά ethylene dipromide, ethylene oxide, methyl bromide και τα εντομοκτόνα phenothiazine, dichlorobenzene, naphthalene, και thiodiphenylamine. Το 1938 είχανε την πρώτη εφαρμογή του Bacillus thuringiensis ως βιοεντομοκτόνου.

Μέχρι το 1940 ο αριθμός των χημικών ενώσεων που χρησιμοποιούνταν στη γεωργία ήταν πολύ μικρός. Κατά τη διάρκεια του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου και μετά έγιναν τεράστια άλματα στον τομέα της φυτοφαρμακευτικής, που επέτρεψαν την παραγωγή οργανικών φυτοφαρμάκων με χαμηλό κόστος,

Εικ.17 Αρσενικό σε συσκευασία των αρχών του αιώνα

Η περίοδος 1940 – 1960 χαρακτηρίστηκε και όχι άδικα ως ‘’περίοδος της χημικής φυτοπροστασίας’’. Η ανακάλυψη του οργανοχλωριωμένου DDT από τον Ελβετό χημικό Muller, παρόλο που το μόριο αυτό είχε βρεθεί νωρίτερα (1874), από τον Otto Ziedler, ήταν η αρχή της ανακάλυψης των εντομοκτόνων 2ης γενιάς. Η βιομηχανική παραγωγή του DDT ξεκίνησε το 1942 και πολύ σύντομα έγινε το ποιο ευρέως χρησιμοποιούμενο εντομοκτόνο στον κόσμο. Χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία



στην αντιμετώπιση των εντομομεταδιδόμενων ασθενειών του ανθρώπου, όπως του τύφου και της ελονοσίας. Πρέπει να σημειωθεί ότι το DDT και τα περισσότερα οργανοχλωριωμένα δεν χρησιμοποιούνται σήμερα λόγω του φαινομένου της βιοσυσσώρευσης και των κινδύνων για το περιβάλλον. Πρέπει να σημειώσουμε όμως ότι καμιά άλλη ένωση, ακόμα και η πενικιλλίνη, δεν έσωσε τόσες πολλές ανθρώπινες ζωές όσες το DDT.

Η πρώτη διερεύνηση της εντομοτοξικής συμπεριφοράς των οργανοφωσφορικών εστέρων έγινε για πρώτη φορά από τους Γερμανούς χημικούς Schrader και Kukenthal. Έτσι το 1942 στη Γερμανία χρησιμοποιήται με επιτυχία για πρώτη φορά, το πρώτο οργανοφωσφορικό εντομοκτόνο το bladan (TEPP), το οποίο αντικατέστησε τη θειική νικοτίνη. Την ίδια περίπου περίοδο στη Μ. Βρετανία και τη Γαλλία ανακαλύπτονται οι εντομοτοξικές ιδιότητες του εξάχλωροκυκλοεξανίου (HCH), που στη συνέχεια διαπιστώθηκε ότι οι εντομοτοξικές του ιδιότητες οφειλόταν στο γ-ισομερές της ένωσης αυτής, γνωστό ως lindane. Το 1944 ανακοινώνεται η σύνθεση του πολύ γνωστού οργανοφωσφορικού εντομοκτόνου parathion, που αποτέλεσε τον ακρογωνιαίο λίθο για τη σύνθεση μεγάλου αριθμού οργανοφωσφορικών εντομοκτόνων.

Τα πρώτα οργανοφωσφορικά

όπως το parathion, το methyl parathion, το chlorthion κ.α., χαρακτηρίζονταν από υψηλή τοξικότητα στα θηλαστικά και έτσι ξεκίνησε η προσπάθεια για την ανακάλυψη οργανοφωσφορικών εντομοκτόνων, λιγότερο τοξικών. Το malathion ήταν το πρώτο ευρέως χρησιμοποιούμενο οργανοφωσφορικό με μικρή τοξικότητα στα θηλαστικά. Ακολουθεί η ανακάλυψη σειράς ολόκληρης οργανοχλωριομένων και οργανοφωσφορικών πολλά από τα οποία έχουν και διασυστηματική δράση. Τη δεκαετία του ’50 είχαμε την ανακάλυψη των πρώτων καρβαμιδικών εντομοκτόνων, με κύριο εκπρόσωπο το carbaryl. Το πύρεθρο χρησιμοποιείται ως φυσικό εντομοκτόνο από το 1850 αλλά η αποτελεσματικότητα του στον αγρό ήταν μικρή λόγω της ευαισθησίας του μορίου στο φως. Το 1973 η ομάδα του Elliot στο Rothamsted Experimental Station πέτυχε τη σύνθεση των πρώτων πυρεθρινοειδών, πολύ αποτελεσματικών, αλλά και φωτοσταθερών μορίων. Από τότε ένας μεγάλος αριθμός πυρεθρινοειδών, όπως το deltamethrin, cypermethrin, cyflurin κ.α , έχουν εισαχθεί στη γεωργική πράξη και αποτελούν σήμερα τη σημαντικότερη ίσως ομάδα εντομοκτόνων.

Εικ.18 Τρόπος δράσης των διασυστηματικών εντομοκτόνων

Τις τελευταίες δυο δεκαετίες έχουμε αυξημένη ανάπτυξη παραγώγων φυσικών ενώσεων όπως είναι οι σπινοσίνες, οι αβερμεκτίνες, και μιλμπεμυκίνες και τα νεονικοτινοειδή. Επιπλέον έχουμε την ανάπτυξη των ρυθμιστών αύξησης (IGRs), όπως είναι οι παρεμποδιστές βιοσύνθεσης της χιτίνης και οι ενώσεις που μιμούνται ή ανταγωνίζονται τις ορμόνες νεότητας, την ανάπτυξη ενώσεων που επηρεάζουν τη συμπεριφορά των εντόμων, όπως είναι οι φορμαμιδίνες και οι φερομόνες και των βιοεντομοκτόνων, δηλαδή προϊόντων με δραστική ουσία κάποιο βιολογικό παράγοντα, όπως μύκητες, βακτήρια, ιοί, πρωτόζωα, καθώς και παράσιτα ή αρπακτικά των εχθρών των φυτών.



Εικ.19 Διαδικασία σύνθεσης δραστικών ουσιών τη δεκαετία του ’50 (εμφανή τα χαλαρά μέτρα προστασίας του εφαρμοστή)

3.3 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΖΙΖΑΝΙΟΚΤΟΝΩΝ

Η μεταφορά εργατικού δυναμικού στην αναπτυσσόμενη βιομηχανία, με αυξανόμενο ρυθμό από τις αρχές του 20ου αιώνα, οδήγησε στην έλλειψη εργατικών χεριών για τη γεωργία με αποτέλεσμα την εμφάνιση σοβαρών προβλημάτων στην καταπολέμηση των ζιζανίων. Διάφορα προγράμματα αμειψισποράς που εφαρμόστηκαν για να περιορίσουν το πρόβλημα των ζιζανίων δεν έδωσαν τα αναμενόμενα αποτελέσματα, έτσι σύντομα δημιουργήθηκε η ανάγκη χρησιμοποίησης χημικών ουσιών. Γενετικώς τροποποιημένα φυτά Βελτιωμένες ποικιλίες, Εξειδικευμένα μηχ. μέσα ζιζανι- Θειικός χαλκός, θειικός οκτόνα φιλικά στο περιβάλλον Σίδηρος, αρσενικό Θειικό οξύ, πετρέλαιο Ορμονικά Αλάτι – στάχτη Ζιζανιοκτόνα Γραμμική σπορά+ Χημικώς Δρεπάνια σκαλιστήρια σε άλογο Χρήση εντόμων συντιθέμενα Αμειψισπορά για το ζιζάνιο Lantana ολοκληρωμένη Βοτάνισμα Ζώα μηχανικά μέσα διαχείριση Κάψιμο

6000 3000 1200 1000 950 1000-1300 1730 1890-1996 1902 1920 1940 1970 1980 1990-σήμερα Σχήμα1. Χρονολογική εξέλιξη της χρήσης διαφόρων μεθόδων και μέσων για την αντιμετώπιση ζιζανίων (τροποποιημένο από Kohli et all, εκ του Βασιλάκογλου)



Οι πρώτες χημικές ενώσεις που χρησιμοποιήθηκαν για αυτό το σκοπό ήταν ενώσεις του χαλκού και άλλες ανόργανες ενώσεις, όπως του αρσενικού, του θειικού οξέος, του χλωρικού νατρίου και αργότερα τα μη ραφιναρισμένα ορυκτέλαια και ορισμένα αποστάγματα πετρελαίου.

Η βιομηχανία των σύνθετων οργανικών και ορμονικών ζιζανιοκτόνων άρχισε να εξελίσσεται στα μέσα της δεκαετίας του 40’, την περίοδο του Β΄ Παγκοσμίου Πολέμου με την ανακάλυψη του 2,4 D. Αναλυτικότερα η εμφάνιση και εφαρμογή στη γεωργία χημικών ενώσεων με ζιζανιοκτόνο δράση έχει ως ακολούθως:

Το πρώτο ζιζανιοκτόνο ήταν ο θειικός χαλκός,

όταν το 1896 ο Γάλος Bonnet χρησιμοποίησε για πρώτη φορά διάλυμα θειικού χαλκού ως εκλεκτικό ζιζανιοκτόνο για την καταπολέμηση του Sinapis arvensis σε σιταγρούς.

Άλλες ανόργανες ενώσεις που χρησιμοποιήθηκαν αργότερα ηταν ο θειικός σίδηρος, το χλωρικό νάτριο, το θειικό οξύ, ο νιτρικός χαλκός, άλατα βορίου, και το σουλφαμινικό αμμώνιο. Το

1930 είχαμε την ανακάλυψη των ζιζανιοκτόνων ιδιοτήτων της πρώτης οργανικής ένωσης, της δινιτροορθοκρεζόλης (DNOC) της ομάδας των δινιτροφαινολών. Το 1942 ανακαλύπτονται από τις ΗΠΑ και την Αγγλία οι εκλεκτικές ζιζανιοκτόνες ιδιότητες του 2,4 διχλωροφαινοξυοξικού οξέος, γνωστού ως 2,4D, που γρήγορα χρησιμοποιήθηκε ως ζιζανιοκτόνο σε καλλιέργειες κυρίως σιτηρών. Έτσι, γίνεται η αρχή στην ανακάλυψη της ομάδας των φαινοξυαλκανοϊκών ζιζανιοκτόνων (2,4,5Τ το 1949, mecoprop το 1953, MCPB το 1955 κ.α) που χαρακτηρίζονται από δράση αυξίνης. Το 1947 ανακαλύπτονται οι ζιζανιοκτόνες ιδιότητες της ομάδας των χλωριωμένων αλειφατικών οξέων (TCA 1947. dalapon 1953). Στη δεκαετία του ’50 είχαμε των ζιζανιοκτόνων της ομάδας των τριαζινών, των παραγώγων της ουρίας και των διπυριδιλίων diquat και paraquat, που παρεμποδίζουν τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης.

Εικ.20 Αλάτι που χρησιμοποιήθηκε σαν ζιζανιοκτόνο περί τα 1200 π.Χ.

Το 1950 άρχισε η βιομηχανική παραγωγή των ζιζανιοκτόνων στη Μ. Βρετανία, τις ΗΠΑ και την Ελβετία. Τη μεγαλύτερη ανάπτυξη είχαν τα ζιζανιοκτόνα για την καλλιέργεια των σιτηρών, στην οποία είναι πρακτικά αδύνατη η αντιμετώπιση των ζιζανίων με καλλιεργητικά μέτρα.

Στην δεκαετία του ’60 είχαμε την ανάπτυξη των mecoprop, dichloprop, 2,3,6,-TBA, dicamba και ioxynil που αύξησαν το εύρος της καταπολέμησης των ζιζανίων.

Στις δεκαετίες ’60 και ’70 αναπτύχθηκαν αρκετά ζιζανιοκτόνα της ομάδας των παραγώγων της ουρίας για την καταπολέμηση της αγριοβρώμης, όπως τα chlorotoluron, metoxuron και isoproturon.

Στη δεκαετία του ’80 εμφανίστηκαν οι σουλφονυλουρίες και οι ιμιδαζολίνες που παρεμποδίζουν τη βιοσύνθεση των αμινοξέων της ομάδας του πυροσταφυλικού οξέος και είναι αποτελεσματικά ζιζανιοκτόνα σε ποσότητες λίγων γραμμαρίων το στρέμμα. Την ίδια περίοδο εμφανίστηκε το glyphosate, που είναι εξειδικευμένος παρεμποδιστής της βιοσύνθεσης των αρωματικών αμινοξέων και που απεδείχθη ιδιαίτερα χρήσιμο για την καταπολέμηση ζιζανίων μεταξύ δυο συνεχόμενων καλλιεργειών, λόγω της μικρής υπολειμματικής διάρκειας στο έδαφος.

Στις δεκαετίες ’70 και ’80 είχαμε την εμφάνιση των αρυλοφαινοξυαλκανοϊκών και των κυκλοεξανδιονών (alloxydim, sethoxydim, fluazifop, quizalofop κ.α.) γνωστά και ως –fops και –dims, με δράση στη βισύνθεση λιπαρών οξέων, αποτελεσματικά στην καταπολέμηση αγρωστωδών ζιζανίων σε πολλές καλλιέργειες.



Την τελευταία δεκαετία γίνεται προσπάθεια για την ανάπτυξη φυσικών ενώσεων με ζιζανιοκτόνο δράση, όπως τα ζιζανιοκτόνα bilanaphos, anisomycin, και glufosinate με νέους μηχανισμούς δράσης. Αντιφυτοτοξικές ενώσεις (safeners) χρησιμοποιούνται για τη διεύρυνση φάσματος δράσης των ζιζανιοκτόνων σε ευαίσθητες καλλιέργειες.

Η ανακάλυψη των αντιφυτοτοξικών παραγόντων προήλθε από τυχαία παρατήρηση του Γερμανού χημικού Otto Hoffman, στα μέσα της δεκαετίας του ’40 (1947), που διαπίστωσε ότι φυτά τομάτας που από λάθος ψεκάστηκαν με ζιζανιοκτόνο 2,4,6-τροχλωροφαινοξυοξικό οξύ ήταν ανθεκτικά στο 2,4-D που είχε προηγουμένως χρησιμοποιηθεί στα φυτά αυτά. Η ανακάλυψη αυτή οδήγησε την εταιρεία US Gulf Oil στην ανάπτυξη του πρώτου αντιφυτοτοξικού παράγοντα naphtalic anhydride (NA) στα τέλη της δεκαετίας του ’60 (1969) για την προστασία του αραβοσίτου από ζιζανιοκτόνα της ομάδας των θειοκαρβαμιδικών ( EPTC, vernolate, butylate κ.α).

Αξιοσημείωτη είναι επίσης η προσπάθεια βιοζιζανιοκτόνων με δραστική ουσία κάποιον βιολογικό παράγοντα, όπως για παράδειγμα το DeVine που έχει ως δραστικό συστατικό χλαμυδοσπόρια του ωομύκητα Phytophthora palmirova και το Collego, που περιέχει σπόρια του μύκητα Colletotrichum gloeosporioides.

3.4 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΦΥΤΟΡΥΘΜΙΣΤΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ

Αναφερόμενοι στις φυτορυθμιστικές ενώσεις επί των πλείστων μιλάμε για

ορμόνες και αυτό γιατί η ανάπτυξη και η αύξηση κάθε οργανισμού συνιστά μια πολύπλοκη διαδικασία που με τον ένα ή τον άλλο τρόπο είναι κυρίαρχη στην γεωργική πρακτική κατά συνέπεια και την γεωπονία που είναι επιστήμη αποβλέπουσα το οικονομικό όφελος και έχει αφιερώσει ολόκληρο κλάδο της προς τούτο (φυτοπροστασία). . Για την έναρξη των διάφορων φάσεων απαιτείται η ύπαρξη του κατάλληλου σήματος και η μεταφορά του στο σημείο δράσης, όπου ακολουθεί η έκφραση του γονιδίου ή των γονιδίων και η σύνθεση των πρωτεϊνών, που στη συνέχεια συμμετέχουν στους μηχανισμούς αύξησης και ανάπτυξης. Τα σήματα μπορεί να είναι εξωγενή, όπως το φως, η θερμοκρασία κ.α., ή ενδογενή, όπως διάφορα βιομόρια. Τα σημαντικότερα βιομόρια που σηματοδοτούν αναπτυξιακά φαινόμενα ονομάζονται ορμόνες (Ρουμπελάκη – Αγγελάκη Κ.Α.).

Ορμόνη (hormone), όρος ελληνικής προέλευσης (από τη λέξη ορμή) είναι κάθε βιομόριο που πληροί τρεις όρους: ⇒ Συντίθεται σε μικρές ποσότητες, σε ένα κύτταρο ή μια ομάδα κυττάρων (ιστό ή

όργανο). ⇒ Μεταφέρεται σε άλλα κύτταρα, ιστούς, ή όργανα, όπου δρα. Και ⇒ Για τη δράση της απαιτούνται συνήθως μικρές συγκεντρώσεις.

3.4.1 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΑΥΞΙΝΩΝ.

Μέχρι το 1910 η έννοια της ορμόνης είχε καθιερωθεί στην φυσιολογία των

ζώων. Η ιστορία των φυτοορμονών άρχισε με την ανακάλυψη των αυξινών, τον 19ο αιώνα όταν ο Ciesielski, ο Δαρβίνος και αργότερα ο υιός του (1897), στην προσπάθεια τους να εξηγήσουν τα αίτια του φωτοτροπισμού και γεωτροπισμού των φυτών, διαπίστωσαν ότι η κορυφή του η κορυφή του κολεοπτίλου του αγρωστώδους Phalaris canariensis, ήταν απαραίτητη για την έκφραση του φωτοτροπισμού του κολεοπτίλου. Αργότερα ο Fitting το 1909 στη Γερμανία




ανακάλυψε ότι υδατικό εκχύλισμα από ορχεοειδή όταν εφαρμζόταν σε άνθη ορχιδέας προκαλούσε παρόμοια συμπτώματα με εκείνα της γύρης, δηλαδή πτώση των πετάλων του άνθους και διόγκωση της ωοθήκης. Ο Boysen-Jensen (1910 – 1913) διαπίστωσε ότι εάν η κορυφή του κολεοπτίλου της βρώμης κοπεί εγκαρσίως και ανάμεσα στα δυο κομμάτια τοποθετηθεί λεπτό φύλλο ζελατίνης (κατ’ άλλους άγαρ)1, το υποτιθέμενο ερέθισμα ή ουσία μπορεί να περάσει από τη ζελατίνη και να προκαλέσει κάμψη του κολεοπτίλου προς το φως. Το 1919 ο Paal κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η κορυφή του βλαστού

είναι ένα φυτορυθμιστικό κέντρο, όπου συντίθεται μια ουσία ή μίγμα ουσιών που μετακινείται προς τα κάτω, στα κύτταρα του κολεοπτίλου και προκαλεί το φαινόμενο του φωτοτροπισμού.

Αργότερα ο Δανός βοτανολόγος Went (1928), φοιτητής τότε του πανεπιστημίου της Ουτρέχτης της Ολλανδίας, πειραματιζόμενος στο εργαστήριο του πατέρα του, ανακάλυψε τη δράση αυξίνης σε κολεόπτιλα βρώμης (Avena sativa). Ο Went διαπίστωσε ότι αν τεμαχίδια άγαρ 3% (ένα ζελατινοειδές θρεπτικό υλικό προερχόμενο από το θαλάσσιο φυτό agar – agar) πάνω στα οποία είχαν τοποθετηθεί για μερικές ώρες κορυφαία μεριστώματα κολεοπτίλου,

τοποθετούνταν μονόπλευρα σε ‘’αποκεφαλισμένα’’ κολεόπτιλα βρώμης προκαλούσαν κάμψη του κολεοπτίλου προς την αντίθετη πλευρά. Ο Went έτσι απέδειξε ότι η ικανότητα διέγερσης της αύξησης οφείλεται στην παρουσία ουσιών που βιοσυντίθενται στα κύτταρα της κορυφής του κολεοπτίλου. Η μέθοδος αυτή, της διαπίστωσης της ορμονικής δράσης μιας ουσίας την οποία επινόησε ο went έμεινε γνωστή ως Avena test. Παρόλο που ο Went κατάφερε να απομονώσει την αυξίνη με την τεχνική της διάχυσης της διάχυσης στο άγαρ, η απομόνωση της σε καθαρή μορφή και σε ικανοποιητική ποσότητα ώστε να προσδιοριστεί χημικά ήταν αδύνατη την εποχή εκείνη.

Εικ.22 Διαγραμματική απεικόνιση της εργασίας των Δαρβίνου και του υιού του καθώς και του Boysen-Jensen κατά χρονολογική σειρά.

1 Κάνουμε εδώ αυτή τη διάκριση σε ζελατίνη και άγαρ γιατί η μεν ζελατίνη μπορεί να είναι ζωικής προέλευσης, το δε άγαρ παρέρχεται από το υδρόβιο agar – agar στη βιβλιογραφία που χρησιμοποιήσαμε δεν γίνεται διευκρίνιση για το τι ακριβώς χρησιμοποίησε ο Boysen-Jensen και ακόμα ποιες ή ποια διαφορά του ενός υλικού από το άλλο κ.λ.π. Σε αντίθεση π.χ. από το Avena test του Went που είναι πλήρως ξεκάθαρο ότι το υλικό ήταν άγαρ 3% κλπ.

Εικ.21 Το ινστιτούτο Thompson, λειτουργεί έως σήμερα στις ΗΠΑ, το οποίο είναι πρωτοπόρο στην έρευνα σχετικά με τις φυτοορμόνες.


Για είκοσι (20) και πλέον χρόνια από την ανακάλυψη του Went ο όρος ‘’φυτοορμόνη’’ ήταν συνώνυμος με την αυξίνη. Το 1931 οι Kögl και Haagen – Smit, απομόνωσαν από ανθρώπινα ούρα μια ουσία με δράση στο κολεόπτιλο της βρώμης που την ονόμασαν ‘’Αυξίνη Α’’, οι ίδιοι ερευνητές μαζί με τον Erxleben το 1934 απομόνωσαν πάλι από τα ούρα τις ουσίες ‘’αυξίνη Α και Β’’ και ‘’ετεροαυξίνη’’, που αποδείχθηκε ότι ήταν η ένωση ινδολοξικό οξύ (indole-3-acetic acid, IAA), που αν και χημικά ήταν γνωστή από το 1904, από εργασίες του Ellinger στη Γερμανία, η βιολογική της δράση δεν ήταν γνωστή. Το 1934 πρωτοδημοσιεύθηκε ο ρόλος των αυξινών στη ριζοβολία μοσχευμάτων, γεγονός που σηματοδοτεί την έναρξη της χρήσης και της ανάπτυξης των φυτορυθμιστικών ουσιών.

Εικ.23 Διαγραμματική απεικόνιση του ‘’Avena test’’ όπως το πραγματοποίησε ο Went.

Την ίδια περίπου εποχή οι Kölg και Kostermans απομόνωσαν ΙΑΑ από

καλλιέργεια ζύμης , ενώ ένα χρόνο αργότερα (1935), ο Thimann κατάφερε να απομονώσει ΙΑΑ από το μύκητα Rhizopus suinus. Η πρώτη αναφορά για τη παρουσία ΙΑΑ σε ανώτερα φυτά έγινε περίπου δέκα (10) χρόνια αργότερα, το 1946, από τον Haagen-Smit. Από τότε η παρουσία του ΙΑΑ έχει βρεθεί σε πολλά είδη φυτών και σήμερα είναι γενικά παραδεκτό ότι αποτελεί την κυριότερη και πολλές φορές τη μοναδική αυξίνη των ανώτερων φυτών. Με την απομόνωση της αυξίνης έγινε φανερό ότι στα φυτά υπάρχουν ουσίες με δράση ανάλογη των ορμονών των ζώων. 3.4.2 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΑΙΘΥΛΕΝΙΟΥ




Άλλη ουσία σπουδαίας σημασίας είναι το αιθυλένιο (ethylene). Η ιστορία του αιθυλενίου ξεκίνησε στα τέλη του 18ου αιώνα. Το 1886, ο μεταπτυχιακός φοιτητής στην Αγία Πετρούπολη Anton Nicolayevitch Neiljubov, ο οποίος χάρη στην παρατηρητικότητα του, διαπίστωσε ότι φυτά πιζελιού είχαν οριζόντια ανάπτυξη σε συνθήκες θερμοκηπίου που φωτιζόταν με αέριο, ενώ σε φυσικές συνθήκες είχαν κανονική κατακόρυφη ανάπτυξη. Τροποποιημένο φαινότυπο παρουσίαζαν επίσης φυτά που βρίσκονταν κοντά στους σωλήνες με θερμό αέρα. Έκδηλα χαρακτηριστικά ήταν η μείωση του ύψους, η πάχυνση και η συστροφή του στελέχους τους (τριπλή αντίδραση, triple response). Το 1934 (κατ’ άλλους 1935), ο Gane πέτυχε την πρώτη πειραματική απόδειξη ότι το αιθυλένιο είναι φυσικό, φυτικό προϊόν, που προκαλεί τις παραπάνω αναφερόμενες αντιδράσεις των φυτών, αλλά και την ωρίμανση των καρπών. Το επόμενο έτος (1935), το αιθυλένιο προτάθηκε ως φυτοορμόνη από τους Crocker, Hitchcock και Zimmerman. Υπήρξαν αντιδράσεις, επειδή με τις διαθέσιμες αναλυτικές μεθόδους της εποχής εκείνης, η ενδογενής συγκέντρωση του αιθυλενίου φαινόταν πολύ χαμηλή για να προκαλέσει ωρίμανση των καρπών.

Το 1959 επιβεβαιώθηκε η δάση του αιθυλενίου από τους Burg και Thimann, με την χρήση αέριας χρωματογραφίας και φλογοφωτομετρίας (flame ionization detector), που είχαν 10ˆ6 φορές μεγαλύτερη ικανότητα ανίχνευσης.

Το αιθυλένιο είναι ένα μικρό μόριο, C2H4, η απλούστερη ολεφίνη, η μόνη φυτοορμόνη σε αέρια μορφή, που συντίθεται από ανώτερα φυτά, βακτήρια και μύκητες.

3.4.3 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΓΕΒΒΕΡΕΛΛΙΝΩΝ

Άλλη κατηγορία φυτοορμονών με μεγάλη σημασία είναι οι γιββερελλίνες

(gibberellins, GA). Η ανακάλυψη τους οφείλεται στην παρατηρητικότητα των ερευνητών στις αρχές του 20ου αιώνα. Συγκεκριμένα Ιάπωνες γεωπόνοι παρατήρησαν τη διαφορά μήκους των μεσογονατίων διαστημάτων φυτών ρυζιού υγιών και προσβεβλημένων από τον μύκητα Gibberella fujikuroi ο οποίος προκαλεί την ασθένεια bacana ή ασθένεια του τρελού ρυζιού. Τα προσβεβλημένα φυτά παρουσίαζαν διπλασιασμό ή και τριπλασιασμό του ύψους τους (ή αλλιώς, του μήκους των μεσογονατίων διαστημάτων), ενώ δεν είχαν καθόλου ή είχαν άσχημα ανεπτυγμένους σπόρους. Επίσης έδειξαν ότι ο μύκητας προκαλούσε τις ίδιες εκτροπές από το φυσιολογικό και σε άλλα είδη όπως το σησάμι, ο αραβόσιτος, η βρώμη κ.α. Έτσι ο Ιάπωνας φυτοπαθολόγος Kurosawa απέδειξε το 1926 ότι ο μύκητας ‘’προσέφερε’’ κάτι στα προσβεβλημένα φυτά, που ήταν και η αιτία των φαινοτυπικών αλλαγών. Ακολούθησε η απομόνωση της δραστικής ουσίας από καλλιέργειες του μύκητα, από τους Yabuta και Hayashi, το 1939 και η ταυτοποίηση τους ως γιββερελλινών Α και Β. Αργότερα αποδείχθηκε ότι ήταν μίγμα GA1 και GA3. Εξαιτίας του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου διακόπηκε η έλλειψη επικοινωνίας μεταξύ των επιστημόνων και ερευνητών της εποχής2, η εργασία του Yabuta έμεινε

Εικ.24 Ο καθηγητής φυσιολογίας φυτών William Crocker πρωτοπόρος στην έρευνα και εφαρμογή φυτοορμονών.



άγνωστη. Παράλληλα ερευνητές σε ΗΠΑ και Αγγλία κατάφεραν και αυτοί να απομονώσουν επίσης τις GA. Τελικά η δομή του γιββερελlινικού οξέος, GA3,ταυτοποιήθηκε το 1956.

Όπως προαναφέρθηκε η πρώτη ταυτοποίηση της γιββερελλίνης πραγματοποιήθηκε πριν 40 περίπου χρόνια. Από τότε μέχρι σήμερα έχουν ταυτοποιηθεί τουλάχιστον 125 γιββερελλίνες από μύκητες και φυτά. Από αυτές οι 100 βρίσκονται μόνο σε φυτά, οι 12 μόνο στον μύκητα Gibberella fujikuroi, ενώ οι 13 είναι κοινές. Εκτός από αυτόν το μύκητα γιββερελλίνες

συντίθενται επίσης από έναν παθογόνο ασκομύκητα, τον Sphaceloma manihoticola, που προκαλεί μεγάλη αύξηση στο μήκος των προσβεβλημένων φυτών. 3.4.4 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΚΥΤΟΚΙΝΙΝΩΝ

Η ιστορία των κυτοκινινών άρχισε το 1892, όταν ο Wiesner διατύπωσε την

υπόθεση ότι η κυτταρική διαίρεση ρυθμίζεται από «χημικούς παράγοντες». Η πρώτη απόδειξη για την ύπαρξη τέτοιων ουσιών ήρθε από τον Haberlandt, το 1913, ο οποίος έδειξε ότι εκχύλισμα ηθμού προκαλούσε κυτταρικές διαιρέσεις σε παρεγχυματικά κύτταρα πατάτας. Ακολούθησαν οι Skoog και Tsui (1948) καθώς και οι Jablonski και Skoog (1954) που εντόπισαν τον επαγωγέα της κυτταρικής διαίρεσης στους αγωγούς ιστούς, καθώς και στην ινδική καρύδα, σε εκχύλισμα

ζυμομυκήτων και στο αποστειρωμένο DNA. Η ουσία αυτή ταυτοποιήθηκε το 1955 ως 6-φουρφουρυλαμινοπουρίνη [6-(furfuryl-amino)purine] και ονομάστηκε κινετίνη. Η κινετίνη προερχόταν από το DNA, μετά από κόψιμο και ανασυνδυασμό κατά την αποστείρωση. Τελικά στις αρχές της δεκαετίας του ’60, ο Letham στη Νέα Ζηλανδία

και ο Miller στις ΗΠΑ απομόνωσαν σε καθαρή κρυσταλλική μορφή την πρώτη φυσική κυτοκινίνη από φυτά αραβοσίτου, που ονομάστηκε ζεατίνη [zeatin, (6-(4-hydroxy-3-methylbut-trans-2-

enylamino) purine] από το επιστημονικό όνομα του αραβοσίτου που είναι Zea mays. 3.4.5 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΑΜΠΣΙΣΣΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ Οι κατηγορίες φυτοορμονών που αναφέρθηκαν προηγουμένως, δρουν κυρίως προς τη ‘’θετική’’ κατεύθυνση, επάγοντας δηλαδή γονιδιακή έκφραση και σύνθεση βιομορίων, τα οποία μεταφέρουν μήνυμα ή δρουν για την παραγωγή θετικού αποτελέσματος. Όμως στα φυτά υπάρχουν και φυτοορμόνες που δρουν ανταγωνιστικά προς τις προηγούμενες, δηλαδή παρεμποδίζουν τη δράση τους. 2 Το πρόβλημα συνίστατο ως εξής, όχι μόνο η διακοπή της επικοινωνίας μεταξύ των επιστημόνων λόγω του πολέμου συντέλεσε στο να μην μαθευτούν έγκαιρα οι ανακαλύψεις των Kurosawa, Yabuta και Hayashi, αλλά και το γεγονός ότι οι δημοσιεύσεις τους έγιναν στην ιαπωνική γλώσσα, που την εποχή εκείνη ήταν πολύ δύσκολο να μεταφραστεί στην αγγλική

Εικ.25 Ο συντακτικός τύπος των γεββεριλλινών

Εικ.26 Ο συντακτικός τύπος των κυτοκινινών


Από τα μέσα του 20ου αιώνα, οι ερευνητές πίστευαν, με βάση και τις παρατηρήσεις τους ότι ‘’κάτι’’ πρέπει να αναστέλλει την αναπτυξιακή διαδικασία στα φυτά.

Εικ.27 Συμβατική απεικόνιση του τρόπου δράσης του αμπσισσικού οξέος.

Ποιο συγκεκριμένα, κάποιος παράγοντας πρέπει να αναστέλλει την

εκβλάστηση των οφθαλμών ή σπερμάτων (κατάσταση ληθάργου), ή να προκαλεί την απόπτωση οργάνων, όπως των φύλλων. Έτσι, ερευνητικές ομάδες στη Μεγάλη Βρετανία (ομάδα Wareing) και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Davis (ομάδα Addicott), μελέτησαν δυο ανεξάρτητα φαινόμενα: τον λήθαργο των οφθαλμών σε φυλλοβόλα πολυετή γένη [Acer (ψευδοπλάτανος) και Betula (σημύδα)] και την απόπτωση των φύλλων στο βαμβάκι αντίστοιχα. Απομόνωσαν μια ουσία που η πρώτη ομάδα την ονόμασε ντορμίνη (dormin) και η δεύτερη αμπσισσίνη (abscissin). Το 1965, η ομάδα Addicott, στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Davis, ταυτοποίησε την αμπσισσίνη, που αποδείχτηκε ότι ήταν ίδια με την ντορμίνη. Στην ουσία δόθηκε η ονομασία abscissic acid (αμπσισσικό ή αποπτωτικό οξύ, ABA. Η ταυτοποίηση και αναγνώριση του ρόλου των παραπάνω φυσικών ουσιών στη διαφοροποίηση και φυσιολογία των φυτών, οδήγησε στην έρευνα για την ανακάλυψη και ανάπτυξη συνθετικών ενώσεων με φυτορυθμιστική δράση, των οποίων η χρήση στη γεωργία γίνεται συνεχώς και μεγαλύτερη. Σήμερα οι φυτορυθμιστικές ενώσεις χρησιμοποιούνται για την αύξηση της παραγωγής, τη βελτίωση της ποιότητας των γεωργικών προϊόντων, την παραγωγή εκτός εποχής, τη διευκόλυνση της εκμηχάνισης της παραγωγής, την διευκόλυνση της γενετικής βελτίωσης και την αντιμετώπιση των ζιζανίων. ΑΝΤΙ – ΕΠΙΛΟΓΟΥ Στο σημείο αυτό και κλείνοντας την παρούσα εργασία, οφείλεται να δοθούν ορισμένες απαντήσεις που δεν μπορεί το υπόλοιπο κείμενο να δώσει. Όποιος και να διαβάσει το κείμενο θα παρατηρήσει ότι η βιβλιογραφική αναφορά, σε σχέση με την παραγωγή φυτοπροστατευτικών προϊόντων, σταματάει στην καλύτερη περίπτωση στις στα μέσα της δεκαετίας του ’90. Αυτό δεν είναι τυχαίο, ούτε οφείλεται μονάχα στη φτωχή Ελληνική βιβλιογραφία. Ο κυριότερος λόγος συνίσταται στο ότι είναι άγνωστο το τι κρύβει το μέλλον για τα Φ/Π.



Από τη μια το τεράστιο κόστος για την αγορά και την παραγωγή τους. Από την άλλη ο πρωτογενής τομέας συνολικά που διέρχεται φάση κρίσης και χαρακτηρίζεται από πλήθος αδιεξόδων και μια σειρά από αποτυχημένες κατ΄ εξακολούθηση “γεωργικές” πολιτικές, από τις οποίες μεγάλοι απόντες ήταν και παραμένουν οι αγρότες και κυρίως οι επιστήμονες που δουλεύουν και ασχολούνται με την γεωργική παραγωγή. Είναι δυο βασικότατοι παράγοντες που οι επιπτώσεις τους είναι εμφανείς σε όλες τις πλευρές που σχετίζονται έμμεσα και άμεσα με τη γεωργία – άρα αναπόφευκτα με την παραγωγή Φ/Π. Το μόνο σίγουρο είναι ότι οποιαδήποτε και αν είναι η τροπή που θα πάρουν τα πράγματα πότέ στην γεωργική παραγωγή συνολικά και σε οποιοδήποτε μέρος της γης – δεν θα πάψουν να χρησιμοποιούνται φυτοφάρμακα. Οι παράγοντες που συντελούν στην ισχυρή αυτή πεποίθηση μας, αν και αναφέρονται όσο το δυνατό ποιο κωδικοποιημένοι στην αρχή, ενισχύονται από τα γεγονότα, λ.χ. σε σχέση με τα βιολογικά σκευάσματα – ήδη πληθαίνουν οι αναφορές για ανθεκτικότητα των εντόμων – εχθρών προς το Βάκιλο της Θουριγγίας ή τον Verticcilium lecanii κ.α. Οι συναισθηματισμοί και οι υπερβολές για τα Φ/Π δεν είναι παρά αυταπάτες για τη χρήση τους, οι οποίες καλλιεργούνται και υπάρχουν εξαιτίας της ύπαρξης και κυκλοφορίας πλήθους προϊόντων για κατανάλωση. Ποιος κατήγορος των Φ/Π όμως μπορεί υπεύθυνα να εγγυηθεί ότι θα παράγονται προϊόντα με τα πλεονεκτήματα που προαναφέρθηκαν σε παραπάνω μέρος της εργασίας, δίχως τη χρήση Φ/Π; Μάλλον κανένας μιας και εναπόδεικτα τούτο είναι αδύνατο. Θεωρητικά μοντέλα του καθενός δεν είναι σε θέση να καλύψουν τις διατροφικές και ενδυματικές ανάγκες των δισεκατομμυρίων κατοίκων της γης – ζημιά κάνουν στην κατεύθυνση να μην είναι σε θέση να συνειδητοποιήσει και ο πλέον αδαής τι πραγματικά συμβαίνει. Άλλωστε και σε τελική ανάλυση με το να υποστηρίζει κάποιος ότι πρέπει να πάψει η χρήση Φ/Π είναι σαν να υποστηρίζει ότι για τις χιλιάδες ασθένειες του ανθρώπου πρέπει να σταματήσει η χρήση φαρμάκων!!! Δεν νομίζουμε ότι τέτοιες αντιλήψεις έχουν την παραμικρή σχέση με τη λογική και την πραγματικότητα.




ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

Πίνακας 5

Χρονολογική επισκόπηση της ανάπτυξης των Φυτοπροστατευτικών Προϊόντων από την αρχαιότητα έως σήμερα

(Αναφορά γίνεται μόνο στους βασικούς σταθμούς) Αρχαιότητα - Αναγέννηση

1000 π.Χ. Όμηρος [S, Θείο (σαν υποκαπνιστικό)] 900 μ.Χ. Κίνα (Έντομα εναντίον εντόμων, αλάτι εναντίον ζιζανίων.) 1300 μ.Χ. Μάρκο Πόλο (αιθέρια έλαια, διασταυρώσεις φυτών)

Χρονική περίοδος και δραστικές χαρακτηριστικές για αυτήν (ενδεικτικά)

18ος και 19ος αιώνας

1820, Αγγλία (τα πρώτα ωϊδιοκτόνα) 1870, Αγγλία [χρήση της κυανίδης (hydrogen kyanide, CN) για την απολύμανση των μουσείων. 1890, (χρήση της Citronella, εναντίον κουνουπιών.

19ος και 20ος αιώνας

1930 (DDT + αντιβιοτικά Peniccilin κ.α.) 1950 (Streptomycin) 1960 (Bacillus sp.) 1970 (DDT)

21ος αιώνας

I.P.M. [(Integrated pest management) ολοκληρωμένη διαχείρηση] Προβλήματα ανθεκτικότητας (Tolerant) Σκευάσματα όπως π.χ. Strobilurin, ουσίες ποιο φιλικές στο περιβάλλον

Δραστικές ανά κατηγορία και χρονολογική σειρά (ενδεικτικά)

Εντομοκτόνα

Νικοτίνη, 1690 DDT, 1930 Indoxacard (Avant), 2000

Μυκητοκτόνα

Captan, 1940 (εναντίον σηψιρριζιών) Vinclozolin, 1990

Ζιζανιοκτόνα

Arsenic acid, 1900 Glyphosate, 1970 Nicosulfuron (Accent), 1990

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Β.Ν. Ζιώγας – Α.Ν. Μαρκόγλου, Γεωργική Φαρμακολογία, Αθήνα 2007 έκδοση των ιδίων

2. Βασιλάκογλου Ιωάννης, Ζιζανιολογία, 2008 έκδοση ΤΕΙ/Λ 3. Ελευθεροχωρινός Η.Γ. Ζιζανιολογία , 1996 έκδόσεις ΑΓΡΟΤΥΠΟΣ 4. Φ.Θ. Γραβάνης , Γενική Φυτοπαθολογία 1995, έκδοση ΤΕΙ/Λ 5. Φ.Θ. Γραβάνης, Γενική Γεωργική Ζωολογία & Εντομολογία, 1997

έκδοση ΤΕΙ/Λ 6. Ηλιόπουλος Π.- Φ.Θ. Γραβάνης Γενική Γεωργική Ζωολογία &

Εντομολογία, 2008 έκδοση ΤΕΙ/Λ 7. Goidanich G. Εγχειρίδιον Φυτοπαθολογίας, σε 4 τόμους, 1964

έκδοση Μόσχος Γκιούρδας. 8. Ορφανίδης Πυλάδης, Γεωργική φαρμακολογία, σε 2 τόμους 1967,

έκδοση, Σπύρος Σπύρου. 9. Χριστίδης Βασίλειος, ‘’ΤΟ ΒΑΜΒΑΚΙ’’ Θεσσαλονίκη 1965, έκδοση

του ιδίου. 10. Μπαλαγιάννης Π, Μαθήματα γεωργικής φαρμακολογίας, 1985,

έκδοση ΓΠΑ. 11. Ρουμπελάκη – Αγγελάκη Κ.Α. (επιμέλεια), ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ,

Από το μόριο στο περιβάλλον, εκδ. Πανεπιστημιακές εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο 2003

12. Πασπάτης Ευάγγελος, Φυτορρυθμιστικές Ουσίες (Φυτορμόνες), εκδ. ΑΓΡΟΤΥΠΟΣ, Αθήνα 1998

61946859-ολοκληρη

Documents

avena test

phytophthora infestans

zea mays

yabuta hayashi

ddt

dna

disinfectans