المبيدات الكيماوية في وقاية النبات-الفصل الثاني-الجزء الثالث

ثالثا : القتل الكيماوي :

في هذا النوع من القتل تتخصص المادة الكيماوية كالمبيدات في تأثيرها على نسيج معين مركب حيوي أو تفاعل مضر في جسم الكائن الحي مما يؤدي إلى الإخلال في إحدى الفعاليات الحيوية الضرورية لبقاء الكائن كتفاعل المبيدات العضوية الفسفورية في الأنسجة العصبية مع أنزيم (acetyl cholinesterase) المهم في نقل الأوامر العصبية (impulses) وينتج عن إيقاف عمل هذا الأنزيم قتل الكائن الحي
يعبر عن مجموع التأثيرات التي تحصل للكائن الحي عند استعمال مبيد كيميائي عليه بمصطلحين هما :
• طريقة التأثير mode of action
وهو جميع العمليات ابتداء من دخول المبيد الكيماوي إلى البيئة وانتهاء بموت الكائن الحي والتي تتضمن امتصاصه وانتقاله في النبات ونفاذة إلى جسم الكائن وعملية الميتابولزم التي تجري داخل أنسجة الكائن وأعراض التسمم وغيرها .
• ميكانزم التأثير السام mechanism of toxic action
هو التلف البيوكيميائي أو البيوفيزيائي (primary biochemical or biophysical lesion ) للمبيد الكيماوي والذي يسبب قتل الكائن الحي .
وتعد الدارسات المتعلقة بميكانزم التأثير السام للمبيد الكيميائي وتعين المادة الحساسة الأولية لفعل المبيد (primary sit of action) مهمة صعبة بنفس الوقت وترجع صعوبة هذه الدارسات للتداخل التفاعلات والفعاليات الحيوية في أنسجة الكائن لحي مما يتطلب تتبعا دقيقا للمادة السامة داخل النسيج الحي وتقيم تأثيرها على التفاعلات الحيوية المختلفة مما يؤكد هذه الحقيقة هو أن معظم ميكانزم التأثير السام لمعظم المبيدات الكيماوية ومن ضمنها مبيد DDT الذي استخدم لمكافحة الآفات منذ أربعين عام مازال مجهول .
ومن الخطوات المتبعة لدراسة ميكانوم التأثير السام للمادة السامة ما يلي :
1- تتميز أعراض التسمم و قد يستدل من أعراض لتسمم التي تظهر على الكائن الحي بعد تعرضه للمادة السامة على الأجهزة والأنسجة المتأثرة بفعل المادة فمثلا تدل الإرتجافات أو الشلل التي تحدثها المادة السامة على تأثيرها على الجهاز العصبي كذلك يدل اصفرا النبات بعد معاملة بمبيد الأدغال على تأثيره على البلاستيدات الخضراء (Chloroplast) وان هناك خلل في صناعة مادة الكلوروفيل في حين يدل اللون الأحمر في أوراق النبات على وجود مادة الانثوسيانين مما يدل على أن المبيد قد سبب خلل في عملية أو نقل السكريات في النبات وهكذا .
2- تحديد المكان الذي تتجمع فيه المادة السامة في أنسجة الكائن الحي المختلفة باستخدام طرق تحليل دقيقة كاستخدام المبيدات المعلمة بالكربون 14 أو فسفور 32 ونتيجة لاختلاف الأنسجة المختلفة لتركيز معين من المادة السامة فان وجودها بتركيز عالي في نسيج أو جهاز لا يعني أن ميكاتزم المبيد ينحصر هناك لان المادة السامة قد تؤثر في التركيز الواطئة على نسيج أخر لحساسيته العالية .فمثلا يمكن عزل مبيد DDT عند إعطائه للحيوان من أجهزة مختلفة كالكبد والكلية والجهاز العصبي و بتراكيز عالية ولكن وجد إن هناك علاقة وثيقة بين تراكيز هذا المبيد في أنسجة العصبية وظهور أعراض التسمم .
3- أجراء بعض الدراسات لتوضيح العلاقة بين تركيز المادة السامة والوقت اللازم لظهور الأعراض وتعين التركيز الذي يسبب ظهور الأعراض وبنفس الوقت يمكن للكائن الحي إلى الرجوع إلى الحالة الطبيعية إن هذه الدراسات توضح فيما إذا كان هناك علاقة بين ميتابولزم المادة السامة وتراكيز التي يمكن للكائن الحي أن يتخلص منه نتيجة التحطيم الذي يجري في الأنسجة الحية بفعل الأنزيمات .
4- عمل مستخلص خام من الأنسجة المتأثرة للكائنات الحية المعاملة بالمادة السامة ودراسة تأثير التركيزات المختلفة على كمية بعض المركبات الكيميائية الحيوية ونشاط الأنزيمات التي يحتويها المستخلص كذلك يجب تحديد الخطوات المتأثرة في سلسلة التفاعلات الحيوية فمثلا إذا كان هناك تأثير على عملية التركيب الضوئي فيجب تحديد فيما إذا كان التأثير على تفاعلات الضوء أو تفاعلات الظلام وإذا كان التأثير على عملية التنفس فيجب تحديد المادة على دورة مركب (kreb cycle) أو على عملية التخمر (glycolysis) وغيرها

5- تنقية الأنزيم أو المادة الكيماوية المتأثرة ودراسة تأثير التركيز المختلفة من المادة السامة عليها ومقارنة ذلك بالنتائج التي تم الحصول عليها بالخطوات السابقة وإذا تطابقت النتائج التي تم أخذها من الكائن الحي المعامل بالمادة السامة (in vivo) وتلك المجرات على الأنسجة والمستخلصات المعزولة منة (in vitro) فعندئذ يمكن التوصل لتحديد ميكانزم التأثير السام للمادة المدروسة وفي كثير من الأحيان تستخدم مادة سامه قياسية ذات ميكانزم معروف لمقارنة تأثيرها مع المادة المراد دراستها .
ويمكن حصر ميكانزم التأثير السام للمبيدات الكيماوية بالطرق العامة التالية :
1- منع إنتاج الطاقة (ATP production )
والتي تقع تفاعلاتها في السايتوبلازم والمايتوكندريا كما في حالة مبيد خماسي كلور الفينول (pentachlorophenol) الفعال ضد فطريات ونباتات الأدغال .
2- التأثير على الأنزيمات الحيوية .
كتأثير المبيدات الفسفورية الحشرية على أنزيم (cholinesterase acetyl) الذي يلعب دورا مهما في نقل الأوامر العصبية .
3- التأثير على الصناعة الحيوية لبعض المركبات الأساسية في أنسجة الكائن الحي .
كالقواعد النيتروجينية (purine and pyrimidine) والبروتينات والحوامض النووية (DNA &DNA) إن التأثير على ميتابولزم هذه المركبات من قبل عدد كبير من المبيدات الفطرية ومبيدات الأدغال يؤدي إلى قتل الكائن الحي .
4- الإخلال بتركيب الخلية
عن طريق التأثير على نفاذية الأغشية مما يؤدي إلى انسياب محتوياتها وموت الكائن الحي كما في حالة كثير من المبيدات الفطرية والأدغال.
5- إن عددا كبيرا من المبيدات الادغال تقتل النبات نتيجة لمنع عملية التركيب الضوئي أو منع عملية تثبيت غاز ثاني اوكسيد الكربون لصناعة السكريات .

امتصاص وانتقال المبيدات الكيماوية

تسلك المبيدات الكيماوية عند استعمالها على النباتات سواء بالرش أو التعفير إحدى طرق ثلاث :

• إما أن تبقى معظم الكمية فوق سطح الأوراق (ولا ينفذ منها إلا كمية ضئيلة إلى داخل النبات ) ويعمل المبيد في هذه الحالة على وقاية النبات من الإصابة بالحشرات أو الوقاية من الإصابة بالطفيليات الفطرية الخارجية (ECTOPHYTE) ويسمى المبيد في هذه الحالة مبيدا وقائيا ( protectant pesticides)
• وان تكون مبيدات الإبادة (pesticides eradicate) حيث يكون لها في هذه الحالة القابلية على نفاذ إلى داخل الأجزاء المعاملة ويمكنها أن تقتل الحشرة التي تتغذى على هذه الأجزاء بالتأثير المعدي أو عن طريق الملامسة وكذلك يمكنها أن تستأصل الإصابة الفطرية للطفيليات الداخلية (endophyte) .
• أما الحالة الثالثة فهي المبيدات التي يمكنها النفاذ داخل أنسجة النبات ثم الانتقال إلى مختلف الأجزاء الأخرى بكميات كافية لقتل الآفة ووقاية النبات وخاصة النموات الحديثة من الإصابات الجديدة فتسمى بالمبيدات الجهازية (systemic pesticides )

وتتوقف حركة المبيد ونفاذه خلال غشاء الكيوتكل أساسا على قابلية للذوبان في الماء وذلك لان هذا الغشاء يتكون من مادة الكيوتين (cutin) لنفاذة للماء والتي تنتشر فيها صفائح شمعية تعمل على اختزال الماء المفقود ويحتوي الكيوتكل في الجذور على مادة السوبرين (suberin) بدلا من الكيوتين الموجودة في الأوراق ولكنها أيضا نفاذة للماء ويمكن للمبيد أيضا أن ينفذ عن طريق الثغور ويكون سريعا مقارنتا بالنفاذ خلال طبقة الكيوتكل كذلك تتوقف حركة المبيد الكيماوي في الأوعية الناقلة للخشب والتي تسمى (apoplastic movement) على قابليته للذوبان في الماء وتزداد حركة المبيد بزيادة عملية النتح .
• وتكون حركة المبيد في الأوعية الناقلة إلى الأعلى فقط ولا تحتاج إلى طاقة ولا يتأثر انسياب المبيدات المتعادلة أو الحامضية في هذه الأوعية أما المبيدات القاعدية فقد تمتص من خلال جدران الخشب السالبة الشحنة .
• ويتراكم المبيد المنتقل أو نواتج نحلله في أطراف الأوراق في النباتات الشبكية التعرق وفي قمة الأوراق بالنسبة للنباتات المتوازية التعرق ولا يمكن للمركب أو للمركبات التي تنتقل بهذا الطريق من الرجوع إلى أسفل النبات وذلك لتحركها إلى الأعلى فقط .
• أما الحركة في أنسجة اللحاء والتي تسمى (symplastic movement) فتعتمد على حركة المواد الغذائية المصنعة في النبات والتي يتم انتقال المبيد الكيماوي معها وغالبا ما يحتاج نقل المبيد إلى طاقة تصرف من قبل النبات .
• ويمكن للمبيد الكيماوي الذي ينقل عن طريق اللحاء بالحركة إلى الأسفل أو الأعلى كما يمكنه الدوران في النبات وقد يتسرب قسم ضئيل منه عن طريق الجذور وان كفاءة المبيد المنتقل بطرق اللحاء تفوق كفاءة المبيد المنتقل عن طريق الخشب وذلك لقدرته على الانتقال إلى جميع الأجزاء النبات بكميات كافية لقتل الآفة أينما وجدت .

العوامل التي تؤثر على امتصاص وانتقال المبيدات الكيماوية في النبات

1- العوامل المتعلقة بالنبات :
تختلف عملية امتصاص وانتقال المبيد الكيماوي باختلاف النبات وذلك لاختلافات تركيب الأوراق والجذور والسيقان وان طبقة الكيوتكل السطحية التي تغطي غشاء الكيوتكل قد تعرقل نفاذ المركبات القطبية
( المركبات القطبية : هي المركبات الذائبة في الماء وتتأين فيه إلى ايونات وكايتونات ويعتبر الجزء القطبي في جزيء المبيد ضروري لإحداث القتل ما الجزء غير القطبي فضروري لنفاذ المبيد وانتقاله خلال الحواجز الدهنيه ) ويكون اخترقها لهذه الطبقة بطيء جدا مقارنة بالمبيدات غير القطبية من ناحية الأخرى قد يتجمع المبيد غير القطبي كما في حالة المبيدات التابعة للهيدروكاربونات المكلوره في الطبقة الشمعية السطحية ولا يتحرك منها إلى الطبقات الداخلية إلا ببطء شديد .
ويكون المركب الحاوي على مجاميع قطبية وأخرى غير قطبية سريع الحركة في أنسجة النبات وذلك لقدرته على اختراق الحواجز المائية والزيتية .
ومن ناحية أخرى تعتبر قابلية المبيد على الذوبان في الماء ومن متطلبات عملية انتقاله في النبات لذلك نجد إن معظم المبيدات الجهازية ذات ذوبان عال نسبيا مقارنة بالمبيدات الأخرى ويختلف انتقال المبيدات الكيماوية باختلاف عمر النبات لاختلافات الفسلجية وتركيبية .
2- العوامل المتعلقة بالمبيد الكيماوي
تعتمد عملية امتصاص وانتقال المبيد في النبات على الخواص الكيماوية والفيزيائية للمبيد وتلعب قطبية المركب دورا أساسي في التحرك في النبات ففي حالة المبيدات غير القطبية القابلة للذوبان في الدهون فان تحركها يكون قاصرا على أوعية اللحاء أثناء انتقالها في الأوراق إلى بقية أجزاء النبات وتتركز في مواقع التصنيع الغذائي وبهذا تكون أفضل وسيلة باستخدامها رشا فوق النموات الخضرية .
أما المبيدات القطبية الذائبة في الماء فإنها غير قادرة على دخول أوعية اللحاء وتبقى في مناطق بين الخلايا ويكون أفضل استخدام لها هو معاملة التربة حيث يدخل المبيد عن طريق المجموع الجذري وينتقل بسرعة إلى الأجزاء الخضرية الحديثة مما يدل على عدم انتقاله عبر اللحاء مع المواد الغذائية المصنعة وتمتاز المبيدات الجهازية ذات القطبية المتوسطة بقدرتها على الحركة الحرة عبر خلايا النسيج الوسطي للورقة وتنقل إلى أوعية اللحاء ثم أوعية الخشب وبذلك يمكنها الانتقال في جميع أنسجة النبات بسبب احتوائها على مجاميع قطبية وأخرى غير قطبية وبذلك يكون معامل التوزيع مناسب بين الماء والمواد الدهنية ويمكنها اختراق هذه الحواجز بكفاءة عالية وتعمد على امتصاص المبيد على طريقة المعاملة حيث تزداد عند وضع المبيد بشكل طبقة خفيفة على السطح المعامل وتقل كلما تجمعت المادة بشكل بلورات عليه
3- العوامل المتعلقة بالبيئة
تؤثر عوامل المناخ المختلفة من حرارة و أوكسجين وضوء على الأعمال الحيوية للنبات ونتيجة لذلك تتأثر عملية وامتصاص وانتقال المبيد الكيميائي ولقد وجد أن امتصاص المبيد من الجذور ونقله إلى الأجزاء الخضرية يزداد بزيادة بمعدل عملية النتح وخاصة في حالة المبيدات القطبية التي تنتقل بالأوعية الخشبية وتؤثر درجة الحموضة(PH) على نفاذ وانتقال المبيدات الكيميائي خلال النموات الخضرية وخاصة الحامضية والقاعدية حيث يزداد امتصاص المبيدات الحامضية كلما انخفضت قيمة PH لان ذلك يساعد على جعل الجزيئات في اقل نشاط قطبي ويهيئ لها فرصة النفاذ وعلى العكس بالنسبة للمبيدات القاعدية وتساعد المواد الناشرة ذات النشاط السطحي سواء كانت أيونية أو كايتونية على نفاذ الجزيئات المبيد من خلال الأوراق عن طريق تأثيرها على PH في البيئة كذلك يؤثر وجود بعض الكاتيونات مثل البوتاسيوم في عملية امتصاص وانتقال المبيدات ولقد وجد عدد من الباحثين أن هناك علاقة وثيقة بين امتصاص وانتقال المبيدات الكيماوية في النباتات وتوفر العناصر الغذائية الكبرى والدقيقة في الوسط الذي ينمو فيه النبات

أنواع المبيدات الجهازية

بشكل عام يمكن تقسيم المبيدات الجهازية حسب نسيج النبات التي تنتقل فيه إلى :
• مبيدات لحائية(Symplastic )
• مبيدات خشبية (apoplastic)

ويمكن تقسيمها على أساس تحللها إلى الأقسام التالية :
1- لمبيدات الجهازية الثابتة stable
وهي المركبات التي لا يحصل عليها أي تغير وتبقى ثابتة داخل الأنسجة النبات دون تحلل.
ولا يوجد مبيد كيماوي عضوي يستخدم في الوقت الحاضر بهذه المواصفات ويمكن القول أن عنصر السلينيوم selenium الشبيه بالكبريت من العناصر الجهازية الثابتة
2- المبيدات الجهازية القابلة للتحلل endolytic
وهي المبيدات الجهازية لتي تدخل لنبات وتكون فعالة بشكلها الأول ضد الآفة إلى تتحلل إلى مواد غير سامة من قبل النبات .
مثل مبيد فوسدرن phosdrin ومبيد شرادان schradan
3- المبيدات الجهازية القابلة للتنشيط endomatetoxic
وهي المبيدات الجهازية التي تدخل النبات في شكلها الأول ثم تتحول الى مركبات أكثر سمية للآفة داخل أنسجة النبات بتأثير الأنزيمات داخل النبات .
مثل مبيد سستوكس systox





طرق دراسة النشاط الجهازي للمبيد الكيميائي

هنالك طرق عديدة يمكن إتباعها لقدير النشاط الجهازي للمبيد الكيماوي كما ونوعا وذلك حسب الهدف المحدد في الدراسة وتعتمد على إمكانية المتوفرة للبحث من هذه الطرق .
أولا: طريقة الاختبار الحيوي bioassay
يمكن قياس النشاط الجهازي للمبيد عن طريق معاملة جزء من النبات خاصة الأوراق بعد مضي فترة لا تتعدى 24 ساعة يمكن للمبيد إن ينفذ وينتقل إلى أجزاء النبات بعدها يتم ازلة الورق أو الجزء المعامل ويوضع على النبات آفة حساسة لفعل المبيد وتقدر نسبة القتل في مناطق فوق وتحت المعاملة كذلك يمكن اخذ أوراق من مناطق بعيدة عن أوراق المنطقة المعاملة وتوضع عليها الآفة للتغذية وتسجل نسبة الوفيات وبهذه الطريقة يمكن معرفة فيما إذا كان للمبيد نشاط جهازي عن طريق انتقاله إلى الأوراق غير المعاملة وتاثيرة على الآفة
ثانيا : دراسة اعرض التسمم التي تظهر على النبات phytotoxicity
يمكن دراسة النشاط الجهازي للمبيد خاصة مبيدات نباتات الأدغال عن طريق متابعة أعراض التسمم التي تظهر على النباتات حيث تدل أعراض التسمم كاصفرار أو احتراق الأوراق البعيدة عن مناطق المعاملة على تحرك المبيد جهازيا
ثالثا : طريقة تحليل مستخلص النبات
يمكن تقدير الكميات التي امتصت وانتقلت من المبيد الكيماوي في أجزاء النبات المختلفة حيث يعامل جزء من النبات بالمبيد الكيماوي وبعد فترة تتراوح بين 12 -24 ساعة يأخذ النبات المعامل وتغسل الكمية الموجودة على سطح الورقة أو الجزء المعامل بمذيب عضوي ثم أجزاء النبات إلى أوراق وسيقان وجذور حسب الهدف من الدراسة ثم تستخلص المادة السامة ونواتج تمثيلها بمبيد عضوي ملائم من الأجزاء المختلفة وتقدر الكمية لمستخلصة باستخدام التقييم الحيوي وذلك بمعاملة الآفة الحساسة بالمستخلص في حالة عدم توفر الأجهزة وبمكن استخدام طرق الفصل الكروماتوغرافي في حالة توافر الأجهزة حيث يمكن تقدير الكمية من المادة السامة في لمستخلص بدقة إضافة إلى انه يمكن التعرف على نواتج تمثيل المادة السامة فيه ومن الأجهزة الشائعة الاستخدام في هذا المجال جهازي الكروماتوغرافي الغازي gas chromatography وجهازي الكروماتوغرافي بالصفائح الرقيقة thin layer chromatography
رابعا : طريقة استخدام المبيدات المعلمة بالعناصر لمشعة radio active tracers
يمكن متابعة تحرك المبيد الكيماوي في النباتات عند استخدام المبيد المعلم بالكربون 14 أو الفسفور 32 أو غيرها من العناصر المشعة بعد فترة من معاملة النبات في بعض اجزائة بالمبيد المعلم يأخذ النبات ويثبت على صفيحة ورقية سميكة ويوضع فوقه صفيحة أشعة سينية film x ray في مكبس ويترك في غرفة مظلمة لمدة تتراوح 12 ساعة وسبع أيام معتمد على تركيز المادة المشعة وبعد انتهاء الفترة المحددة تحمض وتغسل صفيحة الأشعة السينية فيظهر انتقال المبيد الكيماوي من منطقة المعاملة إلى المناطق الأخرى في النبات بوضوح وتسمى هذه الطريقة الاتوريدوغرافي autoradiography وكذلك يمكن تقدير الكميات الممتصة أو المنتقلة من المبيد الكيماوي بشكل دقيق عن طريق استخلاص المادة السامة المعلمة بمذيب عضوي ث حرق العينة في دوارق حرق زجاجية خاصة combustion flasks وتقاس كمية الكربون 14 الكلية في جهاز قياس الإشعاع liquid scintillation