Βιοεντομοκτόνα και η τεχνητή νοημοσύνη φέρνουν επανάσταση στην φυτοπροστασία

Καινοτομίες στην προστασία των καλλιεργειών για βιώσιμη αγροτική παραγωγή

Πόσο κοινή είναι εικόνα όταν περνάμε δίπλα από χωράφια να βλέπουμε αγρότες να οργώνουν ή να ψεκάζουν τις καλλιέργειές τους; Σήμερα, όμως, η αύξηση του ενδιαφέροντος για εναλλακτικά πιο βιώσιμα μέτρα φυτοπροστασίας δείχνει ότι αυτή η «κανονικότητα» πρόκειται να αλλάξει. Ο γεωργικός τομέας υφίσταται μια σημαντική αναδιαμόρφωση, η οποία καθοδηγείται από τις νέες πολιτικές, τις προτιμήσεις των καταναλωτών και τις ανάγκης για υοθέτηση πιο βιώσιμων αγροτικών συστημάτων. Κεντρικό ρόλο σε αυτή την εξέλιξη παίζει η στροφή από τα παραδοσιακά χημικά φυτοφάρμακα και μυκητοκτόνα σε πιο βιώσιμες μεθόδους προστασίας των φυτών. Και υπάρχουν πολυάριθμες καινοτομίες και νέα προϊόντα σε αυτόν τον τομέα για να διαλέξετε. Αυτές οι τεχνικές και τα προϊόντα όχι μόνο είναι ασφαλέστερα για το περιβάλλον και την προστασία της βιοποικιλότητα, αλλά υπόσχονται επίσης να αποκαταστήσουν τη χαμένη αποτελεσματικότητα της φυτοπροστασίας. Διότι σήμερα, είτε είστε αγρότης είτε γεωπόνος, μπορείτε να επαληθεύσετε ότι η απώλεια πολλών δραστικών ενώσεων και η αύξηση της ανθεκτικότητας πολλών παρασίτων και παθογόνων στα «παραδοσιακά» χρησιμοποιούμενα χημικά προστατευτικά έχουν γίνει ένα σημαντικό εμπόδιο για τη γεωργική παραγωγή.

Ας εμβαθύνουμε λοιπόν σε αυτές τις νέες λύσεις και καινοτομίες στη φυτοπροστασία και ας αναλύσουμε τη γενική εικόνα της φυτοπροστασίας υπό το πρίσμα των νέων στρατηγικών, των αναγκών των παραγωγών και των προτιμήσεων των καταναλωτών.

Πολιτικές και τάσεις που οδηγούν στην αλλαγή

Οι κυβερνήσεις παγκοσμίως εφαρμόζουν αυστηρότερους κανονισμούς για τον περιορισμό της χρήσης χημικών φυτοφαρμάκων, με κίνητρο τις ανησυχίες για την υποβάθμιση του περιβάλλοντος και τη δημόσια υγεία. Πιο συγκεκριμένα, στην Ευρωπαϊκή Ένωση, η στρατηγική “Από το αγρόκτημα στο πιάτο - Farm to Fork” στο πλαίσιο του Green Deal (Πράσινη Συμφωνία) στοχεύει στη μείωση της χρήσης φυτοφαρμάκων κατά 50% έως το 2030, προωθώντας παράλληλα βιολογικές εναλλακτικές λύσεις και την ολοκληρωμένη διαχείριση των παρασίτων. Η ΕΕ επιβάλλει επίσης αυστηρούς κανονισμούς σχετικά με τα υπολείμματα φυτοφαρμάκων στα τρόφιμα, υποχρεώνοντας τους αγρότες να μεταβούν σε βιώσιμες πρακτικές φυτοπτοστασίας. Με βάση ένα πρόσφατο άρθρο του Guardian, η βρετανική κυβέρνηση ανακοίνωσε σχέδια για τη μείωση της χρήσης φυτοφαρμάκων στις αροτραίες καλλιέργειες κατά 10% έως το 2030 για την προστασία των επικονιαστών, όπως οι μέλισσες. Η πρωτοβουλία αυτή περιλαμβάνει την προώθηση της ολοκληρωμένης διαχείρισης των παρασίτων και τη θέσπιση κυρώσεων για την ανεύθυνη/αλόγιστη χρήση φυτοφαρμάκων.

Στην άλλη πλευρά του ωκεανού, στις Ηνωμένες Πολιτείες, ενώ η κυβέρνηση Μπάιντεν αρχικά ενθάρρυνε τις πρακτικές βιώσιμης γεωργίας μέσω πρωτοβουλιών που υποστήριζαν την αναγεννητική γεωργία και τη μείωση της χρήσης φυτοφαρμάκων, η επιστροφή του Ντόναλντ Τραμπ στην προεδρία το 2025 έχει προκαλέσει ανησυχίες σχετικά με την πιθανή απορρύθμιση των χημικών φυτοφαρμάκων και την ανατροπή των περιβαλλοντικών πολιτικών. Κατά την προηγούμενη θητεία του Τραμπ έγιναν προσπάθειες χαλάρωσης των περιορισμών στη χρήση χημικών στη γεωργία, ευνοώντας τα συμφέροντα των μεγάλων αγροτικών επιχειρήσεων (φαρμακοβιομηχανίες). Εάν οι πολιτικές αυτές επιστρέψουν, θα μπορούσαν να ανακάμψουν τη δυναμική προς την αειφορία και να διευρύνουν το ρυθμιστικό χάσμα μεταξύ των ΗΠΑ και της ΕΕ.

Σε παγκόσμιο επίπεδο, άλλες χώρες υιοθετούν διαφορετικές προσεγγίσεις. Η Κίνα έχει μειώσει έμπρακτα τη χρήση χημικών φυτοφαρμάκων προωθώντας τα βιοεντομοκτόνα και πρακτικές ολοκληρωμένη διαχείρησης. Η Ινδία έχει εφαρμόσει αυστηρές πολιτικές για τα άκρως επικίνδυνα φυτοφάρμακα, με αρκετές απαγορεύσεις που επιβλήθηκαν τα τελευταία χρόνια. Επιπλέον, πολλές από αυτές τις χώρες είναι μεγάλοι εξαγωγείς γεωργικών προϊόντων διατροφής για την ΕΕ και η αυστηρότερη ρύθμιση των ορίων των υπολειμμάτων φυτοφαρμάκων και των απαγορευμένων ουσιών τους κοστίζει ήδη, πιέζοντας τους να αναλάβουν δράση. Πιο συγκεκριμένα, οι κορυφαίες χώρες εξαγωγής τροφίμων με απαγορευμένα από την ΕΕ φυτοφάρμακα είναι: Ινδία, Ουγκάντα, Κίνα, Κένυα και Βραζιλία, με βάση δημοσίευση της PAN Europe.

Ο «Παγκόσμιος Νότος» αντιμετωπίζει σημαντικές προκλήσεις για τη μετάβαση προς βιωσιμότερες πρακτικές φυτοπροστασία, όπως η περιορισμένη πρόσβαση σε βιοεντομοκτόνα, οι ανεπαρκείς υπηρεσίες γεωργικής συμβουλευτικής και οι οικονομικοί περιορισμοί που εμποδίζουν την υιοθέτηση προηγμένων τεχνολογιών φυτοπροστασίας. Πολλοί αγρότες στις αναπτυσσόμενες περιοχές εξακολουθούν να βασίζονται σε παλαιότερα χημικά φυτοφάρμακα λόγω της προσιτής τιμής και διαθεσιμότητάς τους, παρά τους σχετικούς κινδύνους για το περιβάλλον και την υγεία. Σε πολλά κράτη της Αφρικής, ιδίως σε εκείνα που βασίζονται στη γεωργία επιβίωσης (subsistence agriculture), οι προκλήσεις αυτές είναι ακόμη πιο έντονες, καθώς η πρόσβαση σε νέες τεχνολογίες και χρηματοοικονομικούς πόρους παραμένει περιορισμένη. Επιπλέον, οι πολυεθνικές αγροτικές επιχειρήσεις έχουν μείζονα ρόλο στη διαμόρφωση των γεωργικών πρακτικών στον Παγκόσμιο Νότο, προωθώντας συχνά την εντατική χρήση εισροών - φυτοφαρμάκων και άλλων αγροχημικών. Ως αποτέλεσμα, η στροφή προς βιώσιμες εναλλακτικές λύσεις είναι σαφώς πιο αργή από ό,τι στις χώρες του βόρειου ημισφαίριου, όπου οι αυστηρότεροι κανονισμοί και η ζήτηση των καταναλωτών επιταχύνουν την υιοθέτηση φιλικών προς το περιβάλλον λύσεων.

Καινοτόμες πρακτικές και προϊόντα που οδηγούν την τάση στη βιολογική φυτοπροστασία

Βιολογικός έλεγχος: Μια βιώσιμη προσέγγιση στη διαχείριση των παρασίτων

Ο βιολογικός έλεγχος περιλαμβάνει τη διαχείριση επιβλαβών οργανισμών, παθογόνων και ζιζανίων με τη χρήση φυσικών ουσιών ή οργανισμών. Ενώ οι παραδοσιακές μορφές βιολογικού ελέγχου εφαρμόζονται στη γεωργία εδώ και αιώνες, οι σύγχρονες εξελίξεις έχουν επεκτείνει σημαντικά το πεδίο εφαρμογής του, καθιστώντας τον ακρογωνιαίο λίθο της βιώσιμης φυτοπροστασίας. Η αυξανόμενη παγκόσμια έμφαση στη φιλική προς το περιβάλλον γεωργία και οι ρυθμιστικές πιέσεις κατά των χημικών φυτοφαρμάκων έχουν οδηγήσει στην υιοθέτηση στρατηγικών βιολογικής φυτοπροστασίας.

Το "hype" των βιοεντομοκτόνων και των βιοδιεγερτικών

Αν και δεν είναι φυτοπροστατευτικό προϊόν ή ένα απλό λίπασμα, οι βιοδιεγέρτες έχουν σημειώσει άνοδο στις προτιμήσεις των αγροτών για την ενίσχυση της ανθεκτικότητας των καλλιεργειών σε συνθήκες καταπονήσης (βιοτικές και αβιοτικές), και αυτό αντικατοπτρίζεται από την αγορά. Η αγορά των βιοδιεγερτών έχει αποτιμηθεί σε 4,3 δισ. δολάρια ΗΠΑ το 2024 και αναμένεται να φτάσει τα 7,6 δισ. δολάρια ΗΠΑ μέχρι το 2029, σύμφωνα με την MarketsandMarkets. Ωστόσο, ας επικεντρωθούμε σε ένα βασικό προϊόν φυτοπροστασίας- τα βιοεντομοκτόνα.

Τα βιοεντομοκτόνα είναι φιλικά προς το περιβάλλον φυτοφάρμακα που αποτελούνται ή δημιουργούνται από φυσικά υλικά (π.χ. φυτά, ζώα, βακτήρια και ορισμένα μέταλλα).

Κύριες κατηγορίες βιοεντομοκτόνων:

Βιοχημικά βιοεντομοκτόνα: Αυτά περιλαμβάνουν ουσίες όπως η καψαϊκίνη ή το πύρεθρο που ελέγχουν τα παράσιτα μέσω μη τοξικών μηχανισμών.
Μικροβιακά βιοεντομοκτόνα: Περιλαμβάνουν μικροοργανισμούς όπως βακτήρια (π.χ. Bacillus thuringiensis), μύκητες, ιούς και πρωτόζωα, και στοχεύουν αποτελεσματικά τα παράσιτα, χωρίς να βλάπτονται οι ωφέλιμοι οργανισμοί.
Προστατευτικά που ενσωματώνονται σε φυτά (Plant-Incorporated Protectants - PIPs): Πρόκειται για γενετικά τροποποιημένα φυτά που παράγουν ουσίες ανθεκτικές στα παράσιτα μέσα στους ιστούς τους.

Ένα βασικό πλεονέκτημα των βιοεντομοκτόνων είναι η εξειδίκευσή τους, εξασφαλίζοντας ελάχιστες επιπτώσεις στα είδη μη στόχους, προστατεύοντας έτσι τη βιοποικιλότητα και μειώνοντας τις αρνητικές επιπτώσεις στα αγροοικοσυστήματα.

Σύμφωνα με την Fortune Business Insights, η αγορά των βιοεντομοκτόνων αποτιμήθηκε σε 8,73 δισ. δολάρια ΗΠΑ το 2024 και αναμένεται να φτάσει τα 28,61 δισ. δολάρια ΗΠΑ έως το 2032. Η Βόρεια Αμερική αναμένεται να κατέχει το μεγαλύτερο μερίδιο της αγοράς. Οι εταιρείες αξιοποιούν την τεχνητή νοημοσύνη για την ταχεία ανακάλυψη και εμπορική διάθεση νέων βιοεντομοκτόνων, ενισχύοντας την αποτελεσματικότητα του ελέγχου των παρασίτων και βελτιστοποιώντας τις στρατηγικές της αγοράς. Οι κορυφαίοι παίκτες της αγοράς στον τομέα των φυτοπροστατευτικών προϊόντων, όπως η BASF SE, η Syngenta, η Certis U.S.A. L.L.C., SOLASTA Bio, και Marrone Bio Innovations έχουν εξασφαλίσει ενεργά χρηματοδότηση για να προωθήσουν την ανάπτυξη βιοεντομοκτόνων και να καλύψουν την αυξανόμενη ζήτηση. Για παράδειγμα, τον Απρίλιο του 2023, η εταιρεία αγροτεχνολογίας SOLASTA Bio με έδρα το Ηνωμένο Βασίλειο συγκέντρωσε 4,95 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ για να προωθήσει την ανάπτυξη φυσικών φυτοφαρμάκων και να επεκτείνει την παρουσία της στις ΗΠΑ και το Ηνωμένο Βασίλειο.

Βελτίωση και γενετική μηχανική για τη δημιουργία νέων ανθεκτικών ποικιλιών

Ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους για την προστασία της υγείας των φυτών από παθογόνα και παράσιτα είναι να καταστούν τα φυτά "ανθεκτικά" ή ανεκτικά σε αυτούς τους «εχθρούς». Η αναγνώριση και την εισαγωγή γονιδίων ανθεκτικότητας στις καλλιέργειες για την δημιουργία νέων, ανώτερων, ανθεκτικών ποικιλιών είναι στο στόχαστρο των βελτιωτών εδώ και πολλά χρόνια. Ωστόσο, η μεγάλη πίεση που δέχονται οι καλλιέργειες από αυτούς αυτούς τους «εχθρούς» έχει οδηγήσει, σε πολλές περιπτώσεις, σε σπάσιμο της ανθεκτικότητας. Σήμερα, οι ερευνητές και οι γενετιστές ανησυχούν ότι χάνουμε τα γονίδια ανθεκτικότητας με μεγάλη ταχύτητα και ότι εξαντλούνται οι επιλογές μας. Για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, οι βελτιωτές αναζητούν νέες λύσεις στους άγριους προγόνους των καλλιεργούμενων φυτών. Με τα παθογόνα να σπάνε την ανθεκτικότητα μέσα σε λίγα μόλις χρόνια, οι βελτιωτές αναπτύσσουν νέους τρόπους για την ταχύτερη εισαγωγή και "πυραμιδοποίηση" νέων γονιδίων ανθεκτικότητας. Σε αυτή την περίπτωση, η γενετική μηχανική, ιδίως το CRISPR-cas, φαίνεται να είναι το κλειδί. Σύμφωνα με την Precedence Research, η αγορά της γενετικής μηχανικής με επίκεντρο το CRISPR αναμένεται να αυξηθεί από 4,46 δισ. δολάρια το 2025 σε 13,39 δισ. δολάρια έως το 2034

Επιπλέον, η φυτοπροστασία με βάση το RNAi είναι ένας αναδυόμενος τομέας που χρησιμοποιεί μηχανισμούς σίγασης γονιδίων (gene silencing) για τη στόχευση συγκεκριμένων ειδών επιβλαβών οργανισμών. Διακόπτοντας βασικές γονιδιακές λειτουργίες στα παράσιτα, η τεχνολογία RNAi προσφέρει μια εξαιρετικά στοχευμένη προσέγγιση για τον έλεγχο των παρασίτων με ελάχιστο αντίκτυπο στους οργανισμούς-μη στόχους. Αν και βρίσκεται ακόμη σε πρώιμα στάδια εμπορευματοποίησης, η προσέγγιση αυτή υπόσχεται πολλά για τη μείωση της εξάρτησης από τα χημικά εντομοκτόνα.

Ενώ προκύπτουν καταπληκτικές καινοτομίες με τη χρήση αυτών των μεθόδων (π.χ. φυτά πατάτας ανθεκτικά στον περονόσπορο - Phytophthora infestans, τα οποία δημιουργήθηκαν από ερευνητές του Πανεπιστημίου Wageningen), εντούτοις, οι ποικιλίες που παράγονται κατατάσσονται στους γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς και η χρήση τους αντιμετωπίζει πολλούς περιορισμούς λόγω της νομοθεσίας σε πολλές χώρες, συμπεριλαμβανομένης και της ΕΕ. Ωστόσο, οι ειδικοί αναμένουν ότι σύντομα θα υπάρξει αλλαγή στις πολιτικές και ευρύτερη χρήση αυτών των ποικιλιών λόγω του επείγοντος χαρακτήρα του προβλήματος και της βιώσιμης και αποτελεσματικής λύσης που προσφέρουν.

Τεχνητή νοημοσύνη (AI) και γεωργία ακριβείας

Η ενσωμάτωση των ψηφιακών εργαλείων και της γεωργίας ακριβείας φέρνει επανάσταση στη διαχείριση των παρασίτων. Τεχνολογίες όπως η τηλεπισκόπηση, οι εφαρμογές παρακολούθησης με τεχνητή νοημοσύνη και η ανάλυση δεδομένων επιτρέπουν την ανίχνευση σε πραγματικό χρόνο των εστιών προβλημάτων στην καλλιέργειας (πχ προσβολή από έντομα), τη βελτιστοποίηση της εφαρμογής φυτοφαρμάκων και τη μείωση της σπατάλης. Οι έξυπνοι αλγόριθμοι μπορούν να αναλύουν τις περιβαλλοντικές συνθήκες και να προβλέπουν τις προσβολές από παράσιτα, επιτρέποντας στους αγρότες να λαμβάνουν προληπτικά μέτρα προστασίας.

Πιο συγκεκριμένα, η τεχνητή νοημοσύνη φέρνει επανάσταση στον έλεγχο των παρασίτων, επιτρέποντας τον ακριβή εντοπισμό τους, την προγνωστική ανάλυση και τα αυτοματοποιημένα συστήματα παρακολούθησης. Οι έξυπνες παγίδες με βάση την τεχνητή νοημοσύνη μπορούν να ανιχνεύουν τη δραστηριότητα των παρασίτων σε πραγματικό χρόνο, καθοδηγώντας έγκαιρες παρεμβάσεις και ελαχιστοποιώντας τις ζημιές στις καλλιέργειες. Οι τεχνολογίες αυτές βελτιστοποιούν τη χρήση των πόρων, μειώνοντας την εξάρτηση από φυτοφάρμακα ευρέος φάσματος και προωθώντας βιώσιμες πρακτικές.

Επεμβαίνοντας στα συστήματα επικοινωνίας και αναπαραγωγής των εντόμων

Οι καινοτομίες όμως δεν σταματούν εδώ. Αντί να βασίζονται σε χημικά φυτοφάρμακα ευρέος φάσματος, οι επιστήμονες έχουν βρει και αναπτύξει μεθόδους που στοχεύουν στα φυσικά συστήματα επικοινωνίας, αναπαραγωγής και προσανατολισμού των παρασίτων, μειώνοντας τους πληθυσμούς τους με μεγάλη ακρίβεια και έλεγχο.

Έλεγχος παρασίτων με χρήση φερομονών

Οι παγίδες φερομόνης και οι τεχνικές διατάραξης/ελέγχου συμπεριφοράς παρέχουν στοχευμένη διαχείριση των παρασίτων μιμούμενες τα χημικά σήματα επικοινωνίας που εκπέμπουν φυσικά. Αυτές οι μέθοδοι παρεμβαίνουν σε κομβικής σημασίας διεργασίες όπως το ζευγάρωμα, μειώνουν τα ποσοστά αναπαραγωγής και είναι εξαιρετικά στοχευμένες, ελαχιστοποιώντας τον αντίκτυπο στα είδη μη στόχους.

Τεχνική απελευθέρωσης στείρων εντόμων (SIT)

Η συγκεκριμένη τεχνική περιλαμβάνει την απελευθέρωση στειρωμένων αρσενικών εντόμων για τον έλεγχο των πληθυσμών παρασίτων, διακόπτοντας αποτελεσματικά τους κύκλους αναπαραγωγής χωρίς να επηρεάζονται οι ωφέλιμοι οργανισμοί ή τα οικοσυστήματα. Η μέθοδος αυτή έχει δείξει ότι είναι πολλά υποσχόμενη στη διαχείριση παρασίτων όπως οι μύγες των φρούτων και τα κουνούπια.

Τεχνικές παρεμβολής υποδοχέων

Οι καινοτόμες στρατηγικές παρεμβολής υποδοχέων στοχεύουν στις χημικές οδούς που χρησιμοποιούν τα παράσιτα για την επικοινωνία και την πλοήγηση. Διακόπτοντας/ διαταράσσοντας αυτές τις οδούς, μειώνουν αποτελεσματικά τη δραστηριότητα των παρασίτων και αποτρέπουν τις προσβολές, προσφέροντας μια φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση στα χημικά φυτοφάρμακα.

Συμπεράσματα

Η στροφή προς τη βιώσιμη φυτοπροστασία αποτελεί τόσο αναγκαιότητα όσο και ευκαιρία. Με τις αυξανόμενες νομοθετικές πιέσεις (νέες πολιτικές και κανονισμοί), την ευαισθητοποίηση των καταναλωτών και τις τεχνολογικές εξελίξεις, ο γεωργικός τομέας πρόκειται να υιοθετήσει φιλικές προς το περιβάλλον λύσεις που ενισχύουν την παραγωγικότητα, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Οι αγρότες και οι γεωπόνοι πρέπει να παρακολουθούν αυτές τις καινοτόμες λύσεις για να διασφαλίσουν την ανθεκτικότητα και τη βιωσιμότητα των γεωργικών συστημάτων. Με την ενσωμάτωση του βιολογικού ελέγχου, των τεχνολογιών που βασίζονται στην τεχνητή νοημοσύνη και των τεχνικών γεωργίας ακριβείας, το μέλλον της φυτοπροστασίας είναι προδιαγεγραμμένο να είναι τόσο βιώσιμο όσο και αποτελεσματικό.

Πηγές