Сельскохозяйственные инсектициды представляют глобальный риск для поверхностных вод

Потоки в пределах примерно 40% поверхности суши планеты подвержены риску из-за применения инсектицидов. К такому выводу пришли авторы первой глобальной карты, смоделированной для оценки стока инсектицидов в поверхностные воды, только что опубликованной в журнале Environmental Pollution. Исследование провели учёные из Центра экологических исследований имени Гельмгольца (UFZ) и Университета Кобленц-Ландау совместно с коллегами из Университета Милана, Орхусского университета и Ахенского университета. Согласно публикации, особенно высокому риску подвержены водотоки в Средиземноморье, США, Центральной Америке и Юго-Восточной Азии.

В отличие от других химических веществ, сельскохозяйственные пестициды целенаправленно применяются в окружающей среде для борьбы с насекомыми, сорняками и другими вредителями, угрожающими производству. Они могут воздействовать как на наземные экосистемы, так и на поверхностные воды через сток. По оценкам, ежегодно применяется около 4 миллионов тонн сельскохозяйственных пестицидов, что в среднем составляет 0,27 кг на гектар суши. «Мы знаем из предыдущих исследований, что пестициды могут снижать биоразнообразие беспозвоночных в пресноводных экосистемах до 42%, и что в результате изменения климата можно ожидать увеличения их применения», — поясняет профессор д-р Маттиас Лисс (UFZ), недавно назначенный на пятилетний срок в научно-консультативный совет «Национального плана действий по устойчивому использованию средств защиты растений», где он консультирует Федеральное министерство продовольствия и сельского хозяйства Германии. Лисс предупреждает об увеличении применения пестицидов во многих развивающихся странах по мере перехода фермеров от традиционных экстенсивных методов к более интенсивным. До сих пор глобальные масштабы потенциального загрязнения вод инсектицидами оставались в значительной степени неизвестными.

Поэтому международная команда учёных создала глобальную модель с сеткой примерно 10×10 км, в которую были внесены сельскохозяйственные данные ФАО и данные о землепользовании NASA, среди прочих. Также учитывались среднегодовые температуры и ежемесячные максимумы осадков с около 77 000 метеостанций. Затем исследователи оценили так называемый потенциал стока (RP) — количество инсектицидов, попадающих в ручьи и реки с дождевой водой с сельскохозяйственных угодий. «В этом отношении интенсивность ежедневных осадков, уклон местности и норма внесения инсектицидов играют не менее важную роль, чем выращиваемые культуры», — объясняет младший профессор д-р Ральф Б. Шефер из Университета Кобленц-Ландау. «Чтобы проверить такие сложные модели, мы провели контрольные измерения загрязнения инсектицидами в пресноводных экосистемах четырёх различных регионов».

Были созданы несколько мировых карт: карта уязвимости учитывает только географический и климатический фон. Карта риска, напротив, показывает риски от этой естественной уязвимости в результате антропогенного землепользования. В Центральной Европе учёные в основном оценили риск для водных объектов как средний и высокий. В северном полушарии сток инсектицидов демонстрировал в целом более значительный широтный градиент. «Риски воздействия инсектицидов на водные объекты значительно возрастали по мере продвижения на юг по градиенту север-юг в Европе, Северной Америке и Азии, в основном из-за более высоких норм внесения инсектицидов в результате более высоких средних температур», — сообщает д-р Мира Каттвинкель, которая сейчас проводит исследования в Швейцарском федеральном институте водных наук и технологий (Eawag). Поскольку экономика и население многих стран южного полушария быстро растут, учёные ожидают в будущем увеличения норм внесения инсектицидов в этих странах для покрытия роста сельскохозяйственного производства. Поэтому карта может существенно изменить цвет в других частях мира. В настоящее время особенно уязвимы водные объекты в Средиземноморье, США, Центральной Америке и Юго-Восточной Азии.

В Юго-Восточной Азии сильно пострадали, например, такие страны, как Филиппины или Вьетнам. Исследователи UFZ в рамках проекта LEGATO совместно с Международным научно-исследовательским институтом риса (IRRI) ищут решения для таких регионов, пытаясь снизить нормы применения пестицидов. Один из подходов, например, может заключаться в восстановлении функционирования экосистем, чтобы естественные конкуренты вредителей риса могли помочь избежать их массового размножения и последующих потерь урожая.

«Наш анализ предоставляет глобальную карту горячих точек загрязнения инсектицидами, которые представляют собой серьёзный риск для биоразнообразия в водных объектах. Насколько нам известно, это первое исследование, оценивающее загрязнение инсектицидами водных объектов в глобальном масштабе», — резюмирует значение новой работы профессор д-р Маттиас Лисс. Исследователи намерены использовать глобальную карту для повышения осведомлённости граждан и властей в уязвимых регионах и стимулирования местных исследований. Например, буферные зоны вдоль водных объектов могут значительно снизить негативное воздействие. Эффективное управление окружающей средой и природоохранные усилия в будущем должны быть сосредоточены на информировании властей и фермеров о затратах, последствиях и альтернативах. В конечном итоге смягчение последствий и управление происходят на местном уровне, определяя степень воздействия таких химических веществ на водный объект.