Кратко — монотонная односторонняя монокультура повышает плотность и однородность ресурса, ослабляет природный контроль и ускоряет адаптацию фитофагов; это приводит к вспышкам численности, колебаниям/переходам в новый режим и потере устойчивости агроэкосистемы. Ниже — механизмы, краткие математические иллюстрации и последствия.
Механизмы (био‑ и экол.):
- Увеличение доступности ресурса (концентрация ресурса): единичная культура повышает эффективную ёмкость среды $K$ для фитофагов → большее среднее питание и воспроизводство.
- Снижение природного контроля (утрата хищников и паразитоидов): потеря местообитаний/пищевых ресурсов для энтомофагов уменьшает их смертность $m$ и плотность $N$.
- Однородность среды повышает коэффициент поимки/встреч $a$ (меньше «укрытий» для вредителя) и эффективность преобразования пищи в потомство $e$.
- Химическое управление (пестициды) разрушает верхние уровни трофической сети и отбирает резистентные генотипы у фитофагов → быстрая эволюция сопротивляемости.
- Устранение конкурентов и альтернативных хозяев упрощает динамику и снимает «разбавляющий эффект» биологического разнообразия.
Простая модель (иллюстрация инвазии и нестабильности): Rosenzweig–MacArthur
$$\frac{dH}{dt}=rH\left(1-\frac{H}{K}\right)-\frac{aHP}{1+ahH},\frac{dP}{dt}=e\frac{aHP}{1+ahH}-mP,$$ где $H$ — плотность хозяина (растения), $P$ — фитофаг, $r,K,a,h,e,m$ — параметры. Порог инвазии при малой $P$: фитофаг при $H\approx K$ растёт, если
$$eaK>m.$$ Повышение $K$, $a$ или $e$, либо снижение $m$ делает инвазию и вспышки более вероятными. При высоком $K$ система подвержена «paradox of enrichment»: стационарная точка теряет устойчивость и возникают большие циклы (Hopf‑бифуркация), что увеличивает риск локального вымирания контролёров или вредителя с последующим резким переходом в новый режим.
Последствия для устойчивости системы:
- Чаще и сильнее вспышки вредителей, колебания урожайности и экономические потери.
- Снижение устойчивости к возмущениям: после шока (болезни, засуха) система хуже возвращается в исходное состояние — возможен сдвиг в «переходимое» состояние с высоким уровнем фитофагов.
- Рост применения пестицидов → устойчивость вредителей, уменьшение естественного контроля, загрязнение, отрицательное влияние на полезных.
- Трофические каскады: снижение энтомофагов влияет на другие компоненты (опылители, почвенную фауну), ухудшение почвенной структуры и циклов питательных веществ.
- Потеря функционального разнообразия и снижаемая эластичность (resilience): система становится более предсказуемо хрупкой.
Краткие рекомендации для восстановления/сохранения устойчивости:
- Увеличить пространственную и видовую разнообразность (севооборот, междурядья, полосы многолетних культур, смешанные посевы).
- Сохранение/создание местообитаний для естественных врагов (свободные полевые полосы, цветочные полосы).
- Интегрированная борьба с вредителями: пороговый мониторинг, таргетные методы, снижение регулярного применения широкоспектральных пестицидов.
- Ландшафтный подход: уменьшение фрагментации и поддержка источников естественных врагов на уровне ландшафта.
- Мониторинг резистентности и ротация активных веществ/сортов.
Вывод: монокультура повышает параметры, благоприятствующие фитофагам ($K,a,e$↑, $m$↓), что по простым моделям приводит к инвазиям и нестабильным колебаниям; чтобы вернуть устойчивость, нужно повышать биологическое и ландшафтное разнообразие и усиливать природный контроль.