Eksperci i ekspertki od lat ostrzegają, że różnorodność biologiczna jest zagrożona. Pestycydy uznano za jedną z przyczyn, dla których liczebność gatunków zwierząt oraz roślin spada tak szybko i dramatycznie.
Od wielu lat obserwuje się znaczną utratę różnorodności biologicznej w europejskim krajobrazie rolniczym. Na przykład populacje ptaków polnych i motyli łąkowych zmniejszyły się o ponad 30% od 1990 r. Najczęściej przyczyną jest struktura krajobrazu rolniczego, głównie wielkość pól, brak takich elementów, jak żywopłoty lub stawy oraz stosowanie chemikaliów, takich jak nawozy sztuczne i syntetyczne pestycydy chemiczne.
Istnieje zgoda co do tego, że pestycydy odgrywają znaczącą rolę w utracie różnorodności biologicznej: szkodzą jej bezpośrednio i pośrednio. Zwalczanie chwastów za pomocą herbicydów o szerokim spektrum działania, takich jak glifosat, prowadzi do zdziesiątkowania roślin kwitnących, a tym samym do niedoboru pożywienia dla owadów żywiących się kwiatami i dziko rosnącymi ziołami. Szacuje się, że w 2017 r. całkowita sprzedaż glifosatu w UE wyniosła ponad 46 tys. ton. Najwyższa była we Francji, w Polsce i Niemczech. W tym ostatnim kraju 40% wszystkich gruntów rolnych jest traktowanych tym herbicydem.
Wyniki badania z 2021 r. pokazują wpływ stosowania pestycydów na różnorodność biologiczną. Jeden z niemieckich instytutów przeanalizował różnorodność flory w krajobrazie rolniczym w zależności od metod uprawy. Współczynnik biorący pod uwagę różnorodność gatunkową na polach oraz faktycznie kwitnące gatunki i intensywność ich kwitnienia, wynosił odpowiednio 3–52–100 dla pól uprawianych konwencjonalnie od wielu lat w porównaniu z polami uprawianymi ekologicznie od wielu lat i polami, na których nigdy nie stosowano pestycydów chemicznych. Ponieważ gatunki roślin dziko rosnących na polach są ważnym źródłem nektaru i pyłku, można oczekiwać, że ich zanik w wyniku intensywnej ochrony roślin przy użyciu herbicydów będzie miał również znaczący wpływ na różnorodność i liczebność owadów w krajobrazie rolniczym zdominowanym przez rośliny uprawne.
Gwałtowny spadek liczebności owadów w krajobrazach rolniczych został udokumentowany w wielu badaniach. Populacja motyli łąkowych w krajach europejskich zmniejszyła się w latach 1990–2015 o ok. . Czerwone księgi UE pokazują, że w Europie prawie 10% pszczół jest zagrożonych wyginięciem, głównie z powodu praktyk rolniczych, w tym stosowania pestycydów i nawozów. Najczęściej stosowane insektycydy to neonikotynoidy, które są bardzo toksyczne dla owadów zapylających, takich jak pszczoły. Dlatego 4 z 5 tych substancji aktywnych są obecnie dopuszczone do użytku wyłącznie na podstawie wyjątkowego zezwolenia. Pszczoły i inne zapylacze mogą być narażone na działanie pestycydów na różne sposoby. Na przykład pyłek i nektar z roślin poddanych działaniu pestycydów może zawierać ich pozostałości. Badanie z 2017 r. wykazało obecność pestycydów w miodzie z całego świata. 75% wszystkich próbek miodu zawierało co najmniej jeden neonikotynoid. Ponad próbek miodu była zanieczyszczona neonikotynoidami takimi jak imidaklopryd w stężeniach szkodliwych dla pszczół. Podobne substancje wykryto w badaniu przeprowadzonym przez niemiecką organizację ekologiczną BUND. Ponad połowa próbek miodu w niemieckich supermarketach wykazywała pozostałości pestycydów takich jak acetamipryd lub tiaklopryd. W oparciu o dostępne dane tiaklopryd został sklasyfikowany jako prawdopodobnie rakotwórczy dla ludzi, a także upośledzający zachowania pszczół miodnych związane z żerowaniem, układem odpornościowym i nawigacją – lub bezpośrednio je zabijający.
Istnieje coraz więcej badań wykazujących, że pestycydy mogą stać się bardziej szkodliwe po zmieszaniu – nawet jeśli połączono je w stężeniach poniżej ich NOEC, czyli najwyższego stężenia, przy którym nie obserwuje się szkodliwych zmian. Na przykład, niektóre fungicydy mogą zwiększać toksyczność dla pszczół insektycydów zawierających pyretroidy. Wiedza naukowa na temat pestycydów sugeruje, że nie wy- starczy zmniejszyć ich ilości, ponieważ nawet w bardzo ma- łych ilościach wiele substancji może zagrażać różnorodności biologicznej. Istotniejsze jest to, jak toksyczne są substancje aktywne dla konkretnych zwierząt i roślin. Badanie przeprowadzone przez Uniwersytet w Landau wykazało, że całkowi- ta ilość środków owadobójczych stosowanych w USA została zmniejszona o 40% w latach 1992–2016. Skorzystały na tym ryby, ssaki i ptaki, ponieważ spadek ten polegał głównie na zmniejszeniu stosowania insektycydów niektórych rodzajów, takich jak związki fosforoorganiczne i karbaminiany, które są niebezpieczne dla tych organizmów. Zupełnie inaczej wygląda to jednak w przypadku bezkręgowców, takich jak skorupiaki czy owady, a w szczególności owadów zapylających. Pomimo spadku ilości stosowanych insektycydów toksyczność wobec tych grup wzrosła w latach 2005–2015 ponad dwukrotnie.
Wysoce skuteczne pestycydy mogą być tak samo groźne, jak starsze substancje w wyższych dawkach. Z tego powodu europejskie organizacje społeczeństwa obywatelskiego wzywają nie tylko do zmniejszenia ilości stosowanych pestycydów, ale także do wprowadzenia zakazu stosowania tych szczególnie szkodliwych.