Войти
Парадокс пестицидов является парадоксом, который гласит, что применение пестицида к вредителю может в конечном итоге увеличение численности вредителя, если пестицид расстраивает динамику естественной хищник-жертва в экосистеме.
Чтобы описать парадокс пестицидов математически, уравнение Лотки – Вольтерра, набор нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка, которые часто используются для описания взаимодействий хищник-жертва, можно модифицировать для учета добавок пестицидов в взаимодействия хищник – жертва.
Переменные представляют собой следующее:
Следующие два уравнения представляют собой исходное уравнение Лотки – Вольтерра, которое описывает скорость изменения каждой соответствующей популяции как функцию популяции другого организма:
Устанавливая каждое уравнение равным нулю и, таким образом, предполагая стабильную популяцию, можно построить график из двух линий ( изоклин ), чтобы найти точку равновесия, точку, в которой обе взаимодействующие популяции стабильны.
Это изоклины для двух приведенных выше уравнений:
Изоклины хищник – жертва до и после применения пестицидов. Увеличилось количество вредителей. Теперь, чтобы учесть разницу в динамике популяций хищника и жертвы, возникающую при добавлении пестицидов, добавляется переменная q, чтобы представить показатель на душу населения, с которым оба вида погибают от пестицида. Исходные уравнения Лотки – Вольтерра меняются следующим образом:
Решая изоклины, как это было сделано выше, следующие уравнения представляют две линии с пересечением, которое представляет новую точку равновесия. Это новые изоклины для популяций:
Как видно из новых изоклин, новое равновесие будет иметь более высокое значение H и более низкое значение P, поэтому количество жертв увеличится, а количество хищников уменьшится. Таким образом, жертва, на которую обычно нацелен пестицид, фактически получает пользу от пестицида, а не причиняет ему вред.
Надежной и простой альтернативой модели хищник – жертва Лотки-Вольтерры и ее распространенным обобщениям, зависящим от жертвы, является модель, зависимая от отношения, или модель Ардити-Гинзбурга. Это две крайние точки спектра моделей вмешательства хищников. По мнению авторов альтернативной точки зрения, данные показывают, что истинные взаимодействия в природе настолько далеки от экстремума Лотки-Вольтерра на спектре интерференции, что модель можно просто отбросить как неверную. Они намного ближе к зависимому от отношения экстремуму, поэтому, если требуется простая модель, можно использовать модель Ардити – Гинзбурга в качестве первого приближения.
Этот парадокс неоднократно документировался на протяжении всей истории борьбы с вредителями. Например, хищные клещи естественным образом охотятся на клещей- фитофагов, которые являются обычными вредителями в яблоневых садах. Опрыскивание садов убивает обоих клещей, но эффект уменьшения хищничества больше, чем у пестицида, и численность клещей-фитофагов увеличивается.
Эффект был также замечен на рисе, что было задокументировано Международным научно-исследовательским институтом риса, который отметил значительное сокращение популяций вредителей после прекращения применения пестицидов.
Недавние исследования предполагают, что такой парадокс не обязательно может быть вызван сокращением популяции хищников, например, с помощью пестицидов. В момент сбора урожая уменьшается популяция хозяина, одновременно ослабляется эффект внутривидовой плотности. Внутривидовая конкуренция составляет конкуренцию между особями одного и того же вида. Когда плотность населения высока и ресурсы, следовательно, относительно скудны, у каждого человека меньше доступа к ресурсам для инвестирования энергии в рост, выживание и воспроизводство. Это вызывает снижение выживаемости или повышение смертности.
Внутривидовая конкуренция увеличивается с увеличением плотности. Можно было ожидать, что сокращение популяции (например, из-за промысла) приведет к снижению плотности популяции и уменьшению внутривидовой конкуренции, что приведет к снижению смертности среди жертв.
Исследования также показывают, что прямое воздействие на популяцию хищников через добычу добычи не является необходимым для наблюдения парадокса. Было показано, что добыча добычи вызывает снижение скорости воспроизводства хищников, что снижает уровень равновесия хищников. Таким образом, изменения в стратегии жизненного цикла (модели роста, воспроизводства и выживания) также могут вносить свой вклад в парадокс.
Казалось бы, парадокс можно объяснить косвенным влиянием промысла на естественные экологические взаимодействия жертвы и хищника: снижение эффекта внутривидовой плотности для жертвы и снижение скорости воспроизводства для хищника. Первый увеличивает восстановление популяции жертвы, а второй снижает равновесный уровень популяции хищника.
Чтобы справиться с парадоксом, производители могут обратиться к комплексной борьбе с вредителями (IPM), экологическому подходу к борьбе с вредителями, который учитывает взаимодействие между вредителями и окружающей их средой. Существует не только один способ практиковать IPM, но некоторые методы включают использование механических ловушек или увеличение численности естественных хищников.
IPM также часто рекламируется за его преимущества для окружающей среды и здоровья, поскольку он позволяет избежать использования химических пестицидов.
