Plaguicidas (Segunda Parte)

Autor: Adolfo Girón / Unidad de Química y Ambiente. Centro de Tecnología de los Materiales (CTM). FIIIDT.

 

4.1.- Efectos de los plaguicidas en el recurso agua.

Las distintas categorías de plaguicidas tienen diferentes tipos de repercusión en los organismos vivos, por lo que es difícil hacer afirmaciones generales. Aunque los plaguicidas tienen sin duda efectos en la superficie terrestre, el principal daño ecológico es el agua contaminada producto de las escorrentías que contienen plaguicidas. Los mecanismos involucrados más importantes son: la bioconcentración y la bioampliación (Ongley, 1997)

Bioconcentración: es el movimiento de una sustancia química desde el medio circundante hasta el interior de un organismo. El principal «sumidero» de algunos plaguicidas es el tejido graso, lípidos. Algunos plaguicidas, como el DDT, son lipofílicos, lo que quiere decir que son solubles y se acumulan en el tejido graso; por ejemplo el tejido comestible de los peces y el tejido graso humano. Otros plaguicidas, como el glifosato, se metabolizan y eliminan a través de las excreciones.

Bioampliación: es la concentración creciente de una sustancia química a medida que la energía alimentaria se transforma dentro de la cadena trófica (figura 2). En la medida en que los organismos inferiores son devorados por los superiores, la concentración de plaguicidas y otros productos químicos se amplía de forma considerable en el tejido y en otros órganos. Pueden observarse concentraciones muy elevadas en los depredadores que se encuentran en el ápice de esa cadena, incluido el ser humano.

Por otra parte, losefectos ecológicos de los plaguicidas son muy variados y están con frecuencia interrelacionados. Los principales tipos de efectos son los que se enumeran a continuación y varían según el organismo sometido a investigación y el tipo de plaguicida. Los distintos plaguicidas provocan efectos muy diferentes en la vida acuática, por lo que es difícil formular afirmaciones de alcance general. Lo importante es que muchos de estos efectos son crónicos (no letales), pasan con frecuencia desapercibidos al observador superficial y, sin embargo, tienen consecuencia en toda la cadena trófica. Estos efectos son los siguientes: muerte del organismo, cánceres, tumores y lesiones en peces y animales, inhibición o fracaso reproductivo, supresión del sistema inmunitario, perturbación del sistema endocrino (hormonal), daños celulares y en el ADN, efectos teratogénicos (deformidades físicas, como las que se observan en el pico de algunas aves), problemas de salud en los peces revelados por el bajo coeficiente entre células rojas y blancas, el exceso de mucílago en las escamas y agallas de los peces, entre otros. También podemos mencionas los efectos intergeneracionales (que sólo se observarán en las generaciones futuras del organismo) y los efectos fisiológicos, como disminución del grosor de la cascara de los huevos (Ongley, 1997).

4.2.- Efectos de los plaguicidas en el fitoplancton, zooplancton y peces.

Estudios realizados en las aguas de California permite presentar un resumen del variado y complejo efecto de los biocidas en los organismos acuáticos, por ejemplo: en las poblaciones de fitoplancton el efecto de los plaguicidas es desconocido, pero los estudios arrojaron que los herbicidas tienen el mayor impacto, por ser estos precisamente producidos para eliminar algunas plantas. Además, se ha encontrado en las aguas de California un número rutinario de plaguicidas en cantidades que frecuentemente no exceden las concentraciones letales para la mayoría de las especies de fitoplancton, pero la existencia de múltiples plaguicidas en una misma muestra es causa de preocupación, debido a que muchos tienen un mecanismo similar de acción y puede actuar aditivamente o sinergéticamente. (Kegley, 1999)

Los niveles de herbicidas por debajo de las concentraciones letales no son necesariamente inocuos. La inhibición de fotosíntesis y reducción en el crecimiento de cultivos de algas se ha observado a concentraciones tan bajas como 1 µg/L en ensayos realizados con los herbicidas triazinas. No hay que olvidar, que el fitoplancton es la base de la cadena trófica. La reducción de su población compromete la productividad del ecosistema entero; como por ejemplo la disponibilidad de alimento para el zooplancton. Además, el fitoplancton proporciona más del 80% del oxígeno disuelto requerido para la vida acuática, por consiguiente si su número decrece, se puede producir severamente bajos niveles de oxígeno disuelto y provocar la sofocación de los peces (Kegley, 1999). Además, encontró que el zooplancton es afectado principalmente por los insecticidas organofosforados, carbamatos y organoclorados. Estas sustancias generalmente afectan el sistema nervioso de estos organismos y es frecuentemente letal a bajas concentraciones.

En los peces, la exposición a concentraciones de plaguicidas no tan altas como para matarlos, están asociados con cambios en el comportamiento y la fisiología del animal que perjudican la reproducción y la supervivencia. Al mismo tiempo, se han determinado dosis subletales de plaguicidas que reduce la capacidad de nado, ocasionando que el pez sea más susceptible a la depredación (Kegley, 1999)

5.- Factores naturales que inducen la degradación de los plaguicidas.

Además de las reacciones químicas y fotoquímicas, hay dos mecanismos biológicos principales que son causa de degradación de los plaguicidas. Estos son los siguientes:

• Los procesos microbiológicos que se desarrollan en los suelos y en el agua.
• El metabolismo de los plaguicidas ingeridos por organismos, como parte de su suministro alimentario.

Si bien, ambos procesos son beneficiosos en el sentido de que se reduce la toxicidad de los plaguicidas, los procesos metabólicos causan ciertamente efectos negativos. La energía utilizada para metabolizar los plaguicidas y otras sustancias xenobióticas (compuestos químicos externos o que no forman parte de los seres vivos) no puede utilizarse para otras funciones corporales, lo que puede limitar gravemente el crecimiento y reproducción del organismo (Ongley, 1997).

6.- Alternativas para el control de plagas.

Cada vez más nos cuestionamos el uso de plaguicidas convencionales para el control de plagas y enfermedades de los cultivos, por su efecto sobre los seres humanos y el medio ambiente. Por tal motivo, las investigaciones para el control de plagas están encaminadas a generar menos impacto en el ambiente. Entre las alternativas existentes y diferentes a los métodos químicos convencionales para el control de plagas, se encuentran el uso de los bioplaguicidas, plantas resistentes a determinados patógenos, rotación de cultivos, extractos de productos naturales de plantas con propiedades biocidas, irradiación con rayos gama, aceites y jabones, entre otras. Dichas alternativas no son excluyentes, por el contrario, una combinación de ellas de manera correcta podría llevar a un control económicamente aceptable para la mayoría de los cultivos y con menor impacto ecológico (Fernández y Juncosa, 2002; Uri, 1997).

6.1.- Bioplaguicidas.

Los bioplaguicidas son aquellos tipos de plaguicidas derivados de productos naturales tales como animales, plantas, bacterias e incluso minerales; como por ejemplo, el aceite de canola y el bicarbonato de sodio que tienen aplicaciones como biocida y son considerados bioplaguicidas. Existen tres clases principalmente:

• Los plaguicidas microbianos, que contienen un microorganismo ya sea bacteria, hongo, virus o protozoario como el ingrediente activo. Los plaguicidas microbianos pueden eliminar diferentes tipos de plagas, aunque cada ingrediente activo por separado es relativamente específico para una plaga fijada como objetivo. Por ejemplo, hay hongos que controlan ciertas malezas y otros hongos que matan específicamente insectos (EPA, 2004; Fernández y Juncosa, 2002). Los plaguicidas microbianos más ampliamente usado son las subespecies y cepas de la bacteria Bacillus thuringiensis o Bt. Cada cepa de esta bacteria, produce diferentes mezclas de proteínas que específicamente mata unas o pocas especies relacionadas con las larvas del insecto. Mientras algunos Bt controlan las larvas de las polillas que se encuentran en las plantas, otros son específicos para eliminar las larvas de moscas y mosquitos. La muerte de la larva del insecto es a causa de la proteína que producen las Bt, que se enlazan al intestino de la larva receptora, este mecanismo causa que la larva muera de hambre (EPA, 2004)
• Protección incorporada a la planta, son substancias plaguicidas que la misma planta produce de acuerdo al material genético incorporado para ese fin. Por ejemplo, el gen de la bacteria Bt puede ser introducido el material genético de la planta. Por consiguiente es la planta, en lugar de la bacteria de Bt, la que produce la proteína que destruye la plaga (EPA, 2004).
• Los plaguicidas bioquímicos, son sustancias naturales que se producen para controlar plagas por mecanismos no tóxicos. Los plaguicidas convencionales, son sustancias generalmente sintéticas que matan directamente o inactivan la plaga. Los plaguicidas bioquímicos incluyen substancias que atraen a las plagas a las trampas, tales como feromonas de sexo de los insectos que intervienen en el apareamiento, así como varios extractos perfumados de la planta (EPA, 2004).

6.2.- Ventajas en el uso de los bioplaguicidas.

Las principales ventajas del uso de los bioplaguicidas se puede resumir en:

• Son normalmente menos tóxicos que los plaguicidas convencionales. 
• Generalmente, los bioplaguicidas afectan sólo la plaga fijada como objetivo y a los organismos estrechamente relacionados, en contraste con el amplio espectro de los plaguicidas convencionales que puede afectar organismos tan diferentes como las aves, insectos y mamíferos.
• Los bioplaguicidas son a menudo efectivos en cantidades muy pequeñas y se descomponen rápidamente. Por tanto, se produce baja exposición y se evitan los problemas de polución grandemente causados por los plaguicidas convencionales.
• Los bioplaguicidas pueden disminuir grandemente el uso de plaguicidas convencionales, mientras los rendimientos de la cosecha permanecen altos. 

7.– Nuevos plaguicidas organosintéticos.

Los plaguicidas organosintéticos continúan aún siendo clave para el éxito en el manejo de plagas. Sin embargo, se ha cambiado el enfoque y los esfuerzos en el desarrollo de este tipo de sustancias. Se ha dado especial énfasis al desarrollo de productos que cuenten con menor persistencia en el ambiente, mayor selectividad y efectivos a bajas dosis. El compuesto cuyo nombre comercial es Silafluofen, y que surgió como sustituto de los insecticidas piretroides, es un ejemplo de este nuevo enfoque.

El grupo piretroide incluye a los insecticidas derivados de los piretros naturales de las flores de crisantemos. Presentan estructuras químicas similares a las estructuras de los compuestos naturales. Además, se utilizan desde el año 1950 como insecticidas (Grau, 2003). Estos compuestos han sidos considerados como insecticidas ideales, debido a su rápido efecto de eliminar a los insectos con una mínima dosis, presentar baja toxicidad a los mamíferos y ser de fácil descomposición en el ambiente; no obstante presentan una alta toxicidad a los peces y algunas plagas han desarrollado resistencia. El uso de estos plaguicidas se ha suspendido en los alrededores de los sistemas acuáticos y en los arrozales por el daño causado en los peces (Katsuda, 1999). El silafluofen, plaguicida que presenta las siguientes ventajas: alta actividad insecticida, baja toxicidad a los mamíferos, alta estabilidad química (a la luz, en suelo, al pH, etc.) baja toxicidad en los peces, actividad al contacto y es un veneno estomacal; estas características permite que este sea diferente a los piretroides convencionales (Katsuda, 1999). Además, el silafluofen presenta en la estructura un átomo de silicio, que también lo diferencia de los piretroides convencionales (figura 3). (Katsuda, 1999). Esta diferencia entre silafluofen y los piretroidesconvencionales podemos visualizarlo en este ejemplo. En Japón, la toxicidad es clasificada en tres categorías, A, B y C. Donde A es la categoría de más baja toxicidad. Acorde a esta clasificación, los piretroides pertenecen a la clase C, por su alta toxicidad en los peces. Mientras que el “Silafluofen” se cataloga como clase A, por presentar baja toxicidad en los peces (tabla 1). Por ejemplo, el valor del LC₅₀ del “Silafluofen” en las truchas arco iris es mayor a 1000 mg L^-1, mientras que para el permethrin es de 2.5 µg L^-1, se observa que la toxicidad del silafluofen es 2.5 x 10^-6 veces menor que la del permethrin (Katsuda, 1999).

Tabla 1. Toxicidad de los piretroides en peces
	LC50 (mg/L, 96 h)
Peretoide	Clase	Carp	Daphnid	Rainbow trout
Silafluofen (20)	A	> 10	> 0.5	> 1000
Etofenprox (19)	B	> 10	< 0.5
Permethrin				0.0025
Fenvalerate	C	< 0.5		0.0036
Deltamethrin				0.0009

Fuente: Katsuda, 1999

8.- Extractos de productos naturales de plantas con propiedades biocidas.

La utilización de las plantas con propiedades biocidas es otro instrumento tecnológico importante dentro del manejo ecológico de las plagas, que permite reducir la contaminación ambiental. Existen más de 300 especies de plantas inventariadas en el Perú que, entre nativas e introducidas, son potencialmente útiles para el manejo de poblaciones de insectos plaga (Osonio, 2002). Por ejemplo, en los trabajos realizados en la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo se encontró que el cuncuno (Vallesia glabra) y el laurel (Nerium oleander), plantas que crecen en la zona norte del país, demostraron ser fungicidas eficientes. Por otro lado, la utilización de extractos de ‘tonuz’ (Pluchea chingoyo), planta silvestre costeña en el control de la polilla de la papa (Phthorimaea operculella) en almacén, ha demostrado su eficacia. También son muy importantes el uso de eucalipto (Eucalipthus sp.), muña (Minthostachis spp.) y lantana (Lantana camara), para controlar las plagas en los almacenes de papa (Osonio, 2002).  

Bibliografía.

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3. Grau M. 2003. Toxicología Ambiental. Evaluación de riesgo para la salud humana.  McGraw-Hill.
4. Helfrich, L., D.. Wiegmann, P. Hipkinps and E. Stinson. 1996. Pesticides and aquatic animals: a guide to reducing impacts on aquatic systems. Publication 420-013.
5. Katsuda Y. 1999. Development of and future prospects for pyrethroid chemistry. Pesticide Sciencie. 55:775-782
6. Lagos F. Nuevos insecticidas: “Tendencias en grupo y modos de acción” http://www.menejointegrado.cl/pesticidas/nuevos_insectisidas.htm
7. Ongley, E. 1997). Lucha contra la contaminación agrícola de los recursos hídricos. Estudio FAO Riesgo y Drenaje. http://www.fao.org/docrep/W2598S/w2598s00.htm#Contents
8. Osorio, L. 2002. Plantas que protegen a otras plantas. Liesa. Vol. 17, Num. 24. http://www.leisa-al.org.pe/anteriores/174/15.html
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