Pesticider är inte nya och definitivt inte en mänsklig uppfinning. Växter och andra mikroorganismer har använt kemikalier för att försvara sig mot andra organismer i hundratusentals år.

Tag till exempel valnötsträd. Deras rötter producerar en kemikalie som kallas juglon som utsöndras i jorden och hämmar närliggande växters tillväxt. Detta säkerställer att valnötsträdet har alla närliggande näringsämnen och vatten för sig självt.

Växter producerar också insekticider. Nikotin är det mest kända exemplet och produceras av växter i familjen solanaceae, däribland tomater, potatis och naturligtvis tobak. Många växtätande insekter undviker tobaksplantor eftersom nikotin är ett kraftfullt nervgift som kan döda dem.

Människor har replikerat denna naturliga kemiska krigföring för att producera bekämpningsmedel som har blivit viktiga för jordbruket. Men användningen av insekticider ger också upphov till oro över deras inverkan på icke-målarter som bin, eller deras indirekta effekt på fåglar, som äter många insekter.

Vetenskapsmän som studerar insekter och hur de anpassar sig till bekämpningsmedel upptäcker att vissa insekticider kan göra skadedjuren starkare eller att själva växten till och med kan bli utsatt för större angrepp från andra skadedjur. Att hitta lösningar är viktigt både för att bevara den biologiska mångfalden och jordbruket.

När en jordbrukare använder insekticider är han eller hon medveten om de positiva effekterna på sina fält, men han eller hon måste också vara medveten om de potentiella negativa effekterna.

Det som inte dödar dig gör dig starkare

Ett bekämpningsmedel kan provocera fram en återkomst av målskadegöraren under de dagar, veckor eller månader som följer efter appliceringen. Insektsbekämpningsmedel måste appliceras i dödliga koncentrationer och ibland flera gånger under skadedjurets livscykel för att vara fullt effektiva.

I subdödliga koncentrationer kan ett bekämpningsmedel faktiskt öka vissa skadedjurs fruktsamhet eller livslängd. När imidakloprid (ett insektsneurotoxin från neonikotinoidfamiljen) används i subdödliga koncentrationer kan det till exempel fördubbla reproduktionshastigheten hos den gröna persikoblodlusen.

Ett ännu värre är att en subdödlig användning av bekämpningsmedel snabbt kan leda till uppkomsten av resistens mot insekticider. Bekämpningsmedelsresistens gör dessa kemikalier värdelösa eller till och med skadliga. Detta är fallet med den insekticidresistenta stammen av majsbagge, som ökade sin population 5,4 gånger när den behandlades med ett pyretroid-insekticid som heter deltametrin.

Utbrott upprepas

Insekticider kan vara selektiva – riktade mot en viss insekt – eller verka mot en rad skadedjur (brett spektrum). Bredspektruminsekticider används i stor utsträckning, men kan ha skadliga biverkningar, t.ex. genom att störa en skadegörares naturliga fiender.

I dessa fall kommer samma skadegörare några veckor efter det att bekämpningsmedlet applicerats att återkomma på fältet (primärt återfall av skadegörare) eller ett utbrott av en annan skadegörare kommer att inträffa (sekundärt återfall av skadegörare). Dessa fenomen har identifierats på många grödor, inklusive sojabönor, potatis med flera, men de är svåra att studera eftersom det finns så många olika faktorer inblandade.

Vissa forskare har uppskattat att en bekämpning av lygusbaggar på bomull i början av säsongen kan ge ett tillägg på 6 US-dollar per hektar för en efterföljande bekämpning i slutet av säsongen, eftersom skadegörarens naturliga fiender är uttömda.

Den känsliga växten

En del bekämpningsmedelstillverkare belägger nu växtfröna med bekämpningsmedel, så att växterna tar upp bekämpningsmedlet i sina organ och blir giftiga för jordbruksskadegörare. Detta har blivit ett mycket populärt sätt att skydda ettåriga växter som vete, soja eller majs.

Men när en växt blir resistent mot vissa skadedjur kan den också bli känsligare för andra. Det bäst dokumenterade exemplet är användningen av neonikotinoider på bomull, majs och tomat, och ökningen av utbrott av tvåfläckigt spindelkvalster. Spinnkvalster är inte känsliga för neonikotinoider och trivs mycket bättre på dessa grödor jämfört med obehandlade grödor.

Och utan tvekan bidrar bekämpningsmedel positivt till en hög och stabil växtproduktion i vår nuvarande jordbruksmodell och därmed i våra liv. Å andra sidan finns det icke-kemiska alternativ som kan användas som alternativ eller utöver bekämpningsmedel.

Insekticidalternativ

Det finns möjligheter att minska användningen av bekämpningsmedel och forskare, som jag själv, arbetar med många hållbara alternativ. En nyligen genomförd studie belyste att 78 procent av de neonikotinoider som används inom jordbruket skulle kunna ersättas av icke-kemisk skadedjursbekämpning. Bland många andra finns ett fantastiskt initiativ i Tyskland, Jena, som samlar forskare för att se om en ökad växtdiversitet på fältet ökar motståndskraften jämfört med våra monokulturella jordbrukssystem.

Flera nya tekniker är under utveckling som skulle kunna bidra till att minska användningen av bekämpningsmedel. Kameror kan till exempel upptäcka de flyktiga kemikalier som frigörs av växter under ett utbrott av skadedjur. Dessa varningssignaler kan hjälpa jordbrukare att upptäcka skadedjur tidigare och leda till en bättre och effektivare behandling.

Bioteknik kan också hjälpa till. Genetiskt modifierade grödor har inte accepterats brett av allmänheten, men ny teknik som CRISPR-Cas9 – ett exakt genetiskt verktyg som kan ändra små delar av arvsmassan – kan, om den används på ett klokt sätt, vara ovärderlig för ett mer hållbart och mindre bekämpningsmedelsberoende jordbruk. En växt kan till exempel utformas så att den lockar till sig naturliga fiender genom att avge flyktiga föreningar, vilket skyddar mot vissa skadedjur.

Med den nuvarande jordbruksmodellen är bekämpningsmedel nästan oumbärliga för att ge tillräckligt med mat till världens befolkning. Men det finns alternativ, och att köpa mat från jordbrukare som har slutat eller begränsat användningen av bekämpningsmedel är ett sätt att stödja en jordbruksövergång bort från bekämpningsmedel.