مبيد حشري

تُعدّ المبيدات الحشرية ذات التأثير الجهازي ضد الآفات الماصة، والآمنة على الملقحات ، مطلوبة بشدة، ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} لا سيما في ضوء الحظر الجزئي على النيونيكوتينويدات . وتصف الإرشادات المُعدّلة لعام 2023 الصادرة عن هيئات التسجيل اختبارات النحل المطلوبة لاعتماد المبيدات الحشرية الجديدة للاستخدام التجاري. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

قد تكون المبيدات الحشرية جهازية أو غير جهازية (مبيدات حشرية تلامسية). ^{[ 2 ] [ 12 ] [ 13 ]} تخترق المبيدات الحشرية الجهازية النبات وتنتقل داخله. قد يكون الانتقال صعودًا في نسيج الخشب ، أو هبوطًا في نسيج اللحاء ، أو كليهما. يُعدّ الطابع الجهازي شرطًا أساسيًا لاستخدام المبيد في معالجة البذور . أما المبيدات الحشرية التلامسية (المبيدات الحشرية غير الجهازية) فتبقى على سطح الورقة وتعمل من خلال التلامس المباشر مع الحشرة.

تتغذى الحشرات من أجزاء مختلفة من النبات. معظم الآفات الرئيسية إما حشرات قارضة أو حشرات ماصة. ^{[ 14 ]} الحشرات القارضة، مثل اليرقات، تأكل أوراق النبات كاملة. أما الحشرات الماصة فتستخدم أنابيب التغذية للتغذي على اللحاء (مثل المن، ونطاطات الأوراق، والحشرات القشرية، والذباب الأبيض)، أو لامتصاص محتويات الخلايا (مثل التربس والعث). يكون المبيد الحشري أكثر فعالية إذا وُضع في الجزء الذي تتغذى منه الحشرة. وتحدد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمبيد الحشري كيفية توزيعه في جميع أنحاء النبات. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

تم تصنيع مركب DDT ، وهو أول وأشهر مركبات الكلور العضوية ، لأول مرة على يد أوتمار زايدلر. واكتشف العالم السويسري بول مولر خصائص DDT كمبيد حشري، وحصل على جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء عام 1948 لاكتشافه هذا . ^{[ 15 ]} طُرح DDT في الأسواق عام 1944 ، ويعمل عن طريق فتح قنوات الصوديوم في الخلايا العصبية للحشرات . ^{[ 16 ]} ساهم ازدهار الصناعة الكيميائية في ذلك الوقت في إنتاج كميات كبيرة من الهيدروكربونات المكلورة، بما في ذلك مركبات السيكلوديين والهيكساكلوروسيكلوهكسان المختلفة . وعلى الرغم من شيوع استخدامها في الماضي، فقد سُحبت العديد من المواد الكيميائية القديمة من الأسواق بسبب آثارها الصحية والبيئية ( مثل DDT والكلوردان والتوكسافين ). ^{[ 17 ] [ 18 ]}

تُعدّ المركبات الفوسفاتية العضوية فئةً رئيسيةً أخرى من المبيدات الحشرية الملامسة، والتي تستهدف بدورها الجهاز العصبي للحشرة. تتداخل هذه المركبات مع إنزيمات أستيل كولين إستراز وغيرها من الكولين إسترازات ، مما يؤدي إلى زيادة مستوى أستيل كولين في المشابك العصبية وفرط تحفيز الجهاز العصبي اللاودي ، ^{[ 19 ]} وبالتالي قتل الحشرة أو تعطيلها. تشترك المبيدات الفوسفاتية العضوية وعوامل الحرب الكيميائية العصبية (مثل السارين ، والتابون ، والسومان ، و VX ) في آلية العمل نفسها. وللمركبات الفوسفاتية العضوية تأثير سام تراكمي على الحياة البرية، لذا فإن التعرض المتكرر لهذه المواد الكيميائية يُضاعف من سميتها. ^{[ 20 ]} في الولايات المتحدة، انخفض استخدام المركبات الفوسفاتية العضوية مع ظهور البدائل. ^{[ 21 ]} العديد من هذه المبيدات الحشرية، التي طُوّرت لأول مرة في منتصف القرن العشرين، شديدة السمية. ^{[ 22 ]} لا تبقى العديد من المركبات الفوسفاتية العضوية في البيئة لفترة طويلة.

تحاكي مبيدات البيريثرويد الحشرية فعالية مركب البيريثرين الطبيعي ، وهو مبيد حيوي موجود في أنواع نباتات البيرثروم (التي تُعرف الآن باسم الأقحوان والتاناسيتوم ). وقد تم تعديلها لزيادة استقرارها في البيئة. تُعد هذه المركبات مُعدِّلات غير مُستدامة لقنوات الصوديوم، وهي أقل سمية من مركبات الفوسفات العضوية والكربامات. تُستخدم مركبات هذه المجموعة غالبًا لمكافحة آفات المنازل . ^{[ 23 ]} بعض البيريثرويدات الاصطناعية سامة للجهاز العصبي. ^{[ 24 ]}

النيونيكوتينويدات فئة من المبيدات الحشرية ذات التأثير العصبي، تشبه كيميائيًا النيكوتين ، لكنها أقل سميةً للثدييات في الحالات الحادة، وتدوم لفترة أطول في البيئة. تعمل هذه المواد الكيميائية كمحفزات لمستقبلات الأستيل كولين . وهي مبيدات حشرية جهازية واسعة النطاق، سريعة المفعول (يُقاس تأثيرها بالدقائق أو الساعات). تُستخدم هذه المبيدات على شكل رش، أو معالجة التربة ، أو معالجة البذور والتربة. تظهر على الحشرات المعالجة أعراض مثل ارتعاش الأرجل، وحركة سريعة للأجنحة، وسحب خرطوم الإبرة ( في حشرات المن )، واضطراب في الحركة، والشلل، ثم الموت. ^{[ 25 ]} يُعد الإيميداكلوبريد ، من عائلة النيونيكوتينويدات، أكثر المبيدات الحشرية استخدامًا في العالم. ^{[ 26 ]} في أواخر التسعينيات، خضعت النيونيكوتينويدات لتدقيق متزايد بسبب تأثيرها البيئي، ورُبطت في العديد من الدراسات بآثار بيئية ضارة، بما في ذلك انهيار مستعمرات نحل العسل (CCD) ونفوق الطيور نتيجة انخفاض أعداد الحشرات. في عام 2013، قيّد الاتحاد الأوروبي وعدد قليل من الدول غير الأعضاء في الاتحاد استخدام بعض مبيدات النيونيكوتينويد. ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]} وقدرتها على زيادة قابلية الأرز للإصابة بهجمات نطاطات الأرز . ^{[ 35 ]}

تعمل ثنائيات الأميد بشكل انتقائي على تنشيط مستقبلات الريانودين (RyR) في الحشرات ، وهي قنوات كبيرة لإطلاق الكالسيوم موجودة في عضلة القلب والعضلات الهيكلية، ^{[ 36 ]} مما يؤدي إلى فقدان الكالسيوم الضروري للعمليات الحيوية. وهذا يتسبب في خمول الحشرات، وتوقفها عن التغذية، وموتها في النهاية. ^{[ 37 ]} وكان فلوبندياميد أول مبيد حشري من هذه الفئة يتم تسجيله . ^{[ 37 ]}

يُعرّف الاتحاد الأوروبي المبيدات الحيوية بأنها "نوع من المبيدات يعتمد على الكائنات الدقيقة أو المنتجات الطبيعية". ^{[ 38 ]} وتُعرّف وكالة حماية البيئة الأمريكية المبيدات الحيوية بأنها "أنواع معينة من المبيدات المشتقة من مواد طبيعية مثل الحيوانات والنباتات والبكتيريا وبعض المعادن". ^{[ 39 ]} ويمكن تصنيف الكائنات الدقيقة التي تُكافح الآفات ضمن عوامل المكافحة البيولوجية للآفات ، إلى جانب الكائنات الأكبر حجمًا مثل الحشرات الطفيلية والديدان الخيطية الممرضة للحشرات، وما إلى ذلك. كما يمكن تصنيف المنتجات الطبيعية ضمن المبيدات الكيميائية للحشرات.

تُصنّف وكالة حماية البيئة الأمريكية ثلاثة أنواع من المبيدات الحيوية. ^{[ 39 ]} المبيدات الكيميائية الحيوية (أي المواد الكيميائية المشتقة من مصادر حيوية)، وهي مواد طبيعية تُستخدم لمكافحة الآفات بآليات غير سامة. المبيدات الميكروبية، التي تتكون من كائن حي دقيق (مثل البكتيريا أو الفطريات أو الفيروسات أو الأوليات ) كمكون فعال. المواد الواقية المُدمجة في النباتات (PIPs)، وهي مواد مبيدة تنتجها النباتات من مواد وراثية أُضيفت إليها (مما يُنتج محاصيل مُعدلة وراثيًا ).

قُدِّر حجم سوق المبيدات الحيوية عالميًا بأقل من 10% من إجمالي سوق المبيدات الحشرية. ^{[ 40 ]} يهيمن على سوق المبيدات الحيوية الكائنات الدقيقة. ^{[ 41 ]} يشهد سوق المبيدات الحيوية نموًا سنويًا يزيد عن 10%، وهو معدل نمو أعلى من إجمالي سوق المبيدات الحشرية، ويعود ذلك أساسًا إلى ازدياد الزراعة العضوية والإدارة المتكاملة للآفات ، فضلًا عن السياسات الحكومية الداعمة. ^{[ 40 ]}

تعتبر السلطات الأمريكية والأوروبية المبيدات الحيوية أقل خطورة على البيئة والثدييات. ^{[ 39 ]} كما أن المبيدات الحيوية أرخص بأكثر من 10 أضعاف (وأحيانًا 100 ضعف) وأسرع في التسجيل بثلاثة أضعاف من المبيدات الاصطناعية. ^{[ 40 ]}

توجد مجموعة واسعة من المبيدات الحشرية البيولوجية ذات خصائص مختلفة، ولكن بشكل عام تم وصف ما يلي. ^{[ 42 ] [ 43 ]}

تتميز هذه المبيدات بسهولة وسرعة وانخفاض تكلفة تسجيلها، وعادةً ما تكون أقل سمية للثدييات. كما أنها أكثر تخصصًا، وبالتالي تحافظ على الحشرات النافعة والتنوع البيولوجي عمومًا، مما يجعلها متوافقة مع برامج المكافحة المتكاملة للآفات. تتحلل هذه المبيدات بسرعة، مما يقلل من تأثيرها على البيئة، ولها فترة حظر أقصر. ^{[ 42 ] [ 43 ]}

نطاق المكافحة ضيق. وهي أقل فعالية وعرضة للظروف البيئية غير المواتية. تتحلل بسرعة، وبالتالي فهي أقل ثباتًا. كما أنها أبطأ في التأثير. وهي أغلى ثمنًا، ولها فترة صلاحية أقصر، ويصعب الحصول عليها. ويتطلب استخدامها معرفة متخصصة. ^{[ 42 ] [ 43 ]}

تُنتج معظم النباتات، إن لم تكن جميعها، مبيدات حشرية كيميائية لمنع الحشرات من التهامها . وقد ثبت أن مستخلصات ومواد كيميائية مُنقّاة من آلاف النباتات لها خصائص مبيدة للحشرات، إلا أن القليل منها فقط يُستخدم في الزراعة. ^{[ 44 ]} في الولايات المتحدة الأمريكية، سُجّل 13 نوعًا منها للاستخدام، وفي الاتحاد الأوروبي 6 أنواع. أما في كوريا، حيث يُعدّ تسجيل المبيدات النباتية أسهل، فيُستخدم 38 نوعًا. ومن أكثرها استخدامًا زيت النيم ، والكينوبوديوم ، والبيرثرينات ، والأزاديراكتين . [ ^{44 ] وقد} حُظرت العديد من المبيدات الحشرية النباتية التي استُخدمت في العقود الماضية (مثل الروتينون ، والنيكوتين ، والريانودين ) بسبب سميتها. ^{[ 44 ]}

أول محصول معدل وراثيًا ، والذي تضمن بروتينًا مبيدًا للحشرات (PIP)، احتوى على جين لسم CRY من بكتيريا Bacillus thuringiensis (Bt)، وتم طرحه في عام 1997. ^{[ 45 ]} على مدى السنوات الخمس والعشرين التالية، كانت سموم CRY وVIP من سلالات مختلفة من Bt هي المبيدات الحشرية الوحيدة المستخدمة في الكائنات المعدلة وراثيًا ، والتي تكافح عددًا كبيرًا من أنواع الحشرات. وقد شاع استخدامها على نطاق واسع، حيث زُرعت أكثر من 100 مليون هكتار بمحاصيل معدلة وراثيًا بـ Bt في عام 2019. ^{[ 45 ]} منذ عام 2020، تم هندسة العديد من العوامل الجديدة في النباتات واعتمادها. تُشفّر الجينات ipd072Aa من Pseudomonas chlororaphis ، وipd079Ea من Ophioglossum pendulum ، وmpp75Aa1.1 من Brevibacillus laterosporus سمومًا بروتينية. ^{[ 45 ] [ 46 ]} السمة dvsnf7 هي عامل تداخل الحمض النووي الريبوزي (RNAi) يتكون من نسخة من الحمض النووي الريبوزي المزدوج تحتوي على جزء بطول 240 زوجًا قاعديًا من جين WCR Snf7 الخاص بدودة جذور الذرة الغربية (Diabrotica virgifera virgifera). ^{[ 46 ] [ 47 ]}

تستخدم تقنية التداخل الرناوي (RNAi) أجزاءً من الرنا لإسكات جينات حشرية حيوية بشكل نهائي . ^{[ 48 ]} في عام 2024، سجلت السلطات استخدامين لتقنية التداخل الرناوي: التعديل الوراثي للمحاصيل لإدخال جين يُشفّر جزءًا من الرناوي، ورش أجزاء من الرنا المزدوج على الحقول. ^{[ 47 ]} قدمت شركة مونسانتو السمة DvSnf7 التي تُعبّر عن نسخة من الرنا المزدوج تحتوي على جزء بطول 240 زوجًا قاعديًا من جين WCR Snf7 الخاص بدودة جذور الذرة الغربية . ^{[ 46 ]} قدمت شركة غرين لايت بيوساينسز منتج ليدبرونا، وهو تركيبة من الرنا المزدوج تُستخدم كرذاذ لحقول البطاطس. يستهدف هذا المنتج الجين الأساسي للوحدة الفرعية بيتا من النوع 5 للبروتيازوم (PSMB5) في خنفساء البطاطس الكولورادية . ^{[ 47 ]}

تحتوي سموم العناكب على العديد من السموم الفعالة كمبيدات حشرية، وغالبًا ما تصل إلى المئات . العديد منها عبارة عن بروتينات تهاجم الجهاز العصبي للحشرة. ^{[ 49 ]} وقد طرحت شركة فيستارون للاستخدام الزراعي تركيبة رذاذ من GS-omega/kappa-Hxtx-Hv1a (HXTX)، مشتقة من سم عنكبوت الشبكة القمعية الأزرق الجبلي الأسترالي (Hadronyche versuta) . ^{[ 49 ]} يعمل HXTX عن طريق تعديل مستقبلات أستيل كولين النيكوتينية ( مجموعة IRAC 32) بشكل غير مباشر. ^{[ 50 ]}

يمكن إنتاج البكتيريا الممرضة للحشرات بكميات كبيرة. ^{[ 41 ]} وأكثرها استخدامًا هي بكتيريا Bacillus thuringiensis (Bt)، والتي تُستخدم تجاريًا منذ عام 1938. ^{[ 51 ]} وهناك سلالات عديدة تُستخدم في تطبيقات مختلفة لمكافحة حرشفيات الأجنحة ، وخنافس الأجنحة، وذوات الجناحين . كما تُستخدم أيضًا بكتيريا Lysinibacillus sphaericus ، وأنواع Burkholderia ، و Wolbachia pipientis . الأفرمكتينات والسبينوسينات هي نواتج أيضية بكتيرية، تُنتج بكميات كبيرة عن طريق التخمر وتُستخدم كمبيدات حشرية. وقد أُدخلت سموم بكتيريا Bt إلى النباتات من خلال الهندسة الوراثية . ^{[ 41 ]}

تُستخدم الفطريات الممرضة للحشرات في الزراعة منذ عام 1965، ويوجد حاليًا مئات السلالات منها قيد الاستخدام. وهي تقضي غالبًا على طيف واسع من أنواع الحشرات. معظم هذه السلالات من أنواع Beauveria و Metarhizium و Cordyceps و Akanthomyces . ^{[ 52 ]}

من بين أنواع الفيروسات الممرضة للحشرات العديدة، تُستخدم فيروسات باكولا فقط تجاريًا، وكل منها متخصص في حشرة معينة. ويجب زراعتها على الحشرات، لذا فإن إنتاجها يتطلب جهدًا بشريًا كبيرًا. ^{[ 53 ]}

قد تتسبب بعض المبيدات الحشرية في قتل أو إلحاق الضرر بكائنات أخرى بالإضافة إلى تلك التي صُممت لقتلها. فعلى سبيل المثال، قد تتسمم الطيور عند تناولها طعامًا رُشّ مؤخرًا بالمبيدات الحشرية، أو عندما تظن حبيبات المبيد الحشري الموجودة على الأرض طعامًا فتأكلها. ^{[ 20 ]} وقد ينتقل المبيد الحشري المرشوش من المنطقة التي رُشّ فيها إلى مناطق الحياة البرية، خاصةً عند رشه جوًا. ^{[ 20 ]}

كان الـ DDT أول مبيد حشري عضوي. تم استخدامه خلال الحرب العالمية الثانية ، وانتشر استخدامه على نطاق واسع. كان من بين استخداماته مكافحة نواقل الأمراض ، حيث كان يُرش على المسطحات المائية المفتوحة. يتحلل ببطء في البيئة، وهو محب للدهون (قابل للذوبان في الدهون). أصبح أول ملوث عالمي ، وأول ملوث يتراكم ^{[ 55 ]} ويتضخم في السلسلة الغذائية . ^{[ 56 ] [ 57 ]} خلال الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي، تم التعرف على هذه الآثار الجانبية غير المرغوب فيها، وبعد نقاشات حادة ، تم حظر الـ DDT في العديد من البلدان في الستينيات والسبعينيات. وأخيرًا، في عام 2001، تم حظر الـ DDT وجميع المبيدات الحشرية الأخرى المستمرة بموجب اتفاقية ستوكهولم . ^{[ 58 ] [ 59 ]} منذ عقود، تشترط السلطات أن تتحلل المبيدات الحشرية الجديدة في البيئة وألا تتراكم بيولوجيًا. ^{[ 60 ]}

تنتقل الطعوم الصلبة والمبيدات الحشرية السائلة، خاصةً إذا لم تُستخدم بشكل صحيح في مكان ما، بفعل جريان المياه. وغالبًا ما يحدث هذا عبر مصادر غير محددة، حيث تحمل مياه الجريان السطحي المبيدات الحشرية إلى المسطحات المائية الأكبر. ومع ذوبان الثلوج وهطول الأمطار، تحمل المياه المبيدات الحشرية المستخدمة وتُرسبها في المسطحات المائية الأكبر، والأنهار، والأراضي الرطبة، ومصادر المياه الجوفية التي كانت صالحة للشرب، كما تتسرب إلى مستجمعات المياه. ^{[ 61 ]} ويمكن أن يؤثر جريان وتسرب المبيدات الحشرية هذا على جودة مصادر المياه، مما يضر بالنظام البيئي الطبيعي، وبالتالي يؤثر بشكل غير مباشر على السكان من خلال التضخم الحيوي والتراكم الحيوي.

انخفض كل من عدد الحشرات وعدد أنواعها بشكلٍ كبير ومستمر على مدى العقود الماضية، مما أثار قلقًا بالغًا. ^{[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]} تُعزى أسباب هذا الانخفاض إلى عوامل عديدة، أبرزها فقدان الموائل ، وتكثيف الممارسات الزراعية، واستخدام المبيدات الحشرية. كانت أعداد النحل المستأنس تتناقص قبل بضع سنوات ^{[ 65 ]} ، لكن أعدادها وعدد خلاياها قد ارتفعت الآن في الولايات المتحدة الأمريكية ^{[ 66 ]} وفي جميع أنحاء العالم. ^{[ 67 ]} أما أنواع النحل البري فلا تزال تتناقص.

إلى جانب آثار الاستهلاك المباشر للمبيدات الحشرية، تتناقص أعداد الطيور آكلة الحشرات نتيجة انهيار أعداد فرائسها. ويُعتقد أن رش القمح والذرة، على وجه الخصوص، في أوروبا قد تسبب في انخفاض أعداد الحشرات الطائرة بنسبة 80%، مما أدى بدوره إلى انخفاض أعداد الطيور المحلية بمقدار يتراوح بين الثلث والثلثين. ^{[ 68 ]}