Індустрія нанотехнологій

У 2004 році світові інвестиції в сферу розробки нанотехнологій майже подвоїлися в порівнянні з 2003 роком і досягли $ 10 млрд. На частку приватних донорів — корпорацій і фондів — довелося приблизно $ 6.6 млрд інвестицій, на частку державних структур — близько $ 3.3 млрд. Світовими лідерами за загальним обсягом капіталовкладень у цій сфері стали Японія і США. Японія збільшила витрати на розробку нових нанотехнологій на 126% в порівнянні з 2003 роком (загальний обсяг інвестицій склав $ 4 млрд.), США — на 122% ($ 3.4 млрд.).

Ставлення суспільства до нанотехнологій

Прогрес в області нанотехнологій викликав певний суспільний резонанс. Ставлення суспільства до нанотехнологій вивчалося ВЦВГД та європейської службою «Євробарометр». Ряд дослідників вказують на те, що негативне ставлення до нанотехнології у неспеціалістів може бути пов'язано з релігійністю, а також з-за побоювань, пов'язаних з токсичністю наноматеріалів. Особливо це актуально для широко розрекламованого колоїдного срібла, властивості і безпека якого знаходяться під великим питанням.

Біотехноло́гія (Βιοτεχνολογία, від грец. bios — життя, techne — мистецтво, майстерність і logos — слово, навчання) — використання живих організмів і біологічних процесів у виробництві. Біотехнологія — міждисциплінарна галузь, що виникла на стику біологічних, хімічних і технічних наук. З розвитком біотехнології пов'язують вирішення глобальних проблем людства — ліквідацію недостачі продовольства, енергії, мінеральних ресурсів, поліпшення стану охорони здоров'я і якості навколишнього середовища.

Метод

Біологічний метод полягає у використанні для захисту рослин від шкідливих організмів їх природних ворогів (хижаків, паразитів, гербофагів, антагоністів), продуктів їх життєдіяльності (антибіотиків, феромонів, ювеноїдів, біологічно активних речовин) та ентомопатогенних мікроорганізмів з метою зменшення їх чисельності та шкодочинності і створення сприятливих умов для діяльності корисних видів у агробіоценозах, тобто застосування «живого проти живого». Позитивним фактором у застосуванні біологічного методу є його екологічність. Біологічні засоби можна використовувати без обмеження кратності застосування, в той час як кількість обробок рослин хімічними пестицидами суворо регламентована. Біологічний метод захисту рослин — сучасна фундаментальна прикладна галузь знань, головною метою якої є отримання високоякісної екологічної продукції і збереження природного різноманіття сільськогосподарських культур. Біологічний захист рослин ґрунтується на системному підході, комплексній реалізації двох основних напрямків: збереження і сприяння діяльності природних популяцій корисних видів (ентомофагів, мікроорганізмів), самозахисту культурних рослин в агробіоценозах та поновлення агробіоценозів корисними видами, яких в них не вистачає або тих, які відсутні. Принциповою відміною біологічного методу захисту рослин від будь-якого іншого є використання саме першого напрямку, який здійснюють, застосовуючи біологічні препарати, способами сезонної колонізації, інтродукції та акліматизації зоофагів і мікроорганізмів. Розмноженню і ефективності діяльності корисних видів сприяють агробіотехнічні заходи, та деякі способи обробітку ґрунту за допомогою яких можна створювати сприятливі умови для життєдіяльності зоофагів. Безвідвальна оранка бурячищ призводить до накопичення ценокрепіса — паразита бурякового довгоносика. Створення умов для додаткового живлення дорослих комах підсилює діяльність зоофагів. Підсів нектароносів поряд з посівами сільськогосподарських культур і створення квітучого конвеєра (фацелії, віки, рапсу, гірчиці, гречки тощо) сприяють накопиченню для додаткового живлення і збільшенню чисельності анафеса — паразита п'явиць і щитоносок, мух дзюрчалок, золотоочок хижаків попелиць, ускакни паразита горохової зернівки, апантелесів, птеромалюса, ернестії паразитів лускокрилих на капусті. Додаткове живлення нектаром і пилком продовжує життя і збільшує плодючість багатьох зоофагів. Важливим агротехнічним заходом є вирощування стійких до шкідливих організмів сортів культурних рослин, що сприяє формуванню слабожиттєздатних популяцій шкідників. Кожен з основних засобів біологічного методу (застосування зоофагів, корисних в захисті рослин мікроорганізмів) має свої особливості і виявляє ефективність у відповідних умовах. Ці засоби не виключають, а доповнюють один одного. Нині особливу увагу приділяють пошуку шляхів спільного застосування біологічного захисту з іншими методами в інтегрованих системах захисту рослин від шкідливих організмів. Основним завданням даного методу є вивчення умов, які визначають ефективність природних ворогів шкідливих організмів і розробка способів регулювання їх чисельності і взаємовідносин з популяціями шкідливих організмів. До природних ворогів комах належать ентомофаги (хижаки і паразити) та хвороботворні (ентомопатогенні) мікроорганізми. До останніх належать збудники вірусних, бактеріальних, грибних, протозойних і нематодних (паразитичні види круглих червів) захворювань. Найчисельніші ентомофаги серед комах, павуків, кліщів. Значну користь у знищенні шкідників приносять хребетні тварини — комахоїдні птахи, риби, плазуни і ссавці. Ефективні хижаки належать до ряду твердокрилих, багато видів, що застосовуються для захисту рослин від шкідників, належать до родини кокцинелід або сонечок, які живляться попелицями, листокрутками, білокрилками, кліщами-фітофагами. Велику корисну роль в агробіоценозах відіграють хижі жужелиці, що живляться комахами, котрі мешкають у ґрунті, а саме: гусеницями підгризаючих і листогризучих совок, лучного і стеблового метеликів, дротяниками та несправжньодротяниками. Деякі хижаки мешкають на рослинах (красотіл великий) і знищують гусінь непарного кільчастого шовкопряда. Кримська жужелиця знищує шкідливих слимаків у садах і лісах Криму, червононога жужелиця живиться личинками і лялечками колорадського жука. Часто темп розмноження попелиць, листоблішок, кліщів стримують хижі личинки мух сирфід, галиць, сітчатокрилі, трипси та клопи. Ентомофаги мешкають у різноманітних екологічних умовах і тому відзначаються різними способами життя. Хижаки відкладають яйця в колонії попелиць, листоблішок, кокцид, кліщів або в середовище, що їх оточує. Одні живляться тільки у фазі личинки (мухи сирфіди, галиці, золотоочка звичайна), чи в дорослій фазі (скорпіонові мухи, мурашки, багато видів ос), інші — в дорослій фазі і фазі личинки (трипси, клопи, більшість сітчастокрилих, кокцинеліди, жужелиці, мухи ктирі тощо). Багато факультативних хижаків серед клопів (макролофус, подізус) Більшість ефективних хижаків серед кліщів належать до ряду паразитоформних і акаріформних. Найбільш вивчені і ефективні паразитоморфні кліщі родини фітосеїд, акаріморфні аністиди, хейлетиди, стігмеїди. Основними способами застосування ентомофагів і акаріфагів проти шкідників є: сезонна колонізація, інтродукція і акліматизація, внутрішньоареальне переселення, створення умов для їх розмноження. Сезонна колонізація передбачає штучне масове розведення і випуск ентомофагів в природу. В популяціях ентомофаги часто знаходяться в незначній кількості і самостійно не можуть стримувати розмноження шкідників. Масовий випуск комах здійснюється на початку фази, яка ушкоджується ентомофагом, в подальшому передбачається що вони будуть розмножуватись самостійно. Спосіб сезонної колонізації передбачає застосування видів роду трихограма, які використовуються проти підгризаючих, листогризучих совок, біланів, молей, листокруток тощо, та паразитів тепличної білокрилки енкарзію, дракона — паразита бавовняної совки, стеблового метелика, хойою — паразита американського білого метелика тощо. Використовують і хижаків — криптолемуса проти червеців, фітосейулюса проти павутинного кліща, хижу галицю афідимізу для знищення попелиць в захищеному ґрунті тощо. Інтродукція і акліматизація застосовуються проти карантинних шкідників, які мають обмежене розповсюдження в країні. Природні вороги обмежують розмноження шкідника на його батьківщині, а в новому географічному районі вони відсутні. Ефективних зоофагів і мікроорганізмів для завезення і акліматизації знаходять на батьківщині шкідливого організму і переселяють у нові райони. Найкращі результати отримують при завезенні вузькоспеціалізованих видів, які пристосовані до існування за рахунок одного шкідника, хвороби, бур'яну. Успішним було використання афелінуса проти кров'яної попелиці, родолії проти австралійського жолобчастого червиця, гриба ашерсонії проти цитрусової білокрилки. Внутрішньоареальне переселення полягає у переселенні ефективних, частіше спеціалізованих, природних ворогів із старих вогнищ, де чисельність шкідливих організмів знижується, у нові, які виникають в інших частинах ареалу виду, де ці вороги відсутні або ще не накопичилися. Мікроорганізми, які ушкоджують шкідливі види, для захисту рослин застосовуються у формі біологічних препаратів. Більшість біологічних бактеріальних препаратів створено на основі кристалоутворюючих бактерій групи Bacillus thuringiensis Berl., які утворюють спори і кристали, здатні розчинятися у кишечнику комах, куди вони потрапляють із кормом. У боротьбі з лускокрилими шкідниками сільськогосподарських культур і і лісу застосовуються такі препарати як лепідоцид, дендробацилін, гомелін, бітоксибацилін, наводор, астур, ентобактерін тощо. Препарат гаупсин, створений на основі неспорової бактерії Pseudomonas aureophaciens, використовується проти гусені яблуневої плодожерки і парші, борошнистої роси, плодової гнилі на яблуні і ґрунті. Для захисту від гризунів (полівок, мишей, щурів) дозволено використання наземним способом бактороденцида, зернового і амінокісткового, основою якого є бактерія Salmonella enteritidis. Грибні препарати містять спори ентомопатогенних грибів, що належать до недосконалих. Препарат боверин (концентрат БЛ і сухий порошок) використовується проти колорадського жука, гусені яблуневої плодожерки, оранжерейної білокрилки, на ефіроолійних культурах; вертицилін зерновий — проти оранжерейної білокрилки на огірках закритого ґрунту; пециломін — проти гусені плодожерок; метаризин — проти твердокрилих (бурякового і люцернового довгоносиків, дротяників); мікоафідин і мікоафідин Т — проти горохової та інших попелиць; нематофагін — проти галових нематод на овочевих культурах закритого ґрунту. Вірусні біологічні препарати (вірини) виготовляються на основі вірусів поліедрозу і гранульозу, які найчастіше уражують лускокрилих. Зараз рекомендовані для застосування рідкий препарат вірин-НШ проти шовкопряда-недопарки, вірин-КШ проти кільчастого шовкопряда в садах і плодозахисних смугах, вірин-КС проти гусені 1-2 віку капустяної совки на капусті і інших овочевих культурах, вірин-ОС (вірус гранульозу з домішкою вірусу поліедрозу озимої совки) на овочевих і баштанних культурах проти гусені 1-2 віку озимої совки, вірин-ГЯП на основі вірусу гранульозу яблуневої плодожерки (застосовується проти гусені, що відродилася), вірин АБМ. В живих системах на всіх рівнях організації поширеним способом передачі інформації є хімічна комунікація. Останнім часом велика увага приділяється розробці і застосуванню біологічно активних речовин, які забезпечують взаємовідносини між живими організмами в біоценозах, їх ріст і розвиток. Основною групою біологічно активних речовин є феромони. Феромони — хімічні речовини, які виробляють і виділяють в довкілля комахи. Ці речовини викликають відповідні поведінкові або фізіологічні реакції. Існують різні групи феромонів — статеві, агрегаційні, слідові тощо. Найбільшого поширення у практиці захисту рослин набули статеві феромони, які найчастіше виділяють самки для приваблювання самців. Найбільш вивченими є феромони лускокрилих, жорсткокрилих, клопів, сітчастокрилих, термітів. На основі визначення структури природних феромонів комах створені їх синтетичні аналоги. Статеві феромони використовуються для виявлення і визначення зони поширення шкідників, для сигналізації строків застосування захисних заходів, визначення щільності популяцій шкідників, а також для захисту посівів шляхом масового відлову самців («самцевого вакууму») і дезорієнтації, приваблення самців при хімічній стерилізації. Феромонні пастки слід виставляти за 7-10 днів до початку льоту імаго і щоденно оглядати. Після відлову перших самців огляд пасток, підрахунок і збір комах проводять кожні 5-7 днів. Капсули міняють через 30-35, клейові вкладки — через 10-15 днів. Масовий відлов шкідників проводиться за допомогою великої кількості пасток (від 10-30 до 100 і більше на 1 га). Спосіб дезорієнтації комах передбачає насичення площі високими концентраціями синтетичного феромону і порушення феромонної комунікації між самцями та самками. В результаті неспарені самки відкладають незапліднені яйця, що й зумовлює зниження чисельності виду. Встановлено, що процесу метаморфозу, линьки, розмноження і діапаузи комах регулюють гормони. Найбільш вивченими є ювенільний (личинковий), екдизон (линочний) і мозковий. Гормони були синтезовані і отримані як хімічні сполуки, що за структурою відрізняються від природних, але імітують їх біологічну активність — виконують роль регуляторів росту і розвитку комах. В захисті рослин практичного застосування набули інгібітори синтезу хитину і ювеноїди. Гормональні препарати за своєю дією значно відрізняються від традиційних інсектицидів. Вони не токсичні, але зумовлюють порушення ембріонального розвитку, метаморфозу, викликають стерилізацію. Інгібітори хітину порушують формування кутикули під час линьки. Ювеноїди викликають загибель при завершенні личинкового або лялечкового розвитку, є інгібіторами синтезу хитину при черговій линці. До застосування в практиці захисту рослин дозволені такі регулятори росту і розвитку комах: ювеноїди альтозид, кабат, майнекс, інстар, інсегар; інгібітори синтезу хитину димілін, алсистин, андалін, аплауд, ЕЙМ, сонет, номолт, каскад. Біологічний метод боротьби з хворобами рослин полягає у використанні існуючих у природі явищ надпаразитизму, антибіозу, тобто антагоністичних відносин між організмами, які розвиваються на рослинах і в ґрунті. В наш час найбільша увага приділяється вивченню і використанню антагоністів і продуктів їх життєдіяльності — антибіотиків. Як антагоністи багатьох фітопатогенів добре вивчені і застосовуються гриби роду Trichoderma. Вони поширені в ґрунтах різних типів і продукують антибіотики — гліотоксин, віридин, триходермін, соцукацилін, аламецин тощо, які мають антибактеріальні і антигрибні властивості. На основі цих збудників створено препарат триходермін — БЛ. Проти борошнистої роси огірка в захищеному ґрунті пропонується препарат бактофіт на основі бактерії Bacillus subtilis. Важлива роль у біологічному захисті рослин від хвороб відведена мікрофільним грибам — над паразитам (роду Ampelomyces, Trichothecium). Незавершений гриб Trichothecium roseum Lin утворює антибіотик трихотецин, який пригнічує розвиток і ріст багатьох грибів — збудників борошнистої роси огірків, моніліозу тощо. На його основі створений біологічний препарат трихотецин. Фітобактеріоміцин (ФБМ), продукт життєдіяльності Actinomyces lavendulae, рекомендований проти бактеріозів квасолі, кореневих гнилей пшениці, коренеїда цукрових буряків, слизового та судинного бактеріозу капусти. Біологічний метод боротьби з бур'янами вперше було застосовано проти чагарника лантани на Гавайських островах червеця Orthezia insignis Pung. В Україні біологічний захист застосовується проти паразитичної безхлорофільної рослини вовчка, яка уражує понад 120 видів культурних рослин, а найбільше соняшник. Серед організмів, які зменшують чисельність вовчка, найактивнішою є муха фітоміза. Нині великого значення набуває боротьба з амброзією полинолистою, яка поширюється в Україні на орних землях, пасовищах, луках, узбіччях доріг. В 1978 році проти неї був використаний інтродукований з Північної Америки амброзієвий листоїд. В цьому напрямку була проведена велика робота вченими інституту зоології АН РФ. Генетичний метод боротьби з шкідливими організмами був розроблений і запропонований А. С. Серебровським (1938, 1950). Цей метод передбачає насичення природної популяції шкідника генетично неповноцінними особинами того ж виду. Самки природної популяції, спаровуючись з такими особинами, відкладають нежиттєздатні яйця, не дають потомства, відбувається самознищення шкідника. Генетичний метод здійснюється способами променевої і хімічної стерилізації. Спосіб променевої стерилізації передбачає масове розведення шкідників, опромінення їх (гамма-променями, рентгенівськими променями) і наступний випуск в плодові насадження, посіви сільськогосподарських культур. У опромінених особинах виникають пошкодження хромосомного апарату. При хімічній стерилізації у якості стерилізаторів використовуються хімічні речовини, які належать до алкилючих сполучень, антиметаболітів і антибіотиків. Перші викликають статеву стерильність самок і самців, антиметаболіти обумовлюють стерильність самок. Генетичний метод боротьби був застосований у 1954 році проти сірої м'ясної мухи на острові Кюрасао, яка наносить великої шкоди тваринництву. Випуск стерилізованих особин був успішним. Генетичному методу боротьби притаманна вибірковість, його застосування не зв'язане з негативним впливом на довкілля і не сприяє з'явленню стійкості до факторів стерилізації.