Los insecticidas son pesticidas que se utilizan para matar insectos . [1] Incluyen ovicidas y larvicidas utilizados contra huevos y larvas de insectos , respectivamente. Los acaricidas , que matan ácaros, garrapatas y arañas, no son estrictamente insecticidas, sino que generalmente se clasifican junto con los insecticidas. El uso principal de los insecticidas es la agricultura , pero también se utilizan en el hogar y el jardín, los edificios industriales, el control de vectores y el control de parásitos de insectos de animales y humanos. Los insecticidas se diferencian de los repelentes , que repelen pero no matan.
En 2016, se estimó que los insecticidas representaban el 18% de las ventas mundiales de pesticidas. [2] Las ventas mundiales de insecticidas en 2018 se estimaron en $ 18,4 mil millones, de los cuales el 25% fueron neonicotinoides, el 17% fueron piretroides, el 13% fueron diamidas y el resto fueron muchas otras clases que se vendieron por menos del 10% cada una del mercado. [3]
Los insecticidas se clasifican de forma más útil según sus modos de acción . El comité de acción de resistencia a los insecticidas (IRAC) enumera 30 modos de acción más los desconocidos. Puede haber varias clases químicas de insecticidas con el mismo modo o acción. El IRAC enumera 56 clases químicas más los desconocidos. Más información: Lista de insecticidas .
El modo de acción describe cómo el insecticida mata o inactiva una plaga. Proporciona otra forma de clasificar los insecticidas.
Los insecticidas pueden ser sistémicos o no sistémicos (insecticidas de contacto). [2] [4] [5] Los insecticidas sistémicos penetran en la planta y se mueven (translocan) dentro de la planta. La translocación puede ser hacia arriba en el xilema , o hacia abajo en el floema o ambos. Un insecticida con una concentración suficientemente alta en el floema, es particularmente eficaz para matar insectos, como los pulgones, que se alimentan de floema. Estos insectos a menudo se denominan insectos que se alimentan de savia o insectos chupadores. La sistematicidad es un requisito previo para que el pesticida se use como tratamiento de semillas . Los insecticidas de contacto (insecticidas no sistémicos) permanecen en la superficie de la hoja y actúan a través del contacto directo con el insecto.
El organoclorado más conocido , el DDT , fue creado por el científico suizo Paul Müller . Por este descubrimiento, recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1948. [6] El DDT se introdujo en 1944. Funciona abriendo los canales de sodio en las células nerviosas de los insectos . [7] El auge contemporáneo de la industria química facilitó la producción a gran escala de hidrocarburos clorados, incluidos varios compuestos de ciclodieno y hexaclorociclohexano . Aunque se usaban comúnmente en el pasado, muchos productos químicos más antiguos se han retirado del mercado debido a sus efectos sobre la salud y el medio ambiente ( por ejemplo, DDT , clordano y toxafeno ). [8] [9]
Los organofosforados son otra gran clase de insecticidas de contacto. Estos también se dirigen al sistema nervioso del insecto. Los organofosforados interfieren con las enzimas acetilcolinesterasa y otras colinesterasas , causando un aumento en la acetilcolina sináptica y la sobreestimulación del sistema nervioso parasimpático . [10] y matando o incapacitando al insecto. Los insecticidas organofosforados y los agentes nerviosos de guerra química (como el sarín , el tabún , el somán y el VX ) tienen el mismo mecanismo de acción. Los organofosforados tienen un efecto tóxico acumulativo para la vida silvestre, por lo que múltiples exposiciones a los químicos amplifican la toxicidad. [11] En los EE. UU., el uso de organofosforados disminuyó con el aumento de los sustitutos. [12] Muchos de estos insecticidas, desarrollados por primera vez a mediados del siglo XX, son muy venenosos. [13] Muchos organofosforados no persisten en el medio ambiente.
Los insecticidas carbamatos tienen mecanismos similares a los organofosforados, pero tienen una duración de acción mucho más corta y son algo menos tóxicos. [ cita requerida ]
Los insecticidas piretroides imitan la actividad insecticida del compuesto natural piretrina , el biopesticida que se encuentra en las especies Pyrethrum (ahora Chrysanthemum y Tanacetum ). Se han modificado para aumentar su estabilidad en el medio ambiente. Estos compuestos son moduladores de los canales de sodio no persistentes y son menos tóxicos que los organofosforados y los carbamatos. Los compuestos de este grupo se aplican a menudo contra las plagas domésticas . [14] Algunos piretroides sintéticos son tóxicos para el sistema nervioso. [15]
Los neonicotinoides son una clase de insecticidas neuroactivos químicamente similares a la nicotina (con una toxicidad aguda para los mamíferos mucho menor y una mayor persistencia en el campo). Estos productos químicos son agonistas del receptor de acetilcolina . Son insecticidas sistémicos de amplio espectro, con acción rápida (minutos-horas). Se aplican como aerosoles, empapado, tratamientos de semillas y suelo . Los insectos tratados presentan temblores en las patas, movimiento rápido de las alas, retirada del estilete ( pulgones ), movimiento desorientado, parálisis y muerte. [16] El imidacloprid , de la familia de los neonicotinoides, es el insecticida más utilizado en el mundo. [17] A fines de la década de 1990, los neonicotinoides fueron objeto de un escrutinio cada vez mayor por su impacto ambiental y se vincularon en una variedad de estudios a efectos ecológicos adversos, incluido el trastorno de colapso de colonias de abejas (CCD) y la pérdida de aves debido a una reducción en las poblaciones de insectos. En 2013, la Unión Europea y algunos países no pertenecientes a la UE restringieron el uso de ciertos neonicotinoides. [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] y su potencial para aumentar la susceptibilidad del arroz a los ataques de cigarras . [26]
Los insecticidas de fenilpirazol , como el fipronil, son una clase de insecticidas sintéticos que actúan interfiriendo con los receptores GABA. [27]
Los pesticidas butenolidas son un nuevo grupo de sustancias químicas, similares a los neonicotinoides en su modo de acción, que hasta ahora tienen un solo representante: la flupiradifurona . Son agonistas del receptor de acetilcolina , como los neonicotinoides , pero con un farmacóforo diferente. [28] Son insecticidas sistémicos de amplio espectro, que se aplican como aerosoles, drenchs, tratamientos de semillas y suelos . Aunque la evaluación de riesgos clásica consideró a este grupo de insecticidas (y a la flupiradifurona específicamente) seguros para las abejas , nuevas investigaciones [29] han suscitado preocupación por sus efectos letales y subletales, solos o en combinación con otros productos químicos o factores ambientales. [30] [31]
Las diamidas son análogos sintéticos de los rianoideos con el mismo modo de acción que la rianodina , un insecticida natural extraído de Ryania speciosa ( Salicaceae ). Se unen a los canales de calcio en el músculo cardíaco y esquelético, bloqueando la transmisión nerviosa. El primer insecticida de esta clase que se registró fue Rynaxypyr, cuyo nombre genérico es clorantraniliprole . [32]
El regulador del crecimiento de los insectos (IGR) es un término acuñado para incluir imitadores de hormonas de insectos y una clase anterior de sustancias químicas, las benzoilfenilureas, que inhiben la biosíntesis de quitina (exoesqueleto) en los insectos [33] El diflubenzurón es un miembro de la última clase, que se utiliza principalmente para controlar las orugas que son plagas. De estos, el metopreno es el más utilizado. No tiene toxicidad aguda observable en ratas y está aprobado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) para su uso en cisternas de agua potable para combatir la malaria . La mayoría de sus usos son para combatir insectos donde el adulto es la plaga, incluidos los mosquitos , varias especies de moscas y pulgas . Dos productos muy similares, el hidropreno y el quinopreno, se utilizan para controlar especies como las cucarachas y las moscas blancas . El metopreno se registró en la EPA en 1975. Prácticamente no se han presentado informes de resistencia. Un tipo más reciente de IGR es el agonista de ecdisona tebufenozida (MIMIC), que se utiliza en la silvicultura y otras aplicaciones para el control de orugas, que son mucho más sensibles a sus efectos hormonales que otros órdenes de insectos.
La UE define los biopesticidas como "una forma de pesticida basada en microorganismos o productos naturales". [34] La EPA de los EE. UU. define los biopesticidas como "ciertos tipos de pesticidas derivados de materiales naturales como animales, plantas, bacterias y ciertos minerales". [35] Los microorganismos que controlan plagas también pueden clasificarse como agentes de control biológico de plagas junto con organismos más grandes como insectos parásitos, nematodos entomopáticos , etc. Los productos naturales también pueden clasificarse como insecticidas químicos.
La EPA de los Estados Unidos describe tres tipos de biopesticidas. [35] Pesticidas bioquímicos (es decir, productos químicos de origen biológico), que son sustancias naturales que controlan las plagas mediante mecanismos no tóxicos. Pesticidas microbianos que consisten en un microorganismo (por ejemplo, una bacteria , un hongo , un virus o un protozoo ) como ingrediente activo. Los protectores incorporados a las plantas (PIP) son sustancias pesticidas que las plantas producen a partir de material genético que se ha añadido a la planta (produciendo así cultivos transgénicos ).
Se estima que el mercado mundial de bioinsecticidas representa menos del 10% del mercado total de insecticidas. [36] El mercado de bioinsecticidas está dominado por microbios. [37] El mercado de bioinsecticidas está creciendo más del 10% anual, lo que representa un crecimiento mayor que el mercado total de insecticidas, principalmente debido al aumento de la agricultura orgánica y el MIP , y también debido a políticas gubernamentales benévolas. [36]
Las autoridades estadounidenses y europeas consideran que los biopesticidas presentan menos riesgos de toxicidad para el medio ambiente y los mamíferos. [35] Los biopesticidas son diez veces (a menudo cien veces) más baratos y su registro es tres veces más rápido que el de los pesticidas sintéticos. [36]
Existe una amplia variedad de insecticidas biológicos con diferentes atributos, pero en general se han descrito los siguientes. [38] [39]
Son más fáciles, rápidos y económicos de registrar, y suelen tener una menor toxicidad para los mamíferos. Son más específicos y, por lo tanto, preservan los insectos beneficiosos y la biodiversidad en general, lo que los hace compatibles con los regímenes de manejo integrado de plagas. Se degradan rápidamente y causan un menor impacto en el medio ambiente. Tienen un período de retención más corto.
El espectro de control es limitado. Son menos eficaces y propensos a condiciones ambientales adversas. Se degradan rápidamente y, por lo tanto, son menos persistentes. Actúan más lentamente. Son más caros, tienen una vida útil más corta y son más difíciles de conseguir. Requieren conocimientos más especializados para su uso.
Las plantas ya producen muchos compuestos orgánicos con el fin de defenderse de la depredación y pueden utilizarse para fines humanos.
Se utilizan comercialmente cuatro extractos de plantas: piretro , rotenona , aceite de neem y varios aceites esenciales [40].
Un caso trivial es la colofonia de los árboles , que es un insecticida natural. En concreto, la producción de oleorresina por parte de las especies de coníferas es un componente de la respuesta de defensa contra el ataque de insectos y la infección por hongos patógenos . [ 41] Muchas fragancias, por ejemplo, el aceite de gaulteria , son de hecho antialimentarios.
El primer cultivo transgénico , que incorporaba un PIP insecticida, contenía un gen para la toxina CRY de Bacillus thuringiensis (Bt) y se introdujo en 1997. [42] Durante los siguientes 25 años, los únicos agentes insecticidas utilizados en los OGM fueron las toxinas CRY y VIP de varias cepas de Bt, que controlan una amplia variedad de tipos de insectos. Estas se utilizan ampliamente con > 100 millones de hectáreas plantadas con cultivos modificados con Bt en 2019. [42] Desde 2020, se han diseñado y aprobado varios agentes novedosos en plantas. ipd072Aa de Pseudomonas chlororaphis , ipd079Ea de Ophioglossum pendulum y mpp75Aa1.1 de Brevibacillus laterosporus codifican toxinas proteicas. [42] [43] El rasgo dvsnf7 es un agente de RNAi que consiste en una transcripción de ARN bicatenario que contiene un fragmento de 240 pb del gen WCR Snf7 del gusano de la raíz del maíz occidental (Diabrotica virgifera virgifera). [43] [44]
La interferencia de ARN (RNAi) utiliza segmentos de ARN para silenciar fatalmente genes cruciales de insectos . [45] En 2024, las autoridades han registrado dos usos de RNAi: la modificación genética de un cultivo para introducir un gen que codifique un fragmento de RNAi y la pulverización de fragmentos de ARN bicatenario en un campo. [44] Monsanto introdujo el rasgo DvSnf7 que expresa una transcripción de ARN bicatenario que contiene un fragmento de 240 pb del gen WCR Snf7 del gusano de la raíz del maíz occidental . [43] GreenLight Biosciences introdujo Ledprona, una formulación de ARN bicatenario como pulverizador para campos de patatas. Se dirige al gen esencial de la subunidad beta del proteasoma tipo 5 (PSMB5) en el escarabajo de la patata . [44]
Los venenos de las arañas contienen muchas toxinas , a menudo cientos, de actividad insecticida . Muchas de ellas son proteínas que atacan el sistema nervioso del insecto. [46] Vestaron introdujo para uso agrícola una formulación en aerosol de GS-omega/kappa-Hxtx-Hv1a (HXTX), derivada del veneno de la araña de tela en embudo de las montañas azules australiana ( Hadronyche versuta ). [46]
Las bacterias entomopáticas pueden producirse en masa. [37] La más utilizada es Bacillus thuringiensis (Bt), utilizada desde hace décadas. Hay varias cepas utilizadas con diferentes aplicaciones contra lepidópteros , coleópteros y dípteros . También se utilizan Lysinibacillus sphaericus , Burkholderia spp. y Wolbachia pipientis . Las avermectinas y espinosinas son metabolitos bacterianos, producidos en masa por fermentación y utilizados como insecticidas. Las toxinas de Bt se han incorporado a las plantas mediante ingeniería genética . [37]
Los hongos entomopáticos se han utilizado desde 1965 para fines agrícolas. En la actualidad, se utilizan cientos de cepas que suelen matar una amplia variedad de especies de insectos. La mayoría de las cepas son de especies Beauveria , Metarhizium , Cordyceps y Akanthomyces . [47]
De los muchos tipos de virus entomopáticos, sólo los baculavirus se utilizan comercialmente y cada uno es específico para el insecto de destino. Deben cultivarse en insectos, por lo que su producción requiere mucha mano de obra. [48]
Algunos insecticidas matan o dañan a otras criaturas además de las que se pretende matar. Por ejemplo, las aves pueden envenenarse cuando comen alimentos que fueron rociados recientemente con insecticidas o cuando confunden un gránulo de insecticida en el suelo con alimento y lo comen. [11] El insecticida rociado puede desplazarse desde el área en la que se aplica hasta áreas silvestres, especialmente cuando se rocía desde el aire. [11]
El DDT fue el primer insecticida orgánico. Fue introducido durante la Segunda Guerra Mundial y fue ampliamente utilizado. Uno de sus usos era el control de vectores y se rociaba en aguas abiertas. Se degrada lentamente en el medio ambiente y es lipofílico (soluble en grasa). Se convirtió en el primer contaminante global y el primer contaminante en acumularse [49] y magnificarse en la cadena alimentaria . [50] [51] Durante los años 1950 y 1960 se reconocieron estos efectos secundarios muy indeseables y, después de algunas discusiones a menudo polémicas , el DDT fue prohibido en muchos países en los años 1960 y 1970. Finalmente, en 2001, el DDT y todos los demás insecticidas persistentes fueron prohibidos a través del Convenio de Estocolmo . [52] [53] Desde hace muchas décadas, las autoridades exigen que los nuevos insecticidas se degraden en el medio ambiente y no se bioacumulen. [54]
Los cebos sólidos y los insecticidas líquidos, especialmente si se aplican de forma inadecuada en un lugar determinado, se desplazan por el flujo de agua. A menudo, esto ocurre a través de fuentes no puntuales, donde la escorrentía transporta los insecticidas a masas de agua más grandes. A medida que la nieve se derrite y la lluvia se desplaza por el suelo, el agua recoge los insecticidas aplicados y los deposita en masas de agua más grandes, ríos, humedales, fuentes subterráneas de agua previamente potable, y se filtra en las cuencas hidrográficas. [55] Esta escorrentía y percolación de insecticidas puede afectar la calidad de las fuentes de agua, dañando la ecología natural y, por lo tanto, afectando indirectamente a las poblaciones humanas a través de la biomagnificación y la bioacumulación.
Los insecticidas pueden matar abejas y pueden ser una causa de la disminución de los polinizadores , la pérdida de abejas que polinizan las plantas y el trastorno del colapso de colonias (CCD), [56] en el que las abejas obreras de una colmena o colonia de abejas melíferas occidentales desaparecen abruptamente. La pérdida de polinizadores significa una reducción en los rendimientos de los cultivos . [56] Las dosis subletales de insecticidas (es decir, imidacloprid y otros neonicotinoides) afectan el comportamiento de búsqueda de alimento de las abejas. [57] Sin embargo, la investigación sobre las causas del CCD no fue concluyente a junio de 2007. [58]
Además de los efectos del consumo directo de insecticidas, las poblaciones de aves insectívoras disminuyen debido al colapso de las poblaciones de sus presas. Se cree que la fumigación, especialmente de trigo y maíz, en Europa ha causado una disminución del 80 por ciento de los insectos voladores, lo que a su vez ha reducido las poblaciones de aves locales entre uno y dos tercios. [59]
En lugar de utilizar insecticidas químicos para evitar daños a los cultivos causados por insectos, existen actualmente muchas opciones alternativas que pueden proteger a los agricultores de importantes pérdidas económicas. [60] Algunas de ellas son:
Fuente: [66]
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