Studie zeigt, dass die Pestizidbelastung das Sozialverhalten der Bienen dramatisch beeinflussen kann.

Für Bienen ist es wichtig, sozial zu sein.

Ob Nahrungssuche, Jugendfürsorge, die Nutzung des Körpers zur Wärmeerzeugung oder zum Fächern des Nests oder der Bau und die Reparatur von Nestern, ein Bienenvolk macht fast alles als eine Einheit.

Während neuere Studien darauf hindeuten, dass die Exposition gegenüber Pestiziden Auswirkungen auf das Verhalten bei der Nahrungssuche haben könnte, hat eine neue Studie unter der Leitung von James Crall gezeigt, dass diese Effekte nur die Spitze des Eisbergs sein können.

Crall, Post-Doktorand im Labor von Benjamin de Bivort, dem Thomas D. Cabot Associate Professor für Organismische und Evolutionsbiologie, ist der Hauptautor einer Studie, die die Exposition gegenüber Neonicotinoid-Pestiziden – der am häufigsten verwendeten Klasse von Pestiziden in der Landwirtschaft – zeigt, hat tiefgreifende Auswirkungen auf eine Vielzahl von sozialen Verhaltensweisen.

Mit einer innovativen Roboterplattform zur Beobachtung des Verhaltens der Bienen zeigten Crall und Co-Autoren, darunter de Bivort und Naomi Pierce, der Sidney A. und John H. Hessel Professor für Biologie, dass Bienen nach der Exposition gegenüber dem Pestizid weniger Zeit mit der Pflege von Larven verbrachten und weniger sozial waren als andere Bienen. Zusätzliche Tests zeigten, dass expositionsgefährdete Bienen in der Lage sind, das Nest zu erwärmen und isolierende Wachskappen um die Kolonie herum zu bauen. Die Studie wird in einem Paper in Science vom 9. November beschrieben.

Neben Crall, de Bivort und Pierce wurde die Studie von Callin Switzer, Ph.D. ’18, Stacey Combes von UC Davis, den ehemaligen Forschungsassistenten für Organismische und Evolutionsbiologie Robert L. Oppenheimer und Mackay Eyster und der Harvard-Studentin Andrea Brown, ’19, gemeinsam verfasst.

„Diese Pestizide kamen erstmals Mitte der 90er Jahre zum Einsatz und sind heute die am häufigsten verwendete Insektizidklasse weltweit“, sagte Crall. „Typischerweise arbeiten sie durch die Saatgutbehandlung – hohe Konzentrationen werden auf Saatgut dosiert, und ein Grund, warum Landwirte und Pestizidfirmen wie diese Verbindungen, ist, dass sie systemisch von den Pflanzen aufgenommen werden…. also ist die Idee, dass sie Resistenzen gegen ganze Pflanzen liefern. Aber das Problem ist, dass sie auch im Pollen auftauchen und Nektarbienen sich davon ernähren.“

In den letzten zehn Jahren, so Crall, haben eine Reihe von Studien die Pestizidbelastung mit Störungen bei der Nahrungssuche in Verbindung gebracht, „aber es gab Gründe zu vermuten, dass dies nicht das Gesamtbild war“.

„Die Nahrungssuche ist nur ein Teil dessen, was Hummeln tun“, sagte Crall. „Diese Studien haben die wichtigen Auswirkungen dieser Verbindungen auf das, was außerhalb des Nests vor sich geht, aufgegriffen, aber es gibt eine ganze Welt von wirklich wichtigen Verhaltensweisen, die im Inneren vor sich gehen…. und das ist eine Blackbox, die wir ein wenig öffnen wollten.“

Um dies zu tun, entwickelten Crall und Kollegen ein einzigartiges Tischsystem, mit dem sie die Aktivität der Bienen in bis zu einem Dutzend Kolonien gleichzeitig verfolgen konnten.

„Was wir tun, ist ein schwarz-weißer Tag mit einem vereinfachten QR-Code auf der Rückseite jeder Biene anzubringen“, sagte er. „Und es gibt eine Kamera, die sich über die Kolonien bewegen und das Verhalten jeder Biene automatisch mit Hilfe von Computer Vision verfolgen kann…. so dass wir in das Nest schauen können.“

Mit dem System konnten Crall und Kollegen spezifische, einzelne Bienen mit dem Pestizid dosieren und die Veränderungen in ihrer verhaltenslosen Interaktion mit Nestgefährten und mehr Zeit am Rande der Kolonie beobachten – aber diese Experimente sind auf mehrere wichtige Arten begrenzt.

„Einer ist physiologisch“, sagte Crall. „Obwohl wir den Bienen realistische Dosen von Pestiziden verabreicht haben, wird das Trinken Ihrer täglichen Kaffeemenge in fünf Minuten anders sein als das Verteilen im Laufe des Tages, so dass eine große Dosis vielleicht nicht ganz realistisch ist. Die andere wichtige ist, dass ein Bienenvolk eine funktionale Einheit ist. Es macht keinen Sinn, Individuen zu behandeln, denn was man verliert, wenn man das tut, ist die natürliche soziale Struktur der Kolonie.“

Mit dem Robotersystem können Forscher jedoch eine ganze Kolonie als eine Einheit behandeln.

Jede der 12 Einheiten des Systems, sagte Crall, beherbergt eine einzige Kolonie, in der Bienen Zugang zu zwei Kammern haben – eine zur Nachahmung des Nests und die andere als Futterraum.

„Das ermöglicht uns eine mehrfache Exposition auf Kolonieebene und eine kontinuierliche Überwachung“, sagte Crall. „Wir denken, dass dies viel näher an der Funktionsweise ihres natürlichen Verhaltens liegt, und es erlaubt uns auch, die Verhaltensverfolgung über mehrere Kolonien hinweg gleichzeitig zu automatisieren.“

Genau wie in früheren Studien, sagte Crall, zeigten exponierte Bienen Veränderungen in Aktivitätsniveau und Sozialisation und verbrachten mehr Zeit am Rande des Nests, aber die Tests zeigten auch, dass die Ergebnisse über Nacht am stärksten waren.

„Bienen haben tatsächlich einen sehr starken zirkadianen Rhythmus“, erklärte Crall. „Was wir also fanden, war, dass es tagsüber keinen statistisch beobachtbaren Effekt gab, aber nachts konnten wir sehen, dass sie zusammenbrachen. Wir wissen noch nicht, ob (die Pestizide) die zirkadiane Genregulation stören oder ob dies nur ein paar, vielleicht physiologische Rückmeldungen sind… aber es deutet darauf hin, dass, nur aus praktischer Sicht, wenn wir diese Verbindungen verstehen oder studieren wollen, die Betrachtung von Effekten über Nacht viel zählt.“

Zusätzliche Experimente, bei denen Temperatursonden in Bienenstöcken im Freien platziert wurden, deuten darauf hin, dass Pestizide tiefgreifende Auswirkungen auf die Fähigkeit der Bienen haben, die Temperaturen im Nest zu regulieren.

„Wenn die Temperaturen fallen, halten die Bienen ihre Flügel fest und zittern ihre Muskeln, um Wärme zu erzeugen“, sagte Crall. „Aber was wir fanden, war, dass sie in Kontrollkolonien, selbst wenn die Temperatur stark schwankte, in der Lage waren, die Temperatur in der Kolonie innerhalb weniger Grad konstant zu halten. Aber die exponierten Bienen verlieren ziemlich dramatisch die Fähigkeit, die Temperatur zu regulieren.“

Neben der Störung der Fähigkeit der Bienen, das Nest direkt zu erwärmen oder zu kühlen, zeigte das Experiment auch, dass die Pestizidbelastung die Fähigkeit der Bienen beeinträchtigte, eine isolierende Wachskappe über der Kolonie aufzubauen.

„Fast alle unsere Kontrollkolonien haben diese Mütze gebaut“, sagte Crall. „Und es scheint in den pestizidexponierten Kolonien völlig ausgelöscht zu sein, so dass sie diese Fähigkeit verlieren, diese funktionelle Umstrukturierung des Nestes durchzuführen.“

In Zukunft, so Crall, gibt es einige zusätzliche Fragen, die durch die Studie aufgeworfen werden, die er ansprechen möchte.

„Diese Arbeit – insbesondere zur Thermoregulation – eröffnet eine neue Reihe von Fragen, nicht nur darüber, was die direkten Auswirkungen von Pestiziden sind, sondern auch darüber, wie diese Pestizide die Fähigkeit von Kolonien beeinträchtigen, mit anderen Stressoren umzugehen“, sagte er. „Diese Arbeit deutet darauf hin, dass wir in besonders extremen Umgebungen erwarten könnten, dass die Auswirkungen von Pestiziden schlechter ausfallen werden, so dass sich sowohl die Art und Weise, wie wir Agrochemikalien im Allgemeinen praktisch testen, ändert, als auch auf spezifische Fragen, ob wir in bestimmten Umgebungen stärkere Rückgänge sehen könnten.“

Zusammengenommen glaubt Crall, dass die Ergebnisse auf die Notwendigkeit einer stärkeren Regulierung von Neonicotinoiden und anderen Pestiziden hinweisen, die sich auf die Bienen auswirken können.

„Ich denke, wir sind an einem Punkt, an dem wir sehr, sehr besorgt darüber sein sollten, wie die Art und Weise, wie wir die Umwelt verändern, die Insektenpopulationen unterbietet und dezimiert, die nicht nur für die Funktion jedes Ökosystems wichtig sind…. sondern auch für die Nahrungsmittelproduktion sehr wichtig sind“, sagte er. „Unser Ernährungssystem wird im Laufe der Zeit immer stärker pollinatorabhängiger – heute sind etwa ein Drittel der Nahrungspflanzen von pollinators abhängig, und das steigt nur noch. Bis jetzt hatten wir diese reichliche, natürliche Gabe von Bestäubern, die all diese Arbeiten für uns erledigen, und jetzt beginnen wir zu erkennen, dass das keine Selbstverständlichkeit ist, also denke ich, dass wir uns darüber sehr Sorgen machen sollten.“

Mehr Informationen:
J.D. Crall el al., „Neonicotinoid-Exposition stört Hummelnest Verhalten, soziale Netzwerke und Thermoregulation“, Wissenschaft (2018). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aat1598

„Pestizide beeinflussen das Sozialverhalten der Bienen“, Science (2018). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aav5273

Teilen Ist Liebe! ❤

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

shares