Экологическое воздействие применения синтетических пестицидов на опылителей цветков какао (Ceratopogonidae) в округе Atwima Mponua, Гана
The Ecological Impact of Synthetic Pesticide Application on Cocoa Flower Pollinators (Ceratopogonidae) in the Atwima Mponua District, Ghana
Ampratwum, Mubarack
Аннотация (перевод)
В данной исследовательской статье рассматривается важнейшая экологическая и экономическая проблема какао-пояса Западной Африки: непреднамеренный коллапс жизненно важных насекомых-опылителей вследствие интенсивной химической борьбы с вредителями. Репродуктивный успех какао (Theobroma cacao) строго зависит от перекрестного опыления насекомыми, осуществляемого микроскопическими мокрецами, принадлежащими к семейству Ceratopogonidae (преимущественно род Forcipomyia). Несмотря на их жизненно важную экологическую роль, регулярные календарные обработки синтетическими инсектицидами, направленные против вредителей-слепняков/капсид (Sahlbergella singularis и Distantiella theobroma), представляют прямую угрозу для этих полезных нецелевых организмов. Проведенное в зоне высокой плотности производства какао в округе Atwima Mponua региона Ashanti, Гана, данное исследование использует эмпирический сравнительный полевой дизайн в период пика дождей в мае — период максимального цветения и повышенной активности мокрецов. В исследовании количественно оценивается и сопоставляется численность Ceratopogonidae внутри капюшонов цветков какао в двух различных агроэкосистемах: на сертифицированном органическом (необработанном) участке и на традиционном участке (с химической обработкой стандартными синтетическими пиретроидами/неоникотиноидами). За 12 отдельных дней полевых сборов, охватывающих 24 уникальные сессии наблюдений (N = 24), на 480 систематически осмотренных цветках в общей сложности было зарегистрировано 237 мокрецов. Эмпирические данные выявляют катастрофическое расхождение в популяциях опылителей. Органическая ферма сохраняла стабильную, жизнеспособную популяцию со средней численностью мокрецов 19.25 ± 2.53 за сессию. Напротив, на обработанной пестицидами ферме численность сократилась до критического среднего значения 0.50 ± 0.67 мокрецов за сессию. Поскольку дисперсии выборок были крайне неравномерными из-за истощения популяции, был проведен t-критерий для независимых выборок с поправкой Уэлча. Статистический анализ выявил высокодостоверное различие в плотности опылителей между двумя режимами ведения хозяйства (t(12.56) = 24.83, p < .001), продемонстрировав резкое снижение активного фуражирования на цветках на 97.4% в условиях традиционной химической обработки. Полученные результаты подтверждают, что текущее применение синтетических пестицидов оказывает двойное угнетающее воздействие на мокрецов посредством немедленной контактной гибели имаго в утренние часы фуражирования и долговременной деградации микроместообитаний личинок в листовом опаде лесной подстилки и разлагающихся субстратах стручков. В статье подробно описывается, как этот локальный коллапс опылителей вызывает острый дефицит перекрестного опыления, снижая естественные показатели завязываемости стручков и создавая риск снижения урожайности у мелких фермеров. Наконец, исследование предлагает практические рекомендации по интегрированной защите растений (IPM), адаптированные для ганских мелких фермеров, включая введение строгих пространственно-временных окон опрыскивания (ограничение химических обработок поздними послеполуденными часами), сохранение необработанных органических резерватных зон подстилочного субстрата и целенаправленный переход к селективным растительным биопестицидам.
Оригинальная аннотация
This research paper addresses a critical ecological and economic challenge within the West African cocoa belt: the unintended collapse of essential insect pollinators due to intensive chemical pest management. The reproductive success of cocoa (Theobroma cacao) relies strictly on insect-mediated cross-pollination by microscopic biting midges belonging to the family Ceratopogonidae (primarily genus Forcipomyia). Despite their vital ecological role, routine, calendar-based synthetic insecticide applications targeted at capsid/mirid pests (Sahlbergella singularis and Distantiella theobroma) pose a direct threat to these beneficial non-target organisms. Conducted in the high-density cocoa-producing zone of the Atwima Mponua District in the Ashanti Region, Ghana, this study utilizes an empirical, comparative field design during the peak rainy month of May—the period of maximum floral flushing and heightened midge activity. The study quantifies and compares Ceratopogonidae abundance inside cocoa flower hoods between two distinct agroecosystems: a certified organic (unsprayed) plot and a conventional (chemically managed via standard synthetic pyrethroids/neonicotinoids) plot. Over 12 distinct field collection days spanning 24 unique observation sessions (N = 24), a cumulative total of 237 midges were recorded across 480 systematically inspected flowers. The empirical data reveals a catastrophic divergence in pollinator populations. The organic farm maintained a robust, viable population with a mean midge count of 19.25 ± 2.53 per session. Conversely, the pesticide-treated farm collapsed to a critical mean of 0.50 ± 0.67 midges per session. Because sample variances were highly unequal due to population depletion, an independent-samples t-test with Welch’s correction was executed. The inferential analysis revealed a highly significant difference in pollinator density between the two management regimes (t(12.56) = 24.83, p < .001), demonstrating a stark 97.4% reduction in active blossom foraging within the conventional chemical environment. The findings establish that current synthetic pesticide applications induce a dual-action suppression on midges through immediate adult contact mortality during morning foraging hours and long-term degradation of the larval microhabitats within the forest floor leaf litter and decomposing pod substrates. The paper details how this localized pollinator collapse triggers a severe cross-pollination deficit, lowering natural pod fertilization rates and risking smallholder crop yield declines. Finally, the study provides actionable Integrated Pest Management (IPM) recommendations tailored for Ghanaian smallholders, including the implementation of strict spatio-temporal spraying windows (restricting chemical applications to late afternoon hours), the preservation of untreated organic floor substrate sanctuary zones, and a targeted transition toward selective botanical biopesticides.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/2ab0dd3c-2dc3-43ce-9578-e419c79fe2c9
DOI: 10.5281/zenodo.21310821