DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.142036
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38615963
تاريخ النشر: 2024-04-12
المؤلف: Léa Tison وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث الحشرات والمبيدات
نظرة عامة
تستعرض هذه القسم دور المفصليات في نقل المبيدات الحشرية داخل شبكات الغذاء الأرضية، مع التأكيد على أهميتها كمستهلكين أساسيين ونقاط دخول للمبيدات. يبرز المؤلفون أن الجرعات دون القاتلة من المبيدات قد تكون حاسمة لعمليات التراكم البيولوجي، مما يشير إلى أن الهيكل الغذائي وتعقيد المجتمعات يؤثران بشكل كبير على ديناميات نقل المبيدات. يشيرون إلى أن الطرق التحليلية الحالية لت quantifying بقايا المبيدات في المفصليات الصغيرة محدودة، مما يعيق فهم التراكم البيولوجي وآليات النقل.
تؤكد النتائج على التأثيرات العميقة للمبيدات على مختلف سمات تاريخ الحياة للمفصليات، مثل وظيفة المناعة، والحركة، والافتراس، والتي يمكن أن تغير النقل والتراكم البيولوجي في المستويات الغذائية الأعلى. وهذا له آثار على استراتيجيات المكافحة البيولوجية في الزراعة، التي تعتمد على المفصليات المفترسة التي قد تتراكم فيها المبيدات قبل أن تُستهلك من قبل الحيوانات الأكبر. يدعو المؤلفون إلى مزيد من البحث في مجموعة تركيبات المبيدات المتطورة وتأثيراتها على شبكات الغذاء، فضلاً عن دمج هيكل المجتمع في الدراسات البيئية لفهم تعقيدات نقل المبيدات والتراكم البيولوجي بشكل أفضل.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الزيادة الكبيرة في استخدام المبيدات على مستوى العالم، والتي وصلت إلى 3.5 مليون طن في عام 2021، مضاعفة منذ عام 1990. التركيز بشكل خاص على التأثيرات الضارة للنيونيكوتينويدات على التنوع البيولوجي ووظيفة النظام البيئي، مع التأكيد على أن الجهود المبذولة للتخفيف من تأثيرات المبيدات الحشرية على صحة الإنسان قد زادت عن غير قصد من السمية لللافقاريات. هذه السمية، الناجمة عن كل من التعرض المباشر والتفاعلات في سلسلة الغذاء، مرتبطة بانخفاض أعداد المفصليات، التي تعتبر حاسمة لمجموعة متنوعة من خدمات النظام البيئي مثل التلقيح ومكافحة الآفات.
تناقش الورقة تعقيدات التعرض للمبيدات في النظم البيئية الأرضية، مشيرة إلى أن المفصليات غير المستهدفة تتأثر من خلال طرق متعددة، بما في ذلك الابتلاع المباشر والتفاعلات الغذائية. على الرغم من التقدم في انتقائية المبيدات، لم يتم العثور على أي مادة توفر الحماية الكاملة للأنواع غير المستهدفة. كما تسلط المقدمة الضوء على ظاهرة التراكم البيولوجي والتراكم البيولوجي، حيث يمكن أن تتراكم بقايا المبيدات في المفصليات وتؤثر لاحقًا على المستويات الغذائية الأعلى، مما قد يؤدي إلى تأثيرات قاتلة أو دون القاتلة على المفترسات. يحدد المؤلفون فجوة في الأدبيات المتعلقة بنقل وتأثيرات المبيدات في شبكات الغذاء الأرضية ويقترحون مراجعة سردية لتلخيص الأبحاث الحالية، مع التركيز على ديناميات المبيدات، والنقل الغذائي، وعمليات التراكم البيولوجي التي تشمل المفصليات.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على التفاعلات المعقدة بين المبيدات والمفصليات، مع التركيز على الديناميكا السمية، وآليات المقاومة، والتراكم البيولوجي، والآثار على شبكات الغذاء. تدخل المبيدات إلى المفصليات من خلال طرق مختلفة، حيث تتأثر امتصاصها وتراكمها البيولوجي بعوامل مثل الاستمرارية، والمحبة للدهون، وعمليات الأيض في الكائن الحي. من الجدير بالذكر أن المركبات العضوية الكلورية مثل DDT تظهر إمكانيات تراكم بيولوجي أعلى مقارنة بالمركبات العضوية الفوسفورية. تختلف حساسية المفصليات للمبيدات بشكل كبير بين الأنواع وتتأثر بعوامل مثل حجم الجسم، والعمر، والحالة الغذائية. على سبيل المثال، ترتبط قدرة نحل العسل على تحمل المبيدات بالدور الوقائي للفيتيلوجينين وجودة نظامهم الغذائي.
تعتبر آليات المقاومة وإزالة السموم في المفصليات، بما في ذلك التكيفات السلوكية وطرق الأيض، حاسمة لفهم تأثيرات المبيدات. تؤكد الورقة على الحاجة إلى تحسين نماذج التراكم البيولوجي للمفصليات الأرضية، حيث تركز النماذج الحالية بشكل أساسي على الأنظمة المائية. يمكن أن يؤدي النقل الغذائي للمبيدات إلى تأثيرات كبيرة على الأعداء الطبيعيين، مثل المفصليات المفترسة والطفيليات، مما قد يعيق بقائها ونجاحها التناسلي. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تعطيل تنظيم الآفات والمساهمة في تفشي الآفات الثانوية. تختتم القسم بالتأكيد على ضرورة إجراء مزيد من الأبحاث حول تفاعلات بقايا المبيدات المتعددة في المفصليات وتطوير طرق تحليلية لت quantifying هذه المواد بدقة، وهو أمر ضروري لتقييم المخاطر البيئية وإبلاغ المعايير التنظيمية.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.142036
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38615963
Publication Date: 2024-04-12
Author(s): Léa Tison et al.
Primary Topic: Insect and Pesticide Research
Overview
This section reviews the role of arthropods in mediating pesticide transfers within terrestrial food webs, emphasizing their significance as primary consumers and entry points for pesticides. The authors highlight that sublethal doses of pesticides are likely critical for biomagnification processes, suggesting that the trophic structure and complexity of communities significantly influence pesticide transfer dynamics. They note that current analytical methods for quantifying pesticide residues in small arthropods are limited, which hampers understanding of bioaccumulation and transfer mechanisms.
The findings underscore the profound effects of pesticides on various life history traits of arthropods, such as immune function, mobility, and predation, which can alter transfer and bioaccumulation in higher trophic levels. This has implications for biocontrol strategies in agriculture, which rely on predatory arthropods that may accumulate pesticides before being consumed by larger animals. The authors call for further research into the evolving range of pesticide formulations and their impacts on food webs, as well as the incorporation of community structure into ecotoxicological studies to better understand the complexities of pesticide transfer and biomagnification.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant increase in global pesticide usage, which reached 3.5 million tons in 2021, doubling since 1990. The focus is particularly on the detrimental effects of neonicotinoids on biodiversity and ecosystem functioning, emphasizing that efforts to mitigate insecticide impacts on human health have inadvertently heightened toxicity for invertebrates. This toxicity, stemming from both direct exposure and food chain interactions, is implicated in the decline of arthropod populations, which are crucial for various ecosystem services such as pollination and pest control.
The paper discusses the complexities of pesticide exposure in terrestrial ecosystems, noting that non-target arthropods are affected through multiple routes, including direct ingestion and trophic interactions. Despite advancements in pesticide selectivity, no substance has been found that completely spares non-target species. The introduction also underscores the phenomenon of bioaccumulation and biomagnification, where pesticide residues can accumulate in arthropods and subsequently affect higher trophic levels, potentially leading to lethal or sublethal effects on predators. The authors identify a gap in the literature regarding the transfer and effects of pesticides in terrestrial food webs and propose a narrative review to synthesize existing research, focusing on pesticide dynamics, trophic transfers, and bioaccumulation processes involving arthropods.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the complex interactions between pesticides and arthropods, focusing on toxicokinetics, resistance mechanisms, bioaccumulation, and the implications for food webs. Pesticides enter arthropods through various routes, with their absorption and bioaccumulation influenced by factors such as persistence, lipophilicity, and the organism’s metabolic processes. Notably, organochlorines like DDT exhibit higher biomagnification potential compared to organophosphates. Sensitivity to pesticides varies significantly among arthropod species and is affected by factors such as body size, age, and nutritional status. For instance, honeybee tolerance to pesticides is linked to the protective role of vitellogenin and the quality of their diet.
Resistance and detoxification mechanisms in arthropods, including behavioral adaptations and metabolic pathways, are crucial for understanding pesticide impacts. The paper emphasizes the need for improved bioaccumulation models for terrestrial arthropods, as existing models primarily focus on aquatic systems. The trophic transfer of pesticides can lead to significant effects on natural enemies, such as predatory and parasitoid arthropods, potentially impairing their survival and reproductive success. This can disrupt pest regulation and contribute to secondary pest outbreaks. The section concludes by underscoring the necessity for further research on the interactions of multiple pesticide residues in arthropods and the development of analytical methods to quantify these substances accurately, which is essential for assessing ecological risks and informing regulatory standards.