La paradoja de los plaguicidas es una paradoja que establece que la aplicación de plaguicidas a una plaga puede terminar aumentando la abundancia de la plaga si el plaguicida altera la dinámica natural depredador-presa en el ecosistema.
Ecuación de Lotka-Volterra
Para describir matemáticamente la paradoja de los pesticidas, la ecuación de Lotka-Volterra , un conjunto de ecuaciones diferenciales no lineales de primer orden , que se utilizan con frecuencia para describir las interacciones depredador-presa, se puede modificar para tener en cuenta las adiciones de pesticidas en el interacciones depredador-presa.
Sin pesticidas
Las variables representan lo siguiente:
Las siguientes dos ecuaciones son la ecuación original de Lotka-Volterra , que describen la tasa de cambio de cada población respectiva en función de la población del otro organismo:
Al establecer cada ecuación en cero y así asumir una población estable, se puede hacer una gráfica de dos líneas ( isoclinas ) para encontrar el punto de equilibrio, el punto en el que ambas poblaciones que interactúan son estables.
Estas son las isoclinas para las dos ecuaciones anteriores:
Contabilidad de plaguicidas
Ahora, para explicar la diferencia en la dinámica poblacional del depredador y la presa que ocurre con la adición de pesticidas, se agrega la variable q para representar la tasa per cápita a la que ambas especies mueren a causa del pesticida. Las ecuaciones originales de Lotka-Volterra cambian para ser las siguientes:
Resolviendo las isoclinas como se hizo anteriormente, las siguientes ecuaciones representan las dos líneas con la intersección que representa el nuevo punto de equilibrio. Estas son las nuevas isoclinas para las poblaciones:
Como se puede ver en las nuevas isoclinas, el nuevo equilibrio tendrá un valor H más alto y un valor P más bajo, por lo que el número de presas aumentará mientras que el número de depredadores disminuye. Por lo tanto, la presa, que normalmente es el objetivo del pesticida, en realidad está siendo beneficiada en lugar de dañada por el pesticida.
Una alternativa simple y creíble al modelo depredador-presa de Lotka-Volterra y sus generalizaciones dependientes de presas comunes es el modelo dependiente de la relación o modelo Arditi-Ginzburg . [1] Los dos son los extremos del espectro de modelos de interferencia de depredadores. Según los autores de la visión alternativa, los datos muestran que las verdaderas interacciones en la naturaleza están tan lejos del extremo Lotka-Volterra en el espectro de interferencia que el modelo simplemente puede descartarse como incorrecto. Están mucho más cerca del extremo dependiente de la relación, por lo que si se necesita un modelo simple, se puede usar el modelo de Arditi-Ginzburg como primera aproximación. [2]
Evidencia empírica
La paradoja se ha documentado repetidamente a lo largo de la historia del manejo de plagas. Los ácaros depredadores , por ejemplo, se alimentan naturalmente de los ácaros fitófagos , que son plagas comunes en los manzanos. Pulverizar los huertos mata a ambos ácaros, pero el efecto de la depredación disminuida es mayor que el del pesticida, y los ácaros fitófagos aumentan en abundancia. [3]
El efecto también se ha visto en el arroz, según lo documentado por el Instituto Internacional de Investigación del Arroz , que notó disminuciones significativas en las poblaciones de plagas cuando dejaron de aplicar pesticidas. [4]
Fenómenos relacionados
Estudios recientes sugieren que tal paradoja podría no ser causada necesariamente por la reducción de la población de depredadores por la propia cosecha, por ejemplo, de un pesticida. La población hospedante se reduce en el momento de la recolección y, simultáneamente, se debilita el efecto de densidad intraespecífica. [5] La competencia intraespecífica explica la competencia entre individuos de una misma especie. Cuando la densidad de población es alta y, en consecuencia, los recursos son relativamente escasos, cada individuo tiene menos acceso a los recursos para invertir energía en el crecimiento, la supervivencia y la reproducción. Eso provoca una disminución en la tasa de supervivencia o un aumento en la mortalidad.
La competencia intraespecífica aumenta con la densidad. Se podría esperar que una disminución de la población (debido a la recolección, por ejemplo) disminuya la densidad de población y reduzca la competencia intraespecífica, lo que conduciría a una menor tasa de mortalidad entre la población de presas.
Los estudios también muestran que los efectos directos sobre la población de depredadores, a través de la captura de la presa, no son necesarios para observar la paradoja. [5] Se ha demostrado que la captura de presas desencadena una reducción en la tasa de reproducción del depredador, lo que reduce el nivel de equilibrio del depredador. Por tanto, los cambios en la estrategia del ciclo vital (patrones de crecimiento, reproducción y supervivencia) también pueden contribuir a la paradoja.
Aparentemente, la paradoja puede explicarse por los efectos indirectos de la recolección sobre las interacciones ecológicas nativas de presa y depredador: reducción del efecto de densidad intraespecífica para la presa y reducción de la tasa de reproducción para el depredador. El primero aumenta la recuperación de la población de la presa y el segundo disminuye el nivel de equilibrio de la población del depredador.
Soluciones
Para hacer frente a la paradoja, los productores pueden recurrir al manejo integrado de plagas (MIP), [6] un enfoque ecológico para el control de plagas que tiene en cuenta las interacciones entre las plagas y su entorno. [7] No solo hay una forma de practicar el MIP, sino que algunos métodos incluyen el uso de dispositivos de captura mecánicos o el aumento de la abundancia de depredadores naturales. [8]
El MIP también se promociona a menudo por sus beneficios ambientales y para la salud, ya que evita el uso de pesticidas químicos.
Ver también
- Lista de paradojas
- Paradoja del enriquecimiento : aumentar los alimentos disponibles para un ecosistema puede introducir inestabilidad e incluso llevar a la extinción.
Referencias
- ^ Arditi, R. y Ginzburg, LR 1989. Acoplamiento en la dinámica depredador-presa: dependencia de la relación . Revista de Biología Teórica 139: 311-326.
- ^ Arditi, R. y Ginzburg, LR 2012. Cómo interactúan las especies: alteración de la visión estándar sobre la ecología trófica . Oxford University Press, Nueva York, NY.
- ^ Lester, PJ; Thistlewood, HMA; Harmsen, R. (1998). "Los efectos del tamaño y el número del refugio en la dinámica de la presa-depredador de Acarine en un huerto de manzanos perturbados por plaguicidas" . Revista de Ecología Aplicada . 35 (2): 323–331. doi : 10.1046 / j.1365-2664.1998.00304.x . JSTOR 2405131 .
- ^ Sackville Hamilton, Henry (enero-marzo de 2008). "La paradoja de los pesticidas" (PDF) . Rice Today (1): 32–33 . Consultado el 3 de febrero de 2011 .
- ^ a b Matsuoka, T .; Seno, H. (2008). "El equilibrio ecológico en la dinámica de la población nativa puede provocar la paradoja del control de plagas con la cosecha" (PDF) . Revista de Biología Teórica . 252 (1): 87–97. doi : 10.1016 / j.jtbi.2008.01.024 . PMID 18329048 .
- ^ "Blog de tecnología de Michigan: 6 ventajas del manejo integrado de plagas" https://hub.sfi.mtu.edu/members/3137/blog/2015/Jan/5-advantages-of-integrated-pest-management
- ^ Agencia de protección ambiental de Estados Unidos. “Principios del Manejo Integrado de Plagas (MIP)”, http://www.epa.gov/opp00001/factsheets/ipm.htm (2008).
- ^ Agencia de protección ambiental de Estados Unidos. “Plaguicidas y alimentos: qué significa el 'manejo integrado de plagas'”, http://www.epa.gov/pesticides/food/ipm.htm (2007).