Наука
Опасни ли са генетично модифицираните земеделски култури за околната среда?

Опасни ли са генетично модифицираните земеделски култури за околната среда?

Глобалната площ засадена с генно модифицирани (ГМ) култури постепенно нараства с всяка година след въвеждането им през 1996 година. Към момента площите са над 900 милиона декара. Тези култури се отглеждат от 8.5 милиона фермера в 21 страни, като 90% от фермерите са в развиващите се страни. В пет страни (САЩ, Аржентина, Бразилия, Канада и Китай) се намират 95% от площите с трансгенни насаждения. Отглеждат се 4 основни вида растения – соята е основна ГМ култура, последвана от царевица, памук и рапица. Най-често тези култури се създават толерантни към хербециди, докато царевицата и памукът са единствените комерсиализирани растения резистентни към някои насекоми. В резултат възникват притеснения, че комерсиалното отглеждане на подобни организми може да доведе до негативни последици върху околната среда.

Трябва да се подчертае, че безопасността на ГМ организмите се изследва много по-интензивно от тази на конвенционалните видове. Подобна оценка на риска е нужна за всяка модифицирана култура преди тя да бъде пусната свободно на глобалния пазар. Рискът за околната среда и най-вече за биоразнообразието е щателно проучван в глобален мащаб в продължение на десетилетие. В допълнение и в момента протичат нови продължителни експериментални проучвания. Но данните до този момент не дават индикации за наличие на какъвто и да е риск за природата. Въпреки това някои ограничени аспекти повдигат дебати. Но това се дължи на факта, че научните данни не са никога абсолютни и винаги идват с известна степен на неопределеност. Подобни неопределености идват от факта, че понякога не всички фактори могат да бъдат взети под внимание при едно проучване.

Последици върху околната среда при култивиране на конвенционални и модерни насаждения

Модерните земеделски системи имат значителен негативен ефект върху глобалното биоразнообразие. Това се дължи най-вече на загубата на естествения хабитат на различни видове, което е причинено от превръщането на диви местности в земеделски площи. Негативните последици в Европа не могат да се препишат само на един единствен фактор. Дължат се на взаимодействието между множество фактори. Няколко промени в управлението на земеделската земя през последния век са довели до спад в разнообразието на растения, безгръбначни и птици. Щетите върху флората се дължат основно на култивиране на високодобивни култури, усилено влагане на торове, често използване на хербециди и високата чистота на семената – предотвратява обогатяване на генофонда. Така земеделието създава обширни полета с еднообразни растения и ограничено количество безгръбначни, което лишава птиците от храна. Именно подобни условия са виновни за драстичното намаляване на популациите на птиците. Две проучвания от Обединеното кралство стигат до извода, че основен причинител за негативните последици върху биоразнообразието е интензификацията и специализацията на земеделието, преминаване от смесено земеделие към еднотипово (1).

Потенциални последици върху околната среда при култивирането на ГМ растителни видове

Потенциалните последици върху околната среда могат условно да се разделят на директни и индиректни. Директните могат да са резултат от самата природа на генетичната промяна – вследствие на новия генотип и фенотип на модифицираната култура. ГМ организми може би биха могли да се хибридизират (кръстосат) със сексуално съвместими диви роднини, които пък биха били застрашени от изчезване. Добавените нови генномодифицирани белези могат да направят растението по-устойчиво към земеделския хабитат или по-инвазивно в естествения хабитат. Трансгенни продукти, най-вече експресирани токсини активни срещу някои вредители, могат да са вредни и за организми, които не вредят на производството. Таргетните организми могат да развият резистентност към инсектицидните протеини на ГМ растението, което да доведе до ниска ефективност на защитата. Смяна на условията за култивиране (торене, площ за култивиране) може да доведе до индиректни неблагоприятни ефекти.

Cry протеини синтезирани от Bacillus thuringiensis

Cry протеини синтезирани от Bacillus thuringiensis

Някои селскостопански култури синтезират Cry кристали, които са токсични за някои насекоми. Гените за тези cry протеини произлизат от бактерията Bacillus thuringiensis , която ги синтезира при спорулация. Смята се, че са част от белтъчната обвивка (“coat”) на спората. Cry протеините не са опасни или токсични за човека.

Ефект на ГМ култури върху ползотворни опрашващи насекоми

Много насекоми играят ролята на опрашвачи на различни диви и културни растения. Следователно те са от огромно екологично и икономическо значение. Сред тези опрашващи насекоми пчелите са най-познатите.

Храненето чрез полен очевидно е най-прекият път за излагане на пчелите към Bt токсините (cry протеини) (2), защото поленът е основен източник на протеини за тях. Пчелите събират полен от голям спектър растения, включително и царевица. Но не е важно дали токсинът е наличен в полена, а неговото количество. За най-разпространените сортове Bt-царевица (MON810 и Bt11) това количество е < 0.09 микрограма/грам полен, което е почти 80 пъти по-ниско от нужното количество, за да се инхибира развитието на ларвите на пеперудата монарх (7.1 микрограма / грам полен) (3). Определянето на количеството на токсини трябва да се извърши за всеки ГМ сорт. Но ако трябва да говорим за ларвите на пчелите, те не са изложени към полен, тъй като той е малка част от тяхната диета.

Поради своята екологична и икономическа значимост, често пчели са използвани, за да се оцени риска на ГМ растенията, преди те да бъдат пуснати свободно на пазара. Подобни проучвания са извършени за всеки сорт царевица експресиращ Bt протеин (EPA 2001). Тези тестове са извършени както за ларви, така и за възрастни индивиди. Допълнителни тестове с чист Bt протеин потвърждават, че тези токсини не засягат пчелите (4, 5).

Ефект на ГМ култури върху пеперуди

Пеперудите се смятат за видове с естетична стойност и биоиндикатор за състоянието на околната среда. Тъй като Cry1Ab e селективно-токсичен към Lepidoptera (пеперуди и молци), разпространяване на полен извън полетата с ГМ царевица може да има неблагоприятни последици върху въпросните представители, aко техни ларви се хранят с растения покрити с  Bt полен. Но  екологични и географски проучвания сочат, че разпространениe на застрашени видове от Lepidoptera не се наблюдава в селскостопански райони, в които се отглежда ГМ царевица. В допълнение царевицата не се смята за растение гостоприемник за тези видове (ЕРА 2001). Проучванията показват, че най-големи притеснения има относно вида Lycaeides melissa. След тези данни ЕРА провежда втора оценка на риска за този представител. Установено е, че токсичността на регистрираната към момента Cry1Ab Bt царевица е много ниска. Освен това излагането на ларви към Bt токсините е ограничено, тъй като ареалът на растенията гостоприемници не се припокрива със земеделските площи.

Ефект на ГМ култури върху растителноядни насекоми
Tetranychidae

Tetranychidae

Ефектът на Bt царевицата върху неприцелни растителноядни насекоми е по-слабо проучен. Основна причина може би е, че повечето растителноядни насекоми, които живеят в селскостопанските площи се смятат за вредители, които причиняват нисък добив. Доказано е, че Cry1Ab e eфикасен и срещу редица видове, които не са основна цел (6). При всички случаи това се разглежда като положителен ефект, тъй като допълнителните мерки за защита на насажденията не са нужни. Някои растителноядни видове от Thysanoptera (7) и Tetranychidae (8) поглъщат Bt токсина, когато се хранят с Bt насаждения. Но въпреки това някакви сериозни вредни последици не са наблюдавани. Няколко проучвания демонстрират, че листните въшки не поемат Bt токсини, тъй като те не са налични в растителните сокове и тъкани, следователно листните въшки и хищниците хранещи се с тях не са в опасност (9, 10). В някои теренни проучвания се разглежда разпространението на растителноядни насекоми, но тяхната цел е главно да се оцени неприцелните ефекти върху естествени врагове (11, 12). Резултатите показват, че броят на индивидите от даден вид варира значително година спрямо година и между различните местоположения, но не е открита някаква тенденция спрямо Bt царевицата. Интересното е, че едно проучване дори е открило по-гъста популация листни въшки в полета с въпросната царевица, но е подчертано, че това не е свързано с експресия на Bt токсини (13).

Ефекти на вторични вредители спрямо основните

Огнища на вторични вредители възникват, когато пестицидите убиват естествените  врагове, които са контролирали видове, които не са били вредители преди. Тези видове увеличават популациите си до степен, при която причиняват значителни щети, защото естествените им врагове, които контролират тяхната популация, ги няма (14). Използването на Bt насаждения е довело до значително намаление на използването на широкоспектърни инсектициди (15). Понякога се наблюдава увеличаване на групите растителноядни насекоми при някои Bt насаждения, което обаче не може да се каже, че се дължи на нарушение в биологичния контрол. Тези промени се дължат най-вероятно на смяната на широкоспектърните инсектициди с Bt култури, които имат висока специфичност към прицелните организми (16). До този момент няма значими доказателства за която и да е държава, които да сочат, че огнища с вторични вредители са се появили в земи с Bt растения, което би довело до използването на значителни количества допълнителни инсектициди (17). Дори изглежда, че като цяло биологичният контрол е повлиян положително от трансгенните растения (15, 18), тъй като е наблюдаван спад в някои групи вредители като листните въшки, което е свързано с увеличената популация на естествените им врагове поради липсата на допълнителни инсектициди (19).

Влияние на ГМ насажденията върху почвените екосистеми

Почвата е отговорна както за поддържането на редица екосистеми, така и за изхранването на населението. Основни почвени функции включват: 1) продукция на биомаса; 2) регулация на количеството и качеството на водата; 3) регулация на циклите на различни елементи; 4) механична упора за живите организми; 5) естествен хабитат; 6) балансиране на въглерода; 7) биодеградация на отпадъци. Въпреки че няма точна дефиниция за „качество на почвата“, възможността да поддържа посочените свойства се обозначава като „качество на почвата“. За да се оцени, се използват физични, химични и биологични индикатори.

Модерните земеделски системи влияят върху химичните (използване на пестициди), физичните (ерозия) и биологичните (симбионтна фиксация на азот) параметри на почвата. Основно влияят растенията чрез изхвърляните през корените вещества, изхвърлените непотребни съединения, вода и газове. Тези взаимодействия влияят най-вече върху почвените организми, повечето от които принадлежат към различни микробиални съобщества. В резултат модифицирането на бактериалните съобщества повлиява и върху някои процеси като фиксация на азот, което се отразява и на качеството на почвата.

Близостта и зависимостта от взаимодействие между растения и почвените екосистеми индикират, че подобно на всяка една земеделска култура и ГМ растения също ще повлияят върху почвените процеси. Основният въпрос е дали комерсиалното култивиране на трансгенни организми индуцира промени в биоразнообразието, почвените процеси и дали тези промени надвишават естествената вариация, причинена от множество фактори на околната среда наблюдавани и при конвенционалните насаждения. Важно е да се определи екологичната значимост на промените индуцирани от ГМ културите, за да се установи дали тези промени са обратими.

Освобождаване на Bt токсини в почвата
Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis

Тъй като Bacillus thuringiensis e почвена бактерия, Bt токсини естествено се откриват в почвата. В допълнение се използват и спрейове с Bt токсини, за да се контролира числеността на определени насекоми. Поради своята специфичност те не се смятат за заплаха за околната среда (20). Въпреки безопасността на тези спрейове, очевидно има някои притеснения свързани с разпространението на тези токсини в околната среда. Опасенията се засилват многократно след въвеждането на ГМ културите и отделеното им медийно внимание.

Bt токсини експресирани от Bt растения навлизат в почвата чрез коренови ексудати, застаряващ растителен материал паднал на повърхността или от увредени клетки на кореновата система (21). Количеството на растителния материал на повърхността на почвата определя и количеството на отделените токсини, както и количеството на протеини зависи от степента на експресия в растителните тъкани. В сравнително изследване на Bt царевица, картоф и ориз става ясно, че всички допринасят за насищането с токсини на почвата чрез ексудация през корените. При Bt памук, рапица и тютюн подобно нещо не се наблюдава (22). Сравнявани са 12 различни сорта Bt царевица, но не е установена разлика в ексудацията (23).

Насищането с Bt токсини от застаряващ растителен материал се осъществява главно чрез разграждане на биомаса, която е останала на повърхността след прибиране на реколтата. Количеството на токсини варира в различните растителни тъкани, което зависи от нивата на експресия, прогресията на разграждане на растителните клетки и количеството биомаса на полето. Установено е, че нивата на експресия в листата на Bt царевица са 4-7 пъти по-високи от тези в корените (24). Но при сравняване на растителен материал в полето след събиране на реколтата, листният материал съдържал едва 0.2% от първоначалната концентрация на токсини, докато кореновият материал е съдържал 12% (21). Причината за този феномен е, че листата се разграждат много по-бързо, а корените играят ролята на резервоар.

Устойчивост и биологична активност на Bt токсините в почвата

Всички налични научни данни сочат, че Bt токсините се разграждат в продължение на време. След кратка лаг фаза, поради разпадането на растителната клетка, следва бързо разпадането на токсините, като малка част от тях остават налични в почвата след един сезон. Токсините могат да присъстват като последица от свързването им с повърхностно-активна кал или глина. Изглежда, че свързаните протеини запазват своята инсектицидна активност. До днешна дата няма нито едно лабораторно или полево изследване, което да посочва, че се осъществява акумулация на Bt токсини в почвата в продължение на повече от няколко години култивация. Опитът от комерсиалното култивиране сочи, че токсините изчезват при естествени условия. Животът на тези токсини варира от няколко дни до няколко месеца в зависимост от условията, температурата, ареала, отглеждания вид и други (25, 26, 27).

Влияние върху почвените организми

Микроорганизмите са доминиращите видове в почвата по отношение на биомаса и активност. Почвената микрофлора участва в редица важни процеси включително разграждането на органична материя, минерализация на нутриенти, регулация на растителните патогени, трансформация на земеделски химически съединения и подобряване на почвената структура. Взаимодействието между култивирането на растения и почвените процеси води до контакт на почвените организми с Bt токсини от трансгенните организми.

Влияние върху бактерии и плесенни гъби

До този момент ефектите на Bt насаждения върху микроорганизмите са оценявани в множество проучвания с помощта на широк спектър от различни техники (28). Няма значителни различия в числеността на бактериалните представители в проучване, което сравнява площи култивирани с Bt царевица и конвенционална царевица (29). Въпреки това е изключително трудно да се стигне до някакво консенсусно заключение. Причините за това не са напълно ясни. Едно от причините може би е огромният брой бактериални видове и естествената вариабилност.  В допълнение, разнообразието в микробиалните съобщества се влияе от различни фактори на околната среда – растителни видове, воден стрес, наторяване, нитрификация, дълбочина на почвения слой и други (30). Данни за комплексното разнообразие на микроорганизмите са ограничени поради факта, че много малък брой от представителите могат да бъдат култивирани и определени чрез наличните аналитични методи (31). Някои методи, включително молекулярно-биологичните техники, дават надежди за разбирането на влиянието на ГМ насажденията върху микробиалната екология. Повечето проучвания в областта не определят естествените вариации, които се наблюдават в една земеделска система, което затруднява установяването на различия между модифицирани и не модифицирани насадения. Единственото проучване взимащо предвид тези естествени вариации открива, че няма значими различия между конвенционални и ГМ насаждения (32).

Влияние върху кръглите червеи

Влиянието на Cry1Ab токсини върху нематоди (кръгли червеи) е изследвано в три проучвания с помощта на почва от полета засадени с конвенционална и генномодифицирана царевица (32, 33, 34). Резултатите от проучването на Sacena (33) сочи, че няма значителна разлика в броя нематодите между почвата от територии с конвенционална и трансгенна царевица. Проучване на Manachini (34) също дава подобни данни. В един от осемте изследвани региона обаче е открито, че нематоди, които се хранят с плесенни гъби са увеличили своята численост в територии, на които се отглежда ГМ царевица.

Влияние върху мокриците (Oniscidea)
Porcellio scaber

Porcellio scaber

Три лабораторни проучвания са показали, че Bt царевица експресираща Cry1Ab няма вредни ефекти върху вида Porcellio scaber (35, 36, 37). Eксперименти показват, че P. scaber консумира еднакво количество биомаса и дава приблизително еднакъв брой потомство при използване на листа от конвенционални и Bt растения (35). Интересното е, че смъртността на млади индивиди от P. scaber e била по-висока при тези хранени с не ГМО растения. Тези данни и фактът, че индивидите хранени с трансгенна царевица трупат повече биомаса сочат, че модифицираната царевица има по-висока хранителна стойност (35).  В последващ експеримент отново с P. scaber са използвани 6 конвенционални сорта царевица и 2 трансгенни. Индивидите са изхранвани с тях в продължение на 20 дни (36). Единствената разлика между двете групи царевица е, че мокриците са консумирали по-малко количество ГМО царевица. Но третото и най-интересно проучване показва ( с помощта на ELISA), че между 60 и 80% от Cry1Ab токсините (които са протеини) се метаболизират в храносмилателната система на мокриците. Останалото неизконсумирано количество протеини запазва своите инсектицидни свойства (37).

Влияние върху Collembola (вилоскачки) и почвени акари
Folsomia candida

Folsomia candida

В две лабораторни проучвания не са открити негативни ефекти на Bt токсина Cry1Ab върху вилоскачките и акарите (38, 39). Микробно продуциран токсин е бил пречистен и добавен в концентрация 200 микрограма/грам към диетата на Folsomia candida и Xenylla goisea в продължение на 21 дни при 19 градуса по Целзий (38). Концентрацията на токсините в полетата е много по-ниска – 30 микрограма/грам. Резултатите не откриват каквито и да е ефекти върху преживяемостта и репродукцията на индивидите. Данните потвърждават заключенията на Yu et al. (39).

Влияние върху дъждовните червеи

Влиянието на Bt царевица експресираща Cry1Ab върху дъждовните червеи (Lumbricus terrestris) e изучавано в лабораторни и полуполеви условия от Saxena & Strotzky (33) и Zwahlen (40). И двете проучвания не показват значителни ефекти върху L. terrestris. Като цяло лабораторните експерименти с възрастни индивиди хранени с Bt и конвенционална царевица не показват различия в теглото между индивидите от двете групи. В полуполеви условия също не са наблюдавани различия, но при незрели индивиди. Тези данни потвърждават предишни наблюдения на същите автори, които в продължение на 40 дни са отглеждали индивиди изложени на коренови ексудати на конвенционална и трансгенна царевица.

Генетичен поток от ГМ растения към техни диви роднини

Обмяната на гени между земеделски култури и техните диви роднини е често наблюдавано още след доместификацията на първите растения. Естествената хибридизация между  земеделски култури и родствени видове се смята, че е изиграла основна роля както за доместификацията, така и за еволюцията на видовете (41). Съществуват известни притеснения, че гени внесени в доместифицирани видове могат да бъдат предадени в геномите на техни диви роднини. Две са основните притеснения:

1)      Могат ли трансгени да бъдат в полза на роднински диви видове на културните растения? Рискът е, че могат да възникнат видове, които трудно да могат да бъдат контролирани и които биха могли да се развият в земеделските площи редом до доместифицираните видове.

2)      Застрашени ли са от унищожение диви видове, живеещи в естествени условия, при хибридизация с ГМ растения? Трансгенните хибриди могат да станат по-конкурентоспособни от дивия тип. Това на теория би довело до унищожение на дивия тип.

Хибридизация с рапица
Brassica rapa

Brassica rapa

Съществува хипотетична опасност гени за толерантност към хербециди, които се намират в ГМ маслодайна рапица (OSR) да се прехвърлят към нейни диви роднини – Brassica rapa, Sinapis arvensis, Raphanus raphanistrum. При евентуална хибридизация тези модифицирани диви видове биха прораснали в самите насаждения или в тяхната периферия. Подобен трансфер на гени би създал растения, чиито контрол от фермерите би бил изключително труден. Вследствие те ще трябва да използват нови методи за справяне с тях.

Но генен трансфер от рапицата към споменатите близкородствени видове е с изключителна малка вероятност (42, 43, 44). Следователно е малко вероятно да се наблюдава спонтанна хибридизация в комерсиални полета. Спонтанна хибридизация между OSR и B. rapa е наблюдавана в полеви условия, като донор на полен могат да бъдат и двата вида. Въпреки това, трансфер на гени за толерантност към хербециди от рапица (OSR) към B. rapa варира значителни в земеделски условия. Към днешна дата две проучвания са открили F1 (първо поколение) хибриди резистентни към хербециди култивирани в комерсиални условия (45). В канадско проучване извършено в Квебек средните нива на хибридизация на популация B. rapa в комерсиално поле са били 13.6%, а в две експериментални полета 7% (45). Високата честота на хибридизация в комерсиалните полета е поради голямото разстоянието между отделните индивиди B. rapa, което води и до по-висока конкурентност с полен от маслодайна рапица. Проведено е подобно мащабно проучване в Обединеното кралство, при което B. rapa e култивиран в поле на маслодайна рапица (OSR), при което само  2 от 9500 (0.021%)  индивида са получили гени за толерантност към хербециди вследствие на хибридизация (46).

Заключение относно потокът на гени към диви роднински видове
Sinapis arvensis

Sinapis arvensis

Има постигнат консенсус, че потокът на гени от ГМ насаждения към сексуално съвместими диви роднински видове може да се наблюдава. Експериментални проучвания показват, че ГМ култури могат спонтанно да се кръстосват с техните диви роднини, но нивата на кръстосване няма да са по-високи от нормалните (47). Много емпирични данни за хибридизацията между роднински видове са достъпни, което индикира, че подобна хибдридизация се наблюдава, когато сексуално съвместими роднини се намират в нужно близко разстояние, въпреки че и при този случай нивата остават много ниски (48). Хибридизация между конвенционални и диви култури на няколко пъти е причинявало екологични проблеми. До този момент няма данни ГМ културите да представляват по-голям риск.  Публикуваните данни до този момент не предполагат да има заплаха, от която да се притесняваме (48).

Влияние на трансгенните белези върху устойчивостта и плодовитостта

Множествена резистентност към хербециди при самоизрастъци от маслодайна рапица
Raphanus raphanistrum

Raphanus raphanistrum

Има няколко вида ГМ маслодайна рапица, които са толерантна към хербециди – глифозат и глюфозинат резистентни, един сорт НЕтрансгенна, но резистента към имидазолинон. Предполага се, че трансфер на гени за толерантност между сортове рапица може да доведе до поява на самоизрастъци, които да притежават множествена резистентност към няколко хербецида, които биха били огромен земеделски проблем. След три години на комерсиално култивиране на GMHT OSR (ГМ хербецидно толеранта рапица) са докладвани два тройно резистентни самоизрастъка в Западна Канада (49). Проучване с 11 експериментални площадки в Саскетчеван, Канада съобщава за двойно резистентни рапични самоизрастъци (50). Но подобни резултати не са изненада имайки предвид високия капацитет на кръстосване на рапичните сортове. Въпреки това в продължение на 7 години не са открити доказателства, които да показват, че усиленото култивиране на резистентни рапични сортове води до увеличение на резистентни OSR самоизрастъци (51). Обстоен мониторинг на дивите видове е извършван в хиляди полета и ще продължава да се извършва, за да се оценява популацията на толерантните към хербециди самоизрастъци, промени в популацията на дивите видове, промяна в биоразнообразието им и други. Но липсата на на докладвани самоизрастъци с множествена резистентност в тези диви популации сочи, че контролът на земеделските площи работи добре (49). Голямото разнообразие на хербециди гарантира, че земеделците могат да се справят с резистентни растителни вредители. В Канада например има над 30 регистрирани хербецида. Но освен това има множество културални и механични практики, които се препоръчват на земеделските производители, за да контролират резистентните вредители и самоизрастъци. Те включват: оставяне на семена близо или на повърхността на почвата за колкото се може по дълго време след прибиране на реколтата, защото голяма част от тях ще прораснат и ще бъдат убити от зимните условия; изораване на земята преди сеитба; изолиране на полетата; ротация на културите и сортовете през 4 години; претърсване на полетата за оцелели плевели; редуциране на загубата на семена по време на събиране на продукцията.

Инвазивност на трансгенни земеделски култури в полуестествени хабитати

Няма голям брой проучвания, които да сравняват инвазивността на модифицирани и не модифицирани култури. В ранни проучване е изследвана популационната динамика на конвенционална и резистентна към глюфозинат  рапица в продължение на период от 3 години в 12 естествени местообитания и при разнообразни климатични условия (52). Не са получени данни, които да сочат, че модифицирането на растенията води до повишена инвазивност. Дори не са получени данни, които да покажат, че модифицираната рапица е по-инвазивна от своята конвенционална разновидност. Като цяло може да се обобщи, че трансгенните индивиди се представят доста по-зле от своите конвенционални алтернативи. Има и по-ново проучване, което сравнява 4 различни култури (ГМ и не ГМ) отглеждани в 12 различни местообитания и наблюдавани в период от 10 години (53). Отново не е открито, че култивираните трансгенни видове (рапица и царевица експресирараща толерантност към глюфозинат, захарно цвекло толерантно към глифозат и два вида картофи, които експресират Bt токсини и лектин) са по-инвазивни или устойчиви от конвенционалните си алтернативи.

Влияние на ГМ култури върху вредителите и справянето с плевели

Последиците върху околната среда вследствие от промени в управлението на селскостопанските площи са много трудни за определяне, тъй като са причинени от взаимодействието на множество фактори, които се проявяват след определен период от време. Не е изненадващо, че последиците върху биоразнообразието от модерното неГМО земеделие са наблюдавани години след тяхното въвеждане. Взимайки под внимание широкото разпространение на ефектите от модерните земеделски системи през последното десетилетие, промени в управлението на тези практики са вероятно най-сериозният фактор влияещ върху биоразнообразието. Смята се, че преди въвеждането на ГМО културите опасението относно влиянието на земеделието върху околната среда не е било толкова силно. Именно затова трябва да се подчертае, че не самото култивиране на ГМО култури застрашава околната среда, а земеделските практики като цяло.

Промяна в използването на хербециди вследствие на използването на ГМ толерантни към хербециди насаждени

Има много спекулации, че използването на резистентни към хербециди култури ще повиши използването на въпросните химични агенти. Но има множество публикувани проучвания, които показват малка, но статистически значима редукция в използването на хербециди (55, 56, 57, 58). Тъй като редукцията варира между различните видове и региони, трудно е да се направи генерално заключение. Например, използването на толерантна към хербециди маслодайна рапица в Канада е свързано с редукция на количеството химични агенти за хектар, както и намаляване на негативните ефекти върху околната среда (57). В контраст, средното количество на хербециди използвано върху соеви насаждения в САЩ се е покачило незначително с 3% (55). Трябва да се отбележи, че би било неадекватно да се оценява използването на хербециди само като се сравняват използваните количества. Освен нетните промени в използваните количества, употребата на ГМ култури е довело до промяна в комбинацията на използвани хербециди.  Използването на толерантни към хербециди растения е позволило на фермерите да използват поне 3 пъти по-слабо токсични съединения (56, 59).

Промени в използваните инсектициди след използване на Bt царевица
Ostrinia nubilalis

Ostrinia nubilalis

Въпреки че европейският царевичен стъблопробивач (Ostrinia nubilalis) е сериозен вредител по царевицата и причинява сериозни загуби, само 5-8% от царевичните насаждения в САЩ са били третирани с инсектициди против него преди използването на модифициран сорт. Основна причина е, че е било трудно да се определи точният период за пръскане, защото ларвите на вредителя прекарват част от развитието си в самото растение, където пестицидите не са ефективни (60). Инсектицидите всъщност контролират вредителите намиращи се в почвата, a не таргетните групи на Bt токсините. Следователно не би трябвало да се очакват някакви резки промени в използваните количества на вещества за химичен контрол. Анализ извършен от EPA (САЩ) индикира редукция от цели 1.6 милиона третирания с инсектициди  за всички възможни вредили върху царевица. Това откритие е потвърдено и от проучване, което твърди, че използването на пестициди е намаляло с 1.5% между 1995 и 1999 година (61). Но според друг анализ пък използваното количество на пестицида третиращ Ostrinia nubilalis се е увеличили с 1% (62). Отглеждането на Bt памук е довело до значително намаление на използваните количества пестицид във всяка държава, в която се отглежда (63).

Макар проучванията в областта да не трябва да спират, а да се задълбочават, науката не може да застане зад апокалиптичните твърдения на зелените организации. Просто липсват данни, които да подкрепят твърденията им. Освен това трябва да се поставят ясни разделителни линии между ефектите, които оказва земеделието  върху околната среда и отглеждането на самите ГМО култури.

Използвани литературни източници:

  1. Marshall EJP, Brown VK, Boatman ND, Lutman PJW, Squire GR, and Ward LK (2003). The role ofweeds in supporting biological diversity within crop fields. Weed Research, 43: 77–89
  2. Malone LA, and Pham-Delegue MH (2001). Effects of transgene products on honey bees
  3. Stanley-Horn DE, Dively GP, Hellmich RL, Mattila HR, Sears MK, Rose R, Jesse LCH, Losey JE,Obrycki JJ, and Lewis L (2001). Assessing the impact of Cry1Ab-expressing corn pollen onmonarch butterfly larvae in field studies. Proceedings of the National Academy of Sciences ofthe United States of America, 98: 11931–11936
  4. Malone LA, and Pham-Delegue MH (2001). Effects of transgene products on honey bees(Apis mellifera) and bumblebees (Bombussp.). Apidologie, 32: 287–304
  5. Malone LA (2004). Potential effects of GM crops on honey bee health. Bee World, 85: 29–36.
  6. Pilcher CD, Rice ME, Obrycki JJ, and Lewis LC (1997). Field and laboratory evaluations of trans-genicBacillus thuringiensiscorn on secondary lepidopteran pests (Lepidoptera: Noctuidae).Journal of Economic Entomology, 90: 669–678
  7. Obrist LB, Klein H, Dutton A, and Bigler F (2005). Effects ofBt-maize onFrankliniella tenuicornisand exposure of thrips predators to prey-mediatedBttoxin. Entomologia Experimentalis etApplicata, 115: 409–416
  8. Dutton A, Klein H, Romeis J, and Bigler F (2002). Uptake ofBt-toxin by herbivores feedingon transgenic maize and consequences for the predatorChrysoperla carnea. EcologicalEntomology, 27: 441–447.
  9. Head G, Brown CR, Groth ME, and Duan JJ (2001). Cry1Ab protein levels in phytophagousinsects feeding on transgenic corn: implications for secondary exposure risk assessment.Entomologia Experimentalis et Applicata, 99: 37–4
  10. Raps A, Kehr J, Gugerli P, Moar WJ, Bigler F, and Hilbeck A (2001). Immunological analysis ofphloem sap ofBacillus thuringiensiscorn and of the nontarget herbivoreRhopalosiphum padi(Homoptera: Aphididae) for the presence of Cry1Ab. Molecular Ecology, 10: 525–5
  11. Bourguet D, Chaufaux J, Micoud A, Delos M, Naïbo B, Bombarde F, Marque G, Eychenne N, andPagliari C (2002).Ostrinia nubilalisparasitism and the field abundance of non-target insects intransgenicBacillus thuringiensiscorn (Zea mays). Environmental Biosafety Research, 1: 49–60.
  12. Candolfi MP, Brown K, Grimm C, Reber B, and Schmidli H (2004). A faunistic approach to assesspotential side-effects of genetically modifiedBt-corn on non-target arthropods under fieldconditions. Biocontrol Science and Technology, 14: 129–170
  13. Lumbierres B, Albajes R, and Pons X (2004). TransgenicBtmaize andRhopalosiphum padi(Hom., Aphididae) performance. Ecological Entomology, 29: 309–31
  14. Hajek AE (2004). Natural enemies: an introduction to biological control, Cambridge UniversityPress, Cambridge.
  15. Fitt GP, Wakelyn PJ, Stewart JM, James C, Roupakias D, Hake K, Zafar Y, Pages J, and GibandM (2004). Global status and impacts of biotech cotton: report of the second expert panel onbiotechnology of cotton, International Cotton Advisory Committee, Washington D
  16. Greene JK, Turnipseed SG, Sullivan MJ, and May OL (2001). Treatment thresholds for stink bugs(Hemiptera: Pentatomidae) in cotton. Journal of Economic Entomology, 94: 403–40
  17. Whitehouse MEA, Wilson LJ, and Fitt GP (2005). A comparison of arthropod communitiesin transgenicBt- and conventional cotton in Australia. Environmental Entomology,34: 1224–1241
  18. Naranjo SE (2005b). Long-term assessment of the effects of transgenicBt-cotton on the func-tion of the natural enemy community. Environmental Entomology, 34: 1211–122
  19. Reed GL, Jensen AS, Riebe J, Head G, and Duan JJ (2001). TransgenicBt-potato and convention-al insecticides for Colorado potato beetle management: comparative efficacy and non-targetimpacts. Entomologia Experimentalis et Applicata, 100: 89–10
  20. Glare TR, and O’Callaghan M (2000).Bacillus thuringiensis: Biology, Ecology and Safety,John Wiley and Sons Ltd, Chichester UK
  21. Baumgarte S, and Tebbe CC (2005). Field studies on the environmental fate of the Cry1AbBt-toxin produced by transgenic maize (MON810) and its effect on bacterial communities inthe maize rhizosphere. Molecular Ecology, 14: 2539–2551
  22. Saxena D, Stewart CN, Altosaar I, Shu QY, and Stotzky G (2004). Larvicidal Cry proteins fromBacillus thuringiensisare released in root exudates of transgenicBacillus thuringiensiscorn,potato, and rice but not ofBacillus thuringiensiscanola, cotton, and tobacco. Plant Physiologyand Biochemistry, 42: 383–387
  23. Saxena D, Flores S, and Stotzky G (2002).Bttoxin is released in root exudates from 12 transgen-ic corn hybrids representing three transformation events. Soil Biology & Biochemistry,34: 133 –137
  24. Mendelsohn M, Kough J, Vaituzis Z, and Matthews K (2003). AreBt-crops safe?Nature Biotechnology, 21: 1003–1009
  25. Zwahlen C, Hilbeck A, Gugerli P, and Nentwig W (2003a). Degradation of the Cry1Ab proteinwithin transgenicBacillus thuringiensiscorn tissue in the field. Molecular Ecology,12: 765 –775
  26. Head G, Surber JB, Watson JA, Martin JW, and Duan JJ (2002). No detection of Cry1Ac proteinin soil after multiple years of transgenicBt-cotton (Bollgard) use. Environmental Entomology,31: 30 –36.
  27. Hopkins DW, and Gregorich EG (2003). Detection and decay of theBtendotoxin in soil from afield trial with genetically modified maize. European Journal of Soil Science, 54: 793–8
  28. Bruinsma M, Kowalchuk GA, and van Veen JA (2003). Effects of genetically modified plants onmicrobial communities and processes in soil. Biology and Fertility of Soils, 37: 329–337
  29. Brusetti L, Francia P, Bertolini C, Pagliuca A, Borin S, Sorlini C, Abruzzese A, Sacchi G, Viti C,Giovannetti L, Giuntini E, Bazzicalupo M, and Daffonchio D (2004). Bacterial communitiesassociated with the rhizosphere of transgenicBt176 maize (Zea mays) and its non transgeniccounterpart. Plant and Soil, 266: 11–2
  30. Cartwright C, Lilley A, and Kirton J (2004). Mechanisms for investigating changes in soil ecologydue to GMO releases, DEFRA Department for Environment Food and Rural Affairs, Lond
  31. Motavalli PP, Kremer RJ, Fang M, and Means NE (2004). Impact of genetically modified cropsand their management on soil microbially mediated plant nutrient transformations. Journal ofEnvironmental Quality, 33: 816–824
  32. Griffiths BS, Caul S, Thompson J, Birch ANE, Scrimgeour C, Andersen MN, Cortet J, Messean A,Sausse C, Lacroix B, and Krogh PH (2005). A comparison of soil microbial community struc-ture, protozoa and nematodes in field plots of conventional and genetically modified maizeexpressing theBacillus thuringiensisCry1Ab toxin. Plant and Soil, 275: 135–146
  33. Saxena D, and Stotzky G (2001a).Bacillus thuringiensis(Bt) toxin released from root exudatesand biomass ofBt-corn has no apparent effect on earthworms, nematodes, protozoa,bacteria, and fungi in soil. Soil Biology & Biochemistry, 33: 1225–123
  34. Manachini B, and Lozzia GC (2002). First investigations into the effects ifBt-corn crop onNematofauna. Boll. Zool. agr. Bachic. Ser. II, 34: 85–9
  35. Escher N, Käch B, and Nentwig W (2000). Decomposition of transgenicBacillus thuringiensismaize by microorganisms and woodlicePorcellio scaber(Crustacea: Isopoda). Basic andApplied Ecology, 1: 161–16
  36. Wandeler H, Bahylova J, and Nentwig W (2002). Consumption of twoBt- and six non-Bt-cornvarieties by the woodlousePorcellio scaber. Basic and Applied Ecology, 3: 357–36
  37. Pont B, and Nentwig W (2005). Quantification ofBt-protein digestion and excretion by theprimary decomposerPorcellio scaber, fed with twoBt-corn varieties. Biocontrol Science andTechnology, 15: 341–352
  38. Sims SR, and Martin JW (1997). Effect of theBacillus thuringiensisinsecticidal proteins CryIA(b),CryIA(c), CryIIA, and CryIIIA onFolsomia candidaandXenylla grisea(Insecta: Collembola).Pedobiologia, 41: 412– 416
  39. Yu L, Berry RE, and Croft BA (1997). Effects ofBacillus thuringiensistoxins in transgeniccotton and potato onFolsomia candida(Collembola: Isotomidae) andOppia nitens(Acari:Orbatidae). Journal Of Economic Entomology, 90: 113–118
  40. Zwahlen C, Hilbeck A, Howald R, and Nentwig W (2003b). Effects of transgenicBt-corn litteron the earthwormLumbricus terrestris. Molecular Ecology, 12: 1077–1086
  41. Conner AJ, Glare TR, and Nap J-P (2003). The release of genetically modified crops into theenvironment. Part II. Overview of ecological risk assessment. Plant Journal, 33: 19–4
  42. Darmency H, Lefol E, and Fleury A (1998). Spontaneous hybridizations between oilseed rapeand wild radish. Molecular Ecology, 7: 1467–1473
  43. Gueritaine G, Bazot S, and Darmency H (2003). Emergence and growth of hybrids betweenBrassica napusandRaphanus raphanistrum. New Phytologist, 158: 561–567
  44. Gueritaine G, Sester M, Eber F, Chevre AM, and Darmency H (2002). Fitness of backcross six ofhybrids between transgenic oilseed rape (Brassica napus) and wild radish (Raphanus raphanis-trum). Molecular Ecology, 11: 1419–1426
  45. Warwick SI, Simard MJ, Legere A, Beckie HJ, Braun L, Zhu B, Mason P, Seguin-Swartz G, andStewart CN (2003). Hybridization between transgenicBrassica napusL. and its wild rela-tives:Brassica rapaL.,Raphanus raphanistrumL.,Sinapis arvensisL., andErucastrum gallicum(Willd.) OE Schulz. Theoretical and Applied Genetics, 107: 528–53
  46. Daniels R, Boffey C, Mogg R, Bond J, and Clarke R (2005). The potential for dispersal ofherbicide tolerance genes from genetically modified, herbicide tolerant oilseed rape to wildrelatives, Centre for Ecology and Hydrology (CEH) Dorset, Dorchester U
  47. Ellstrand NC (2003). Dangerous liaisons? When cultivated plants mate with their wild relatives,The John Hopkins University Press, Baltimore and Londo
  48. Stewart CN, Halfhill MD, and Warwick SI (2003). Transgene introgression from genetically modi-fied crops to their wild relatives. Nature Reviews Genetics, 4: 806–817
  49. Hall L, Topinka K, Huffman J, Davis L, and Good A (2000). Pollen flow between herbicide-resistantBrassica napusis the cause of multiple-resistantB. napusvolunteers. Weed Science,48: 688–694
  50. Beckie HJ, Warwick SI, Nair H, and Seguin-Swartz GS (2003). Gene flow in commercial fields ofherbicide-resistant canola (Brassica napus). Ecological Applications, 13: 1276–129
  51. Hall LM, Habibur Rahman M, Gulden RH, and Thomas AG (2005). Volunteer oilseed rape – willherbicide-resistance traits assist ferality? in “Crop ferality and volunteerism” (Gressel J, ed.),pp. 59–79. CRC Press – Taylor & Francis Group, Boca Raton F
  52. Crawley MJ, Hails RS, Rees M, Kohn D, and Buxton J (1993). Ecology of transgenic oilseed rapein natural habitats. Nature, 363: 620–623
  53. Crawley MJ, Brown SL, Hails RS, Kohn DD, and Rees M (2001). Transgenic crops in natural habi-tats. Nature, 409: 682–683
  54. Warwick S, and Stewart CN (2005). Crops come to wild plants – how domestication, trans-genes, and linkage together shape ferality. in “Crop ferality and volunteerism” (Gressel J, ed.),pp. 9–30. CRC Press – Taylor & Francis Group, Boca Raton FL.
  55. Carpenter J, Felsot A, Goode T, Hammig M, Onstad D, and Sankula S (2002). Comparative envi-ronmental impacts of biotechnology-derived and traditional soybean, corn, and cotton crops,Council for Agricultural Science and technology, Ames, Iow
  56. Fernandez-Cornejo J, and Mc Bride WD (2002). Adoption of bioengineered crops, EconomicResearch Service, United States Department of Agriculture, Washington, DC
  57. Brimner TA, Gallivan GJ, and Stephenson GR (2005). Influence of herbicide-resistant canola onthe environmental impact of weed management. Pest Management Science, 61: 47–5
  58. Brookes G, and Barfoot P (2005). GM crops: the global economic and environmental impact– the first nine years 1996–2004. AgBioForum, 8: 187–19
  59. Duke SO (2005). Taking stock of herbicide-resistant crops ten years after introduction. PestManagement Science, 61: 211–218
  60. Phipps RH, and Park JR (2002). Environmental benefits of genetically modified crops: Global andEuropean perspectives on their ability to reduce pesticide use. Journal of Animal and FeedSciences, 11: 1–18.
  61. Carpenter J, and Gianessi LP (2001). Agricultural biotechnology: updated benefit estimates,National Center for Food and Agricultural Policy, Washington D
  62. Benbrook C (2001). Do GM crops mean less pesticide use. Pesticide Outlook 204–207.
  63. Fitt GP, Wakelyn PJ, Stewart JM, James C, Roupakias D, Hake K, Zafar Y, Pages J, and GibandM (2004). Global status and impacts of biotech cotton: report of the second expert panel onbiotechnology of cotton, International Cotton Advisory Committee, Washington DC
Share this Story

Подобни публикации

Ако харесвате дейността на 6nine, може да помогнете със скромно дарение за обезпечаване на някои нужди. Благодаря!

Choose currency

Enter amount

Харесайте ни във facebook

За biologist

I fucking love science! Микробиолог, science enthusiast, по дефиниция на БГ законодателството се водя "млад учен", просто любопитен. Геймър, меломан, киноман. MARVEL FAN! Млад съм, което явно за много хора е проблем. За други щеше да е проблем, ако бях брадат старец :D Няма угодия. https://www.facebook.com/munroe90

Статии в снимки