3 ways insecticide can be counterproductive in agriculture

農薬は新しいものではなく、間違いなく人間が発明したものではありません。植物やその他の微生物は、何十万年もの間、他の生物から身を守るために化学物質を使用してきました。

たとえば、クルミの木がそうです。その根はジュグロンと呼ばれる化学物質を作り、それが土の中に分泌され、近くの植物の成長を阻害する。これにより、クルミの木は近くの栄養分と水をすべて自分のものにすることができます。

植物は殺虫剤も生産します。ニコチンは最も有名な例で、トマトやジャガイモ、そしてもちろんタバコなど、ソラマメ科の植物が生産しています。多くの植物を食べる昆虫は、ニコチンが強力な神経毒であり、彼らを殺すことができるので、タバコの植物を避けます。

ブラックウォールナット、ペカン、ヒッコリーなどのクルミ科の木は、近くの植物に有毒かもしれないジュグロンという化学物質を生成します。ウィキメディア

人間は、この自然の化学戦争を複製して、農業に不可欠となった殺虫剤を生産してきました。しかし、殺虫剤の使用は、ハチなどの非標的種への影響や、多くの昆虫を食べる鳥への間接的な影響についての懸念を引き起こします。

昆虫とその農薬への適応方法を研究する科学者は、一部の殺虫剤が害虫を強くしたり、植物自体が他の害虫からより大きな攻撃を受ける可能性さえあることを発見しています。解決策を見つけることは、生物多様性の保全と農業の両方にとって重要です。

農家が殺虫剤を使うとき、彼らは自分の畑に有益な効果があることを認識していますが、潜在的なマイナスの影響も認識する必要があります。

死なないものは強くなる

殺虫剤は、その散布後の数日、数週間、数ヶ月の間に、対象となる害虫の復活を誘発することがあります。殺虫剤は、害虫のライフサイクルの間に、致死的な濃度で、時には数回にわたって散布しなければ、十分な効果を発揮することはできません。

致死濃度以下であれば、殺虫剤は実際、ある種の害虫の繁殖力や寿命を増加させることがある。たとえば、イミダクロプリド (ネオニコチノイド系の昆虫神経毒) を亜致死濃度で散布すると、アオモモアブラムシの繁殖率が 2 倍になります。

The green peach aphid. Scott Bauer, USDA

さらに悪いことに、亜致死量の農薬散布は、殺虫剤耐性の出現を急速に招きます。殺虫剤耐性があると、これらの化学薬品は役に立たなくなるか、有害にさえなります。これは、デルタメトリンというピレスロイド系殺虫剤で処理すると、その個体数が5.4倍に増えたトウモロコシゾウムシの殺虫剤耐性株がそうであるようにです。

Outbreak on repeat

殺虫剤には、特定の昆虫をターゲットとする選択性のものと、さまざまな害虫に作用する（広域スペクトル）ものがある。広域殺虫剤は広く使用されていますが、害虫の天敵を混乱させるなど、有害な副作用がある場合があります。

このような場合、農薬を散布した数週間後に、同じ害虫が再び圃場に現れたり（一次害虫の復活）、別の害虫が発生したり（二次害虫の復活）することがあります。これらの現象は、ダイズ、ジャガイモなど多くの作物で確認されていますが、様々な要因が絡んでくるため、研究が難しいのです。

一部の研究者は、綿花のシーズン初めにリュウキュウアザミウマの農薬処理を行うと、害虫の天敵が枯渇するため、その後のシーズン後半の農薬処理にエーカーあたり6米ドルが追加されると推定しています。

敏感な植物

現在、一部の農薬メーカーは植物の種子を農薬でコーティングし、植物がその器官に農薬を取り込んで農業害虫に対して有毒になるようにしています。これは小麦、大豆、トウモロコシなどの一年生植物を守るために非常に人気のある方法となっている。

しかし、植物がある害虫に対して耐性を持つようになると、他の害虫に対しても敏感になることがある。最もよく知られている例は、綿、トウモロコシ、トマトにネオニコチノイドが使用され、ツマグロハダニが大発生したことである。ハダニはネオニコチノイドに弱く、これらの作物では未処理のものに比べてずっと繁殖する。

間違いなく、農薬は現在の農業モデルにおいて、高い安定した作物生産に、したがって私たちの生活に積極的に貢献しています。一方、農薬に代わる、あるいは農薬に加えて使用できる非化学的な選択肢もある。

殺虫剤の代替

農薬の使用を減らす機会はあり、私のような科学者も、多くの持続可能な代替策に取り組んでいます。最近の研究では、農業で使用されているネオニコチノイドの 78% は、非化学的害虫駆除で代替できることが明らかになりました。その他にも、ドイツのイエナという素晴らしいイニシアチブでは、研究者を集めて、畑に植物の多様性をもたらすと、単一文化による農業システムと比較して回復力が高まるかどうかを調べています。

農薬の使用を減らすのに役立ついくつかの新しい技術が開発されています。例えば、害虫が発生したときに植物が放出する揮発性化学物質をカメラで検出することができる。これらの警告信号により、農家は害虫をより早く発見し、より良い、より効率的な治療につなげることができる。

バイオテクノロジーも役に立ちます。遺伝子組み換え作物は一般に広く受け入れられてはいないが、CRISPR-Cas9のような新しい技術（ゲノムの小さな部分を変更できる精密な遺伝子ツール）は、賢く使えば、農薬に依存しない、より持続可能な農業のために貴重なものとなり得るだろう。例えば、植物は揮発性化合物を放出して天敵を引き寄せるように設計することができ、その結果、一部の害虫から保護することができます。

現在の農業モデルでは、世界人口に十分な食料を供給するために、農薬はほぼ不可欠です。しかし、代替手段はあります。農薬の使用を中止または制限している農家から食品を買うことは、農薬に頼らない農業への移行を支援する1つの方法なのです。