Računalno modeliranje kemikalija i organizama na koje one utječu može pomoći poljoprivrednicima da donesu bolji izbor.
Od dana DDT-a 1950-ih i 60-ih—kada je pesticid izazvao alarmantan pad ptičjih vrsta, uključujući legendarne ptice grabljivice—regulatorna tijela i kemijske tvrtke usvojile su daleko rigoroznije testiranje smjernice. Ali kriza bioraznolikosti još uvijek prijeti, a mi nastavljamo bilježiti padove ptičji i vrste insekata, između ostalih gubitaka. Dok je gubitak staništa vjerojatno glavni uzrok, smatra se da herbicidi i insekticidi koji se koriste u poljoprivredi također pridonose nekim padovima.
Pokušali smo regulirati koje kemikalije dospijevaju u okoliš, ali očito još uvijek uzrokuju štetu. I prema papir objavljenom u četvrtak u časopisu Science, razlog bi mogli biti temeljni nedostaci u procesu testiranja. “Vidimo pad bioraznolikosti, što ne možemo izravno povezati s pesticidima”, kaže Christopher John Topping, ekotoksikolog sa Sveučilišta Aarhus u Danskoj koji vodi studiju. "Ali pesticidi su strogo regulirani, pa kao dio toga moramo biti sigurni da postavljamo prava pitanja, kada koristimo javni novac za reguliranje ovih pesticida."
Prema Toppingu i njegovim suautorima, alati koje sada koristimo za procjenu sigurnosti pesticida su neadekvatni. Trenutna procjena rizika za okoliš koju koriste Europska unija, Sjedinjene Države i druge zemlje to ne čini pružiti potpunu sliku o tome kako se pesticidi zapravo primjenjuju na polja, sprječavajući nas da razumijemo rizik. Istraživači tvrde da računalno modeliranje, koje je znatno napredovalo posljednjih godina, nudi holistički pristup. Takav bi pristup ponudio bolje informacije poljoprivrednicima i regulatorima, iako bi ga bilo teško primijeniti bilo gdje gdje nema tone podataka o upotrebi pesticida, uključujući SAD.
Topping smatra da je trenutna višeslojna metoda testiranja pesticida manjkava. Da bi se odredila toksičnost, prva razina kojoj se kemikalija često podvrgava je laboratorijski test na životinjama koji utvrđuje akutnu toksičnost; Uglavnom, otkrijete koja će količina ubiti štakora. Zatim izračunate koliko će pesticida vrsta koju želite zaštititi progutati ako jede samo kontaminiranu hranu - insekte ili biljke koje su poprskane pesticidom. Kada je količina koju bi organizam hipotetski mogao unijeti u prirodi veća od smrtonosne količine u laboratoriju, pesticid padne na prvom testu i prelazi na sljedeću razinu testiranja (ako prođe, smatra se sigurnim za upotrebu). A mnogi pesticidi ne uspiju u prvom krugu, kaže Topping.
U sljedećoj razini istraživači procjenjuju koliko bi kukci, ptice ili sisavci koji nisu štetnici mogli biti izloženi u realističnijem okruženju korištenjem testiranja na terenu ili na modelu. Ali problem je u tome što se ovaj korak često temelji na pristupu "jedan usjev, jedan proizvod" koji ne daje potpunu sliku.
Prema tom pristupu, terenski testovi za određeni pesticid obično uključuju primjenu kemikalije na parcelu s jednom vrstom usjeva, zatim procjenu utjecaja na organizme. No Topping tvrdi da zanemaruje stvarnost da poljoprivrednici često koriste više različitih kemikalija na svojim zemljištima, što može dovesti do interaktivnih učinaka koje testovi ne uzimaju u obzir.
Takvi testovi također ne uspijevaju objasniti kumulativne učinke upotrebe pesticida tijekom vremena. Ako se reproduktivno zdravlje populacije ptica malo povrijedi svaki put kada se primijeni pesticid, njihova se sposobnost oporavka postupno usporava. Naposljetku, ne mogu se oporaviti kao što bi možda bile nakon početnog testiranja pesticida - i broj ptica trajno opada.
Korištenje samo jedne plohe kao reprezentativnog uzorka također ne daje točnu sliku sposobnosti vrste da se oporavi na drugim lokacijama. Na primjer, recimo da je određena vrsta oprašivača izgubljena nakon prskanja insekticidom. Ako u blizini nema drugog staništa s većim brojem kukaca, možda se neće moći vratiti i povratiti svoj broj.
„Sigurno pristup jednom usjevu, jednom proizvodu procjeni rizika od pesticida ne odražava stvarnost u terenu,” kaže Valery Forbes, ekotoksikolog sa Sveučilišta u Minnesoti, koji nije bio uključen u studiju. "Mislim da su autori uhvatili neke od glavnih nedostataka u sadašnjim pristupima procjeni rizika pesticida."
U EU bi vladini podaci o poljoprivrednim usjevima i inputima mogli biti ključ za novi način testiranja pesticida, kaže Topping. Koristeći te podatke, istraživači mogu izgraditi sofisticirane modele krajolika za različite usjeve u različitim regijama i klimama, do rezolucije od jednog metra. Oni mogu pokazati kako će se primijenjeni pesticidi kretati područjem i koje su vrste prisutne. "Ovo je stvarno vrlo slično igrici SimCity", kaže Topping. “Imat ćete poljoprivrednike koji izlaze u model i prate svoje usjeve, primjenjujući herbicide, pesticide, insekticide, gnojiva, mijenjajući usjeve na poljima. Životinje će se kretati unutar ove vrste virtualne stvarnosti... Ovo su vrlo detaljni modeli.”
Ova vrsta modeliranja pomogla bi poljoprivrednicima da donesu informiranije odluke o tome koje pesticide koristiti i u kojim količinama, kao i da razumiju koliko dugo je organizmima potrebno da se oporave. Kontinuirani podaci poljoprivrednika i znanstvenika također bi mogli pomoći da informacije budu točnije.
Ipak, Topping kaže da se rizici za okoliš moraju uravnotežiti s realnošću potrebe za dovoljno usjeva. "Želimo ove pesticide jer su potrebni za ubijanje štetočina koje inače prijete proizvodnji hrane", kaže. "Mora postojati ravnoteža, a dio te ravnoteže je razumijevanje stvarnih učinaka na okoliš."
U Sjedinjenim Državama vjerojatno bi bilo teže implementirati takav sustav, kaže Anne Fairbrother, ekotoksikologinja iz konzultantske tvrtke Exponent. "Većina država niti ne prikuplja podatke o upotrebi pesticida na razini farmi." Unatoč tome, federalna vlada još uvijek može poboljšati smjernice za procjenu utjecaja na organizme koji nisu štetnici, dodaje Fairbrother, koji je također radio za EPA. Umjesto da samo nazivamo pesticid sigurnim ili ne, kao što to čini trenutni proces, ažurirane smjernice mogle bi prenijeti precizniju razinu rizika. Još jedno poboljšanje bilo bi rješavanje načina na koji kemikalija utječe na oporavak ugroženih ili osjetljivih vrsta. "Nijedno od naših ispitivanja toksičnosti i procjene rizika zapravo ne postavlja pitanje kako će ovaj pesticid zapravo utjecati na populacije stvari koje nas brinu", kaže Fairbrother.
Toppings dodaje da budući sustav temeljen na modeliranju i praćenju poljoprivrednih krajolika ne bi nužno bio restriktivniji. Umjesto toga, pomoglo bi u stvaranju prilagođenih "recepata" za to koje pesticide koristiti za određene štetnike u određenoj regiji. Čak je moguće da bi manje kemikalija bilo potpuno zabranjeno - njihova bi primjena bila vjerojatnija ograničen na određeni vremenski okvir u kojem je najmanje vjerojatno da će vrijeme i količina utjecati na vrste koje nisu štetnici. “[Bilo bi] vrlo slično odlasku liječniku i dobivanju recepta za antibiotike”, kaže Topping. "Ako imate jako opaku bolest, možete dobiti vrlo jak [lijek], ali nećete ga dobiti za sve jer baš kao i antibiotici, nije dobro koristiti vrlo jake pesticide."
