DOI: https://doi.org/10.1007/s43994-026-00319-9
تاريخ النشر: 2026-02-18
المؤلف: Salahddine Chafiki وآخرون
الموضوع الرئيسي: استراتيجيات مكافحة الآفات الحشرية
نظرة عامة
تتناول ورقة البحث الأهمية المتزايدة للمبيدات الحيوية كبدائل للمبيدات التقليدية، مع تسليط الضوء على فوائدها المحتملة للصحة واستدامة البيئة. يكشف تحليل لأكثر من 7,000 وثيقة مدرجة في سكوبس من 1985 إلى 2024 أن المبيدات الحيوية الميكروبية، التي تشكل 5% من سوق المبيدات العالمي، هي الفئة الأكثر بروزًا، حيث تتصدر أمريكا الشمالية حصة السوق. تحدد الدراسة الهند كمساهم رئيسي في أبحاث المبيدات الحيوية، تليها الولايات المتحدة والصين، وتؤكد على فعالية المركبات النشطة حيويًا من عائلة الشفويات وباسيليوس في مكافحة الآفات. تم الإشارة إلى تقنيات الاستخراج المتقدمة، بما في ذلك الموجات فوق الصوتية وطرق الميكروويف، جنبًا إلى جنب مع النانو تكنولوجيا للتشكيل، كتحسينات كبيرة في هذا المجال.
في الختام، بينما تقدم المبيدات الحيوية استراتيجية واعدة لإدارة الآفات الصديقة للبيئة، تواجه تبنيها تحديات مثل العقبات التنظيمية وارتفاع تكاليف الإنتاج. تدعو الورقة إلى زيادة التجارب الميدانية لتقييم فعالية المبيدات الحيوية في الظروف الطبيعية، حيث قد لا تعكس الاختبارات المعملية الأداء في العالم الحقيقي بدقة. بالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة لدراسات شاملة حول السمية المزمنة، وتأثيرات الصحة، والتكلفة الفعالة للمبيدات الحيوية. إن تعزيز التعاون بين الأوساط الأكاديمية والصناعة أمر ضروري لتقدم تطوير هذه المنتجات البيولوجية ودمجها في السوق.
مقدمة
تؤكد مقدمة ورقة البحث على الدور الحيوي للقطاع الزراعي في النمو الاقتصادي، حيث يساهم بشكل كبير في الناتج المحلي الإجمالي والتوظيف بينما يولد عملة أجنبية كبيرة. ومع ذلك، يواجه القطاع تحديات من الآفات والأمراض، مما يؤدي إلى تقدير انخفاض بنسبة 40% في إنتاج المحاصيل، كما أفادت منظمة الأغذية والزراعة. لقد أثار الاعتماد السائد على المبيدات الاصطناعية لإدارة الآفات مخاوف صحية عامة وبيئية، بما في ذلك تطور مقاومة المبيدات ومشاكل صحية متنوعة مرتبطة بالتعرض للمبيدات. ومن الجدير بالذكر أن منظمة الصحة العالمية تنسب 19% من حالات السرطان إلى التعرض للمبيدات، مما يبرز الحاجة إلى مراقبة عاجلة لمخلفات المبيدات في الغذاء.
استجابةً لهذه التحديات، تدعو الورقة إلى تطوير المبيدات الحيوية، المشتقة من مواد طبيعية مثل النباتات والحيوانات والمعادن، كبديل مستدام للمبيدات الكيميائية التقليدية. تتميز المبيدات الحيوية بتفككها السريع وانخفاض استمراريتها البيئية، مما يقلل من مخاطر تلوث المياه الجوفية وتراكم التربة. على عكس المبيدات الاصطناعية التي تستهدف غالبًا مواقع فردية، تستخدم المبيدات الحيوية آليات معقدة ومتعددة المواقع، مما يعزز فعالية إدارة الآفات مع تقليل التأثير البيئي. تركز المراجعة على التقدم في تقنيات المبيدات الحيوية، لا سيما استخدام النباتات الطبية والعطرية كمصادر للمركبات النشطة حيويًا لإدارة فعالة للآفات والأمراض.
الطرق
تضمنت منهجية البحث المستخدمة في هذه الدراسة تحليلًا بيبليومتريًا شاملاً للمبيدات الحيوية، باستخدام بيانات مستمدة من عدة قواعد بيانات علمية، بما في ذلك سكوبس، وسبرينجر لينك، وويب أوف ساينس، وباب ميد، وساينس دايركت، وجوجل سكولار. تم استرجاع ما مجموعه 7,332 وثيقة نشرت بين 1985 و2024 من مجموعة سكوبس الأساسية باستخدام مصطلح البحث “المبيدات الحيوية”، مع التركيز على المنشورات باللغة الإنجليزية. تم استخدام برنامج VOSviewer (الإصدار 1.6.20) لتصور الشبكات البيبليومترية، مما يسمح بفحص مفصل لتكرار الكلمات الرئيسية والتعاون المشترك بين الدول.
لضمان ملاءمة البيانات، تم تطبيق عملية تصفية يدوية لاستبعاد المقالات غير ذات الصلة. بالإضافة إلى ذلك، دمجت الدراسة تحليل براءات الاختراع من خلال بحث براءات اختراع إسباسنت، الذي قيم أيضًا تطور المبيدات الحيوية خلال نفس الإطار الزمني. توفر هذه المقاربة المتعددة الأبعاد إطارًا قويًا لفهم الاتجاهات والتطورات الحالية في مجال المبيدات الحيوية.
المناقشة
توفر قسم المناقشة في ورقة البحث نظرة شاملة على المبيدات الحيوية، مصنفة إياها إلى ثلاث مجموعات رئيسية: المبيدات الحيوية الميكروبية، والمبيدات الحيوية الكيميائية، والمواد الحافظة المدمجة في النباتات (PIPs). يتم تسليط الضوء على المبيدات الحيوية الميكروبية، مثل تلك المشتقة من *باسيليوس ثورنجينسيس* (Bt)، لاستخدامها التجاري الكبير، بينما تشمل المبيدات الحيوية الكيميائية مواد طبيعية من النباتات التي تظهر أوضاع عمل متنوعة ضد الآفات. يكشف السياق التاريخي أن استخدام المبيدات الحيوية يعود إلى الممارسات القديمة، مع حدوث تقدم ملحوظ في القرنين التاسع عشر والعشرين، لا سيما مع تحديد الفطريات الممرضة وتطوير النباتات المعدلة وراثيًا التي تعبر عن صفات مقاومة للآفات.
آليات العمل للمبيدات الحيوية متعددة الأوجه، حيث تشمل جزيئات سامة للنباتات، وإنزيمات مدمرة لجدران الخلايا، وتحفيز أنظمة الدفاع النباتية من خلال مستقلبات محددة. على سبيل المثال، تقوم سموم Bt بتعطيل خلايا الظهارة المعوية للحشرات، بينما تعزز المستقلبات الثانوية المشتقة من النباتات (SMs) مثل المركبات الفينولية والفلافونويد مقاومة النباتات للآفات والأمراض. ينمو سوق المبيدات الحيوية، ومن المتوقع أن يرتفع من 6.7 مليار دولار أمريكي في 2023 إلى 13.9 مليار دولار أمريكي بحلول 2028، مما يشير إلى تحول نحو ممارسات زراعية مستدامة. ومع ذلك، لا تزال التحديات قائمة، بما في ذلك التعقيدات التنظيمية، وتكاليف الإنتاج، والحاجة إلى تعليم المزارعين لتنفيذ استراتيجيات المبيدات الحيوية بفعالية في الأنظمة الزراعية.
القيود
يسلط قسم القيود الضوء على كل من الإمكانيات والتحديات المرتبطة بالمبيدات الحيوية في الزراعة المستدامة. بينما تُعترف المبيدات الحيوية بدورها في تقليل الاعتماد على المبيدات التقليدية وتعزيز الاستدامة البيئية، يمكن أن تكون فعاليتها غير متسقة، خاصة في ظروف الحقول المفتوحة حيث قد تقلل الضغوط البيئية من فعاليتها. تشير التحليلات إلى أن المبيدات الحيوية غالبًا ما تظهر معدلات عمل أبطأ مقارنة بالبدائل الاصطناعية، مما يمكن أن يؤدي إلى الشكوك بين المستهلكين بشأن موثوقيتها. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب دمج المبيدات الحيوية في الممارسات الزراعية القائمة اعتبارًا دقيقًا لتفاعلاتها مع المدخلات الأخرى، حيث يمكن أن تؤدي التأثيرات المعاكسة إلى تقويض أدائها.
علاوة على ذلك، يتأثر سوق المبيدات الحيوية بعوامل مثل تصورات المستهلكين، وحساسية الأسعار، والأطر التنظيمية. إن الطلب المتزايد على المنتجات “النظيفة” والتوافق مع السياسات العالمية للاستدامة، مثل مبادرة “من المزرعة إلى الشوكة” في الاتحاد الأوروبي، يقدم فرصًا لتوسيع السوق. ومع ذلك، يتطلب الانتقال إلى المبيدات الحيوية تحولًا من رؤيتها كحلول مستقلة إلى دمجها في استراتيجيات إدارة الآفات المتكاملة (IPM). تؤكد هذه المقاربة على الحاجة إلى تركيبات وأساليب تطبيق محددة للسياق لتعزيز فعاليتها عبر نظم الزراعة المتنوعة، مما يساهم في سد الفجوة بين الفعالية في المختبر والتطبيق في الحقل.
DOI: https://doi.org/10.1007/s43994-026-00319-9
Publication Date: 2026-02-18
Author(s): Salahddine Chafiki et al.
Primary Topic: Insect Pest Control Strategies
Overview
The research paper examines the increasing relevance of biopesticides as alternatives to conventional pesticides, highlighting their potential benefits for health and environmental sustainability. An analysis of over 7,000 Scopus-indexed documents from 1985 to 2024 reveals that microbial biopesticides, which constitute 5% of the global pesticide market, are the most prominent category, with North America leading in market share. The study identifies India as a key contributor to biopesticide research, followed by the USA and China, and emphasizes the efficacy of bioactive compounds from Lamiaceae and Bacillus in pest control. Advanced extraction techniques, including ultrasound and microwave-assisted methods, alongside nanotechnology for formulation, are noted as significant advancements in the field.
In conclusion, while biopesticides present a promising eco-friendly pest management strategy, their adoption faces challenges such as regulatory hurdles and high production costs. The paper calls for increased field trials to assess biopesticide effectiveness under natural conditions, as laboratory tests may not accurately reflect real-world performance. Additionally, there is a need for comprehensive studies on chronic toxicity, health impacts, and the cost-effectiveness of biopesticides. Strengthening collaboration between academia and industry is essential for advancing the development and market integration of these bioproducts.
Introduction
The introduction of the research paper emphasizes the agricultural sector’s vital role in economic growth, contributing significantly to GDP and employment while generating substantial foreign exchange. However, the sector faces challenges from pests and diseases, leading to an estimated 40% reduction in crop yield, as reported by the FAO. The predominant reliance on synthetic pesticides for pest management has raised public health and environmental concerns, including the development of pesticide resistance and various health issues linked to pesticide exposure. Notably, the World Health Organization attributes 19% of cancers to pesticide exposure, underscoring the need for urgent monitoring of pesticide residues in food.
In response to these challenges, the paper advocates for the development of biopesticides, which are derived from natural materials such as plants, animals, and minerals, as a sustainable alternative to conventional chemical pesticides. Biopesticides are characterized by their rapid degradation and lower environmental persistence, reducing risks of groundwater contamination and soil accumulation. Unlike synthetic pesticides that often target single sites, biopesticides utilize complex, multi-site mechanisms, enhancing pest management efficacy while minimizing ecological impact. The review focuses on the advancements in biopesticide technologies, particularly the use of medicinal and aromatic plants (MAPs) as sources of bioactive compounds for effective pest and disease management.
Methods
The research methodology employed in this study involved a comprehensive bibliometric analysis of biopesticides, utilizing data sourced from multiple scientific databases, including Scopus, SpringerLink, Web of Science, PubMed, ScienceDirect, and Google Scholar. A total of 7,332 documents published between 1985 and 2024 were retrieved from the Scopus core collection using the search term “Biopesticides,” with a focus on English-language publications. The VOSviewer software (version 1.6.20) was utilized to visualize bibliometric networks, allowing for a detailed examination of keyword co-occurrences and co-authorship among countries.
To ensure the relevance of the data, a manual filtering process was applied to exclude irrelevant articles. Additionally, the study incorporated a patent analysis through the Espacenet Patent search, which further assessed the evolution of biopesticides over the same time frame. This multifaceted approach provides a robust framework for understanding current trends and developments in the field of biopesticides.
Discussion
The discussion section of the research paper provides a comprehensive overview of biopesticides, categorizing them into three primary groups: microbial biopesticides, biochemical biopesticides, and plant-incorporated protectants (PIPs). Microbial biopesticides, such as those derived from *Bacillus thuringiensis* (Bt), are highlighted for their significant commercial use, while biochemical biopesticides include natural substances from plants that exhibit various modes of action against pests. The historical context reveals that the use of biopesticides dates back to ancient practices, with notable advancements occurring in the 19th and 20th centuries, particularly with the identification of pathogenic fungi and the development of transgenic plants expressing pest-resistant traits.
The mechanisms of action for biopesticides are multifaceted, involving phytotoxic molecules, cell wall-degrading enzymes, and the induction of plant defense systems through specific metabolites. For instance, Bt toxins disrupt insect midgut epithelial cells, while plant-derived secondary metabolites (SMs) such as phenolic compounds and flavonoids enhance plant resistance to pathogens and pests. The market for biopesticides is growing, projected to increase from USD 6.7 billion in 2023 to USD 13.9 billion by 2028, indicating a shift towards sustainable agricultural practices. However, challenges remain, including regulatory complexities, production costs, and the need for farmer education to effectively implement biopesticide strategies in agricultural systems.
Limitations
The section on limitations highlights both the potential and challenges associated with biopesticides in sustainable agriculture. While biopesticides are recognized for their role in reducing reliance on conventional pesticides and enhancing environmental sustainability, their efficacy can be inconsistent, particularly in open-field conditions where environmental stressors may diminish their effectiveness. The analysis indicates that biopesticides often exhibit slower action rates compared to synthetic alternatives, which can lead to skepticism among consumers regarding their reliability. Additionally, the integration of biopesticides into existing agricultural practices requires careful consideration of their interactions with other inputs, as antagonistic effects can undermine their performance.
Furthermore, the market for biopesticides is influenced by factors such as consumer perceptions, price sensitivity, and regulatory frameworks. The growing demand for “clean label” products and the alignment with global sustainability policies, such as the EU’s Farm-to-Fork initiative, present opportunities for market expansion. However, the transition to biopesticides necessitates a shift from viewing them as standalone solutions to incorporating them into integrated pest management (IPM) strategies. This approach emphasizes the need for context-specific formulations and application methods to enhance their effectiveness across diverse agro-ecosystems, ultimately bridging the gap between laboratory efficacy and field application.