المبيدات الكيماوية في وقاية النبات-الفصل الثاني-الجزء الاول

الفصل الثاني :
 علم السموم والسمية
 العوامل المحددة لدرجة التسمم
 ميتابولزم المبيدات الكيماوية
 ميكانزم التأثير السام للمادة السامة
 امتصاص وانتقال المبيدات
علم السموم والسمية :
علم السموم : Toxicology
يمكن تعريف علم السموم بأنه العلم الذي يعني بدراسة طبيعة المواد السامة (Toxicant) وخواصها وتأثيرها والكشف عنها .
ونظرا للعلاقة المتشابكة بين هذا العلم والعلوم الأخرى فلا يمكن الإلمام بجميع الجوانب المطلوبة عند دراسة المادة السامة من قبل مختص واحد ونما تتطلب العملية تضافر جهود مختلف الاختصاصات سوية فدراسة طبيعة وخواص المادة السامة مثلا تقع على عاتق المختصين في الكيمياء العضوية واللاعضوية .
أما تأثيرها على الأحياء المختلفة فيتطلب اختصاصات مختلفة في العلوم الحياة كالحشرات والنبات وفسلجتها .
وتتطلب عملية الكشف عن المادة السامة وتقدير كمياتها في مختلف الأنسجة لاختصاصات الكيمياء الحيوية والتحليلية ولعل الفريق البحثي المتكامل خير تدبير لتحديد مثل هذه الدراسات وانجازها
ويمكن تقسيم علم السموم إلى ثلاثة أقسام :
1. علم السموم في مجال الزراعة Agricultural Toxicology :
ويشمل دراسة فعالية وتأثير المواد الكيماوية المستخدمة في مجال الزراعة كالمبيدات الكيماوية ومنظمات النمو والأسمدة وغيرها .
2. علم السموم في المجال الطبي : Medical Toxicology
ويهتم بدراسة فعالية وتأثير الأدوية والعقاقير الطبية من النواحي الضارة والنافعة .
3. علم السموم في المجال الصناعي : Industrial Toxicology
ويهتم بدراسة تأثير المواد الكيماوية المستخدمة في الصناعة على صحة العاملين في هذا القطاع .
وفي السنين الأخيرة قامت كثير من الجامعات في الدول مختلفة بفتح أقسام علمية متخصصة في علم السموم في حين قامت جامعات أخرى بضم جميع هذه الاختصاصات تحت اسم علم السموم البيئي Environmental Toxicology
ليكون شاملا لدراسة جميع المجالات المختلفة للمواد الكيماوية السامة في الطبيعة
.
السمية : Toxicity
ويقصد بها مقدار الضرر أو التلف الذي تسببه مادة كيماوية لكائن حي معين .

ويمكن تقسيم السمية إلى قسمين :
1- السمية الحادة : acute toxicity
ويقصد بها مقدار تأثر الكائن الحي عند تعرضه إلى جرعة كبيرة واحدة من المادة السامة عن طريق الفم أو الجلد أو عن طريق الجهاز التنفسي والتي تؤدي إلى المرض الشديد أو الموت.
بالنسبة للمبيدات الكيماوية يتعرض الأطفال لمثل هذه الحالات من التسمم نتيجة الإهمال في حفظ المبيدات في المنازل وذلك بتأثر العمال المشتغلون في مصانع إنتاج المبيدات والعمال الزراعيون الذين يقومون بعملية المكافحة .
2- السمية المزمنة : chronic toxicity
ويقصد بها مقدار تأثر الكائن الحي بالسموم الكيماوية ونتيجة تعرضه المستمر إلى كميات ضئيلة منها ولفترة طويلة .
بالنسبة للمبيدات لا يقتصر التعرض لهذا النوع من التسمم على مجموعة معينة من الناس(كما في حالة التسمم الحاد ) بل يتعرض له معظم المستهلكين عن طريق تناولهم للخضراوات والفواكه والمنتجات الحيوانية التي تحتوي علي بقايا المبيدات pesticides residues
ولهذا النوع من السمية أهمية خاصة في حالة استخدام المبيدات التي تتجمع في أنسجة الكائن الحي نتيجة لتخوينها في لأنسجة الدهنية وبعض الأنسجة الأخرى كما في حالة المبيدات الحشرية التابعة لمجموعة الهيدروكابونات المكلورة والمبيدات الفطرية لزئبقية .
تقاس السمية الحادة على أساس الجرعة القاتلة lethal dose وبخاصة الجرعة المتوسطة القاتلة (للموت) والتي يرمز لها LD50
الجرعة النصفية القاتلة : Lethal dose (LD50)
ويمكن تعريفها تلك الكمية من المادة السامة التي تقتل 50% من الكائنات المستخدمة في التجربة المختبرة وتكون محسوبة على أساس عدد الملغرامات من المادة السامة لكل كيلوغرام من وزن الكائن الحي .
أما كيفية حسابها فكما يلي :
بمعاملة حيوانات التجربة بتراكيز مختلفة من المادة السامة لفترة معينة وبعدها تحسب نسبة الموت التي تسببها المادة السامة في كل تركيز ثم تمثل النتائج على ورق بياني حيث توضع الجرعة على المحور السيني والنسبة المئوية على المحور الصادي .
وتستخدم ج.ق50%لمقارنة سمية المبيدات المختلفة مع بعضها وذلك لان معظم الأفراد التي تتماثل أو تتقارب في حساسيتها للمبيد تتمحور حول التركيز الذي يقتل 50% من الأفراد.
كما أن المنحنى يكون شديد الحساسية للتغيير في التركيز القريب من هذه القيمة .
بينما نكون الاستجابة للتغير في التركيز في الجرعات التي تقتل (صفر%-100%) من حيوانات التجربة ضئيلة .
ولهذا السبب لا يمكن الاعتماد على مقارنة سمية المبيدات عند الحصول على نتائج (صفر%-100%) ولما كان التعبير عن النتائج بمنحنيات لا يعطي الفرصة لوجود مقاييس وصفية لمقارنة إحصائية دقيقة لسمية المبيدات بالإضافة لصعوبة تقدير التركيز كميا بصورة دقيقة .اتجهت الجهود لتحويل منحنى السمية إلى الخط مستقيم تقع القيم المستحصلة علية أو قريبة من حوله وذلك باستخدام القيم الاحتمالية للموت probity بدلا من النسبة المئوية للقتل ويمكن تحويل النسب المئوية للموت إلى قيم احتمالية للموت المقابلة لها باستخدام وحدات الانحراف المكافئ الطبيعي Standard deviation والتي يمكن الحصول عليها باستخدام لوغاريتم التراكيز بدلا من التركيز للحصول على خطوط مستقيمة
وفي حالة الخطوط المستقيمة يمكن الحصول على الجرعة المتوسطة للموت بشكل دقيق ويتم على ضوء ذلك تحديد كفاءة المبيدات المختلفة ضد الآفة المراد مكافحتها حقليا
كذلك يمكن استنتاج بعض الحقائق المهمة من الخطوط المستقيمة للسمية ومنها :
• كلما ازداد ميل الخط المستقيم للسمية دل ذلك على تجانس الحيوانات المختبرة وعلى ضد حساسيتها للمركب .
• إذا كانت خطوط السمية للمبيدين متوازية فيدل ذلك على التشابه في ميكانزم التأثير السام mechanism of toxic action لكليهما .
• إن تحرك خط السمية باتجاه اليسار لنفس المركب بعد فترة من الزمن يدل على زيادة تحمل الأفراد المختبرة للمبيد وهكذا ويمكن استخدام هذه الطريقة للتنبؤ بظهور سلالات المقاومة.
تتوقف دقة تقديرات الجرعة المتوسطة للموت على عوامل مختلفة ولهذا لا يمكن مقارنة نتائج الباحثين في هذا المجال إلا إذا كانت ظروف تجاربهم متشابهة تماما .

العوامل التي توثر على قيمة ج.ق50%
1- نوع الكائن الحي المستخدم في التجربة
تختلف الأنواع الحشرية في تحملها للمادة السامة نتيجة لاختلافات تركيبة وفسلجية وراثية تسبب اختلافا في امتصاص المبيد ونفاذيتة أو اختلاف القدرة عل تحويله إلى مركبات غير سامة داخل الأنسجة و نتيجة لاختلاف في طريقة تخزينه داخل الأنسجة المختلفة .
مثال :
فوجد أن ج.ق 50% من مبيد DDT كانت 2 ميكروغرام/غرام بالنسبة للذباب في حين كانت 114 ميكروغرام/غرام بالنسبة لنحل العسل .وتحت نفس الظروف

2- الجنس المستخدم في التجربة
بصورة عامة تكون الذكور أكثر حساسية من الإناث للمواد السامة بسبب الاختلافات الفسيولوجية في الهرمونات واحتواء الأنثى على المبايض ونسبة عالية من المواد الدهنية التي قد تلعب دورا مهما في خزن كميات من المادة السامة وبذلك تقلل من كمية المادة السامة اللازمة لإحداث التأثير السام ولقد وجد أن التجارب العديدة اختلافات في حساسية ذكور وإناث الذباب المنزلي للمبيدات DDT ولندين و براثيون كما أن LD50% للمبيد DDTللفئران كان 113 ملغرام للذكور 118 ملغرام للإناث عند إعطائه لها عن طريق الغذاء
3- السلالة والعمر والطور للكائن المختبر
تختلف سلالات النوع الواحد في تحملها للمادة السامة .
فالسلالات المقاومة من الذباب المنزلي للمبيد DDT و ملاثيون تتحمل جرعات عالية مقارنة بسلالات الحساسة أو غير المقاومة وير جع ذلك إلى اختلاف قابلية السلالة على تحويل المبيد السام إلى مركبات غير سامة وتعتبر السلالة من الذباب المنزلي مقاومة للمبيد DDT إذا كان لها القابلية على تحويل نسبة عالية من المبيد الممتص إلى مركب DDE غير السام بفعل أنزيم خاص وتوجد طريقة مختبريه لتعين درجة المقاومة في سلالات الذباب المنزلي للمبيد DDT عن طريق معاملة جدار جسم الحشرة ب 68ميكروجرام/ذبابة ثم تقاس نسبة التحول للمبيد الممتص وتحدد درجة المقاومة النسبية في السلالة .
كذلك يزداد درجة تحمل الحشرة للمبيد بتقدم العمر في الطور الواحد لكن عند حساب الجرعة على أساس وحدة الوزن قد لا توجد فروقات في تحمل الأطوار المختلفة من الناحية الأخرى قد يكون تأثير المبيد بالملامسة عالي في الطور اليرقي بعد الانسلاخ مباشرة وقبل أن يتصلب الكيوتكل
4- نوع المذيب المستخدم في إذابة المبيد
قد يؤثر نوع المذيب العضوي المستخدم في إذابة المبيد عند المعاملة على قيمة LD50% نتيجة لتأثيره على نفاذ المبيد إلى جسم الكائن المختبر فمذيب الأسيتون يزيد من سمية الجرعات المنخفضة ويقلل من سمية التركيزات العالية نتيجة لتطايره السريع مما يسبب في ترسيب المبيد بسرعة فلا تأخذ منه إلا نسبة صغيرة في حين نجد أن استخدام الزيوت المعدنية والمذيبات يؤدي إلى خفض LD50% لان هذه الزيوت قليلة التطاير وتساعد على انتشار وتوزيع المبيد
5- الظروف المحيطية للكائنات المختبرة أثناء التربية وبعد المعاملة
قد تؤثر الكثافة العددية والظروف التغذية ودرجات الحرارة والرطوبة والضوء تأثير مباشر أو غير مباشر على تقديرات الجرعة للمتوسطة للموت للمادة السامة فتزاحم أثناء عملية التربية والمعاملة يؤدي إلى كمية الغذاء الذي يتناوله الفرد وقلة الأوكسجين في المحيط فيزيد التنفس ويؤدي هذا إلى زيادة معدل الميتابولزم وان الغذاء المقدم أثناء التربية دور أساسي في زيادة التحمل أو الحساسية في المادة السامة حيث وجد إن الفئران المعطاة غذاء غني بالبروتينات والفيتامينات تتحمل أكثر من الفئران التي تعاني في تغذيتها من نقص هذه المواد نتيجة لقابلية الأولى على صناعة مستوى عالي من الأنزيمات المحللة للمبيد أولا ولاكتسابها مواد دهنية تساعدها على تحمل الجرعة وخاصة في حالة المبيدات التي تخزن في مواد دهنيه كالهيدروكاربونات المكلورة ومن الناحية الأخرى وجد إن حساسية الصرصور الأمريكي تزداد للمبيد DDT عند تغذيته على غذاء غني بالبروتين ولدرجة الحرارة أهمية كبيرة في تجارب تقدير سمية المبيدات للأسباب التالية
• إن هناك علاقة وثيقة بين زيادة تحمل الحشرة لجرعة معينة من المبيد ودرجة الحرارة المثلى وقد يعتمد ذلك على نوع المبيد الكيماوي المستعمل في تجربة حيث وجد انه عند معاملة الصرصور الأمريكي بجرعة معينة من مبيد DDT أدت إلى ظهور علامات التسمم بشكل واضح على درجة 15مئوي في حين كانت الحشرة الطبيعية عند معاملتها بنفس الجرعة من المبيد على درجة 35 مئوية وتتصف بعض المبيدات الشبيه من المبيد DDT بمعامل حراري سالب أي إن السمية تزداد عندما تنخفض درجة الحرارة وتقل بزيادتها في حين لا تلاحظ هذه الظاهر في المبيدات الحشرية الفسفورية كملاثيون .
• إن للحرارة تأثير كبير على نشاط الأنزيمات المسئولة عن تحطيم المبيدdetoxification أو تنشيطه activation
• تؤثر الحرارة ذلك على الخواص الفيزيائية والكيماوية للمواد السامة
تؤثر درجة الحرارة أثناء التربية على النمو الحجمي والسلوك الفسيولوجي للكائن في المختبر حيث وجد أن حساسية الصرصور الأمريكي وذبابة الدروسيفيلا تزداد للمبيد الكيماوي بزيادة درجة الحرارة أثناء تربية وذلك لصغر حجم الحشرات النسبي وقلت المواد الدهنية التي تحتويها أجسامها أما درجة الحرارة أثناء المعاملة وبعدها تؤثر على سرعة نفاذ المبيد وإثارة المتبقية وميكانزم وتأثيره السام ويلعب عامل الضوء والرطوبة دور اقل أهمية من عامل الحرارة في تجارب السمية ولقد أكدت بعض الأبحاث العلمية أن حساسية الذباب المنزلي لمبيد DDT تزداد في الضوء عن الظلام بسبب تأثيره على العمليات الحيوية كذلك وجد إن لرطوبة دور في تقليل سمية بعض المبيدات وزيادة سمية البعض الأخر نتيجة لتأثيرها على بقايا المبيد الموجودة على سطح الحشرة إضافة لدورها في نفاذيه المبيد خلال جدار الجسم

• ويمكن تقسيم المبيدات الكيماوية على أساس قيمة LD50% للفئران إلى
1- شديد السمية مثل بجلا نيس (BOTULINUS TOXIN)
2- عالي السمية مثل براثيون
3- متوسط السمية مثل DDT
4- منخفض السمية مثل البيرثرينات
5- عمليات غير سامه مثل ميثوكسي كلور
وضمن هذا التقسيم تقع سمية معظم المبيدات الحشرية ومبيدات القوارض في المجموعتين (2و3) بينما المبيدات الفطرية ومبيدات الأدغال في المجموعتين (4و5) ولا توجد مبيدات كيماوية مسجلة أو سمح باستخدامها تقع ضمن المجموعة (1).