Pestycydy nie są niczym nowym i zdecydowanie nie są wynalazkiem człowieka. Rośliny i inne mikroorganizmy używały środków chemicznych do obrony przed innymi organizmami przez setki tysięcy lat.

Przypomnijmy na przykład drzewa orzecha włoskiego. Ich korzenie wytwarzają substancję chemiczną zwaną juglone, która jest wydzielana do gleby i hamuje pobliski wzrost roślin. Dzięki temu drzewo orzecha włoskiego ma wszystkie pobliskie składniki odżywcze i wodę dla siebie.

Rośliny produkują również środki owadobójcze. Nikotyna jest najbardziej znanym przykładem, produkowanym przez rośliny z rodziny psiankowatych, w tym pomidory, ziemniaki i, oczywiście, tytoń. Wiele owadów żywiących się roślinami unika roślin tytoniowych, ponieważ nikotyna jest silną neurotoksyną, która może je zabić.

Ludzie powielili tę naturalną walkę chemiczną, aby wyprodukować pestycydy, które stały się niezbędne dla rolnictwa. Ale stosowanie insektycydów budzi również obawy o ich wpływ na gatunki niebędące celem ataku, takie jak pszczoły, lub ich pośredni wpływ na ptaki, które zjadają wiele owadów.

Naukowcy badający owady i ich przystosowanie do pestycydów odkrywają, że niektóre insektycydy mogą wzmocnić szkodniki lub że sama roślina może nawet stać się bardziej atakowana przez inne szkodniki. Znalezienie rozwiązań jest ważne zarówno dla zachowania bioróżnorodności jak i dla rolnictwa.

Gdy rolnik używa środków owadobójczych, jest świadomy ich korzystnego wpływu na jego pola, ale musi być również świadomy potencjalnych negatywnych skutków.

Co cię nie zabije, to cię wzmocni

Pestycyd może wywołać ponowne pojawienie się szkodnika w ciągu dni, tygodni lub miesięcy po jego zastosowaniu. Insektycydy muszą być stosowane w śmiertelnych stężeniach i czasami kilka razy w ciągu cyklu życia szkodnika, aby były w pełni skuteczne.

Pestycydy w stężeniach subletalnych mogą zwiększać płodność lub długowieczność niektórych szkodników. Na przykład, gdy imidaklopryd (neurotoksyna owadobójcza z rodziny neonikotynoidów) jest stosowany w stężeniu subletalnym, może podwoić wskaźnik reprodukcji mszycy brzoskwiniowej.

Jeszcze gorsze jest to, że zastosowanie pestycydów w stężeniu subletalnym może szybko doprowadzić do pojawienia się odporności na insektycydy. Odporność na pestycydy czyni te środki chemiczne bezużytecznymi lub nawet szkodliwymi. Tak stało się w przypadku odpornego na insektycydy szczepu wołka kukurydzianego, który zwiększył swoją populację 5,4-krotnie po zastosowaniu insektycydu pyretroidowego o nazwie deltametryna.

Ogniska epidemii powtarzają się

Insektycydy mogą być selektywne – ukierunkowane na konkretnego owada – lub działać na szereg szkodników (szerokie spektrum). Insektycydy o szerokim spektrum są powszechnie stosowane, ale mogą mieć szkodliwe skutki uboczne, takie jak zakłócanie naturalnych wrogów szkodnika.

W takich przypadkach, kilka tygodni po zastosowaniu pestycydów, ten sam szkodnik pojawi się ponownie na polu (odrodzenie szkodnika pierwotnego) lub wystąpi ognisko innego szkodnika (odrodzenie szkodnika wtórnego). Zjawiska te zostały zidentyfikowane na wielu uprawach, w tym na soi, ziemniakach i innych, ale są trudne do zbadania, ponieważ w grę wchodzi tak wiele różnych czynników.

Niektórzy badacze oszacowali, że wczesnosezonowy zabieg pestycydowy na bawełnie przeciwko pluskwiakom lygusowym może dodać 6 USD na akr do kolejnego późnosezonowego zabiegu pestycydowego, ponieważ naturalni wrogowie szkodnika są wyczerpani.

Wrażliwa roślina

Niektórzy producenci pestycydów pokrywają obecnie nasiona roślin pestycydami, dzięki czemu rośliny wchłaniają pestycydy do swoich organów i stają się toksyczne dla szkodników rolnych. Stało się to bardzo popularnym sposobem ochrony roślin jednorocznych, takich jak pszenica, soja czy kukurydza.

Ale kiedy roślina staje się odporna na niektóre szkodniki, może również stać się bardziej wrażliwa na inne. Najlepiej udokumentowanym przykładem jest stosowanie neonikotynoidów na bawełnie, kukurydzy i pomidorze oraz wzrost liczby ognisk występowania przędziorków. Przędziorki nie są wrażliwe na neonikotynoidy i rozwijają się na tych uprawach znacznie lepiej w porównaniu z uprawami nieleczonymi.

Bez wątpienia pestycydy pozytywnie przyczyniają się do wysokiej i stabilnej produkcji roślinnej w naszym obecnym modelu rolnictwa, a tym samym w naszym życiu. Z drugiej strony, istnieją niechemiczne opcje, które mogą być stosowane jako alternatywa lub dodatek do pestycydów.

Alternatywy dla insektycydów

Istnieją możliwości ograniczenia stosowania pestycydów, a naukowcy, tacy jak ja, pracują nad wieloma zrównoważonymi alternatywami. Ostatnie badania wykazały, że 78 procent neonikotynoidów stosowanych w rolnictwie można zastąpić niechemiczną ochroną przed szkodnikami. Wśród wielu innych, niesamowita inicjatywa w Niemczech o nazwie Jena gromadzi naukowców, aby sprawdzić, czy wprowadzenie większej różnorodności roślin na pole zwiększa odporność w porównaniu z naszymi monokulturowymi systemami rolnymi.

Opracowywanych jest kilka nowych technologii, które mogą pomóc w ograniczeniu stosowania pestycydów. Na przykład, kamery mogą wykrywać lotne substancje chemiczne uwalniane przez rośliny podczas epidemii szkodników. Te sygnały ostrzegawcze mogą pomóc rolnikom w szybszym wykryciu szkodników i prowadzić do lepszego, bardziej efektywnego leczenia.

Biotechnologia również może pomóc. Genetycznie zmodyfikowane uprawy nie zostały szeroko zaakceptowane przez społeczeństwo, ale nowe techniki, takie jak CRISPR-Cas9 – precyzyjne narzędzie genetyczne zdolne do zmiany małych części genomu – mogą, jeśli zostaną mądrze wykorzystane, być nieocenione dla bardziej zrównoważonego, mniej zależnego od pestycydów rolnictwa. Na przykład, roślina może zostać zaprojektowana tak, aby przyciągać naturalnych wrogów poprzez wydzielanie lotnych związków, chroniąc w ten sposób przed niektórymi szkodnikami.

Podług obecnego modelu rolnictwa, pestycydy są niemal niezbędne do zapewnienia wystarczającej ilości żywności dla globalnej populacji. Istnieją jednak alternatywy, a kupowanie żywności od rolników, którzy zaprzestali lub ograniczyli stosowanie pestycydów jest jednym ze sposobów wspierania procesu odchodzenia od pestycydów w rolnictwie.