Лесная мышь (Apodemus sylvaticus) чрезвычайно распространена по всей Европе и обитает в самых разнообразных местах, включая сельскохозяйственные угодья. Поскольку её рацион включает семена, растения и насекомых, она часто охотится на сельскохозяйственных полях. В связи с этим Европейский Союз использует лесную мышь в качестве основного «целевого вида» для оценки того, представляет ли средство защиты растений (пестицид) неприемлемый риск для мелких млекопитающих.
В настоящее время оценка экологических рисков пестицидов в значительной степени опирается на лабораторные токсикологические тесты (часто с использованием норвежских крыс вместо лесных мышей) и полевые исследования. Хотя полевые исследования реалистичны, они очень дороги, трудоемки и часто ограничены несколькими конкретными местами, культурами и погодными условиями.
APODEMUS выступает в качестве виртуальной испытательной площадки
Группа международных ученых и экспертов по оценке рисков разработала основополагающую модель инновационной популяции, предназначенной для улучшения экологических испытаний безопасности сельскохозяйственных пестицидов. Инструмент, получивший название APODEMUS (A POpulation Dynamical spatially Explicit Model of the wood moUSe), был недавно опубликован в качестве «формальной модели» — нового типа статьи — в журнале Agricultural and Environmental Modelling.
Создав популяционную модель, ученые могут моделировать сложные, реальные сельскохозяйственные ландшафты и сценарии ведения сельского хозяйства, чтобы прогнозировать, как воздействие пестицидов влияет на выживаемость и воспроизводство животных в долгосрочной перспективе.
Опубликованное в формате формальной модели (новый формат рецензируемых публикаций, разработанный для обеспечения доступности, возможности поиска, совместимости и повторного использования результатов исследований в области моделирования, позволяющий присваивать научные заслуги за разнообразные результаты исследований и повышающий прозрачность и строгость сложного экологического и системного моделирования), данное исследование фокусируется на «концептуальной модели», то есть исследователи определили биологические и экологические правила, которым будет следовать компьютерная программа, по сути, создав высокореалистичную «виртуальную лесную мышь», прежде чем добавить сложности, связанные с воздействием и эффектами средств защиты растений, таких как пестициды.
Отличительной чертой APODEMUS от предыдущих моделей является явная реализация «динамического энергетического баланса», который отслеживает, как отдельные мыши преобразуют потребленную пищу в энергию для роста, поддержания жизнедеятельности и размножения.
Эти виртуальные мыши помещены в реалистичные, основанные на сетке ландшафты (такие как леса, пастбища и поля), где они динамически устанавливают свои ареалы обитания в зависимости от привлекательности среды, при этом территориальность самок естественным образом предотвращает перенаселение.
Наконец, модель имитирует воздействие пестицидов в зависимости от рациона питания, сопоставляя время, которое мышь проводит в поисках пищи на определенных полях, с количеством потребленной ею пищи. Эта информация будет использована в будущих обновлениях для точного расчета количества проглоченных пестицидов.
Для обеспечения научной строгости моделирования и его приемлемости для государственных регулирующих органов был использован огромный массив реальных данных. Авторы провели систематический обзор 341 научной публикации, извлекли 1295 конкретных данных о биологии лесной мыши.
Ключевым моментом этого исследования является то, что модель была разработана в сотрудничестве с заинтересованными сторонами, включая экспертов по экологии, специалистов по оценке рисков и регуляторов химической отрасли, в рамках специального семинара. Следуя европейскому стандарту экологического моделирования, такому как Европейский орган по безопасности пищевых продуктов (EFSA) и «Pop-GUIDE», они обеспечили прозрачность и обоснованность каждого решения при разработке модели.
Pop-GUIDE (аббревиатура от Population modeling Guidance, Use, Interpretation, and Development for Ecological Risk Assessment) — это международное пошаговое руководство по созданию популяционных моделей, используемое экспертами для оценки экологических рисков. Этот стандарт был разработан совместно учеными, представителями химической индустрии и Агентством по охране окружающей среды США (US EPA), чтобы сделать компьютерное моделирование прозрачным и юридически обоснованным для регуляторов уровня EFSА.
Что произойдет дальше?
В настоящее время исследователи переводят эту концептуальную модель в работающий компьютерный код. Как только виртуальная популяция лесных мышей будет создана и запущена, ученые внесут в модель виртуальные данные о применении пестицидов. Это позволит им оценить, как отдельные мыши усваивают токсины, выживают ли они и сможет ли общая популяция восстановиться в различных реальных условиях ведения сельского хозяйства.
В конечном итоге, APODEMUS предлагает инновационную базовую модель и практический инструмент, призванный помочь регулирующим органам точно проверять экологическую безопасность сельскохозяйственных пестицидов путем моделирования их долгосрочного воздействия на популяции диких животных в различных реалистичных ландшафтах, которые было бы невозможно оценить с помощью физических полевых исследований.
Источник: Pensoft Publishers.
На графике: обзорная диаграмма концептуальной популяционной модели APODEMUS. Модель имитирует жизненный цикл, рост и размножение лесной мыши. Источник: Singer et al., 2026
