Studie: Wirkung von Pestizidrückständen im Wachs der Brutwaben

Donnerstag, 31. März 2011 | Autor: Bernhard

Studie über Effekte von Pestizidrückständen auf Bienenbrut

Sub-Lethal Effects of Pesticide Residues in Brood Comb on Worker Honey Bee (Apis mellifera) Development and Longevity

http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0014720

Subletale Wirkungen von Pestizidrückständen in Brutwaben auf Entwicklung und Langlebigkeit von Arbeiterinnen der Honigbiene (Apis mellifera)

Abteilung Entomologie, Washington State University, Pullman, Washington, Vereinigte Staaten von Amerika

Abstract

Hintergrund

Zahlreiche Untersuchungen zeigen ein hohes Maß an Kontamination mit Pestizidrückständen des Wabenbaues der Honigbienen. Wir führten Studien durch zur Überprüpfung möglicher direkter und indirekter Auswirkungen der Pestizidbelastung von kontaminierten Brutwaben auf die Entwicklung der jungen und Lebensdauer der erwachsenen Arbeiterinnen.

Methodik und die wichtigsten Ergebnisse

Arbeiterinnen wurden in Brutwaben mit bekanntweise hohen Gehalten an Rückständen von Schädlingsbekämpfungsmitteln (Behandlung) oder in relativ unberührten Brutwaben (Kontrolle) aufgezogen. Eine verzögerte Entwicklung wurde bei Bienen in behandelten Waben mit hohen Gehalten von Pestiziden vor allem in den frühen Stadien (Tag 4 und Tag8) des Wachstums beobachtet. Die Langlebigkeit der adulten Bienen wurde um 4 Tage verkürzt, welche Pestizidrückständen in kontaminierten Brutwaben während der Entwicklung ausgesetzt waren.

Das beobachtete Wandern von Rückständen an Schädlingsbekämpfungsmitteln von Waben mit hohen Pestizidrückständen verursachte eine Kontamination der vormals pestizidfreien Kontrollwaben. Das gewährte einen Einblick, wie schnell sich Rückstände durch Wachs bewegen.

Es wurde eine höhere Sterblichkeit der Brut und eine Verzögerung des Schlupfes nach mehreren Brutzyklen in kontaminierten Kontrollwaben gefunden.

Im Gegensatz dazu erhöhte sich die Überlebensrate der Bienen in den behandelten Waben nach mehreren Brutzyklen, weil die Pestizidrückstände in den behandelten Waben abnahmen - die Rückstände wanderten in die unbehandelten Kontrollwaben. Das unterstreicht die Bemühungen [der Imker], das Wachs möglichst oft zu tauschen.

Die Chemische Analyse nach dem Experiment bestätigte die Verschleppung von Pestizidrückständen aus den behandelten Waben in bisher unberührte Kontrollwaben.

Schlussfolgerungen und Bedeutung

Diese Studie ist die erste, die subletale Auswirkungen auf Honigbienen-Arbeiterinnen durch die Exposition von mit Pestizidrückständen verunreinigten Brutwaben demonstriert.

Die subletalen Wirkungen, einschließlich der verzögerten Entwicklung und Schlupf der Larven, oder der Verkürzung der Langlebigkeit der adulten Bienen, können indirekte Auswirkungen auf das Bienenvolk haben, wie zum Beispiel eine vorzeitige Verschiebungen der Aufgabenrollen der einzelnen Bienen und bei den Aktivitäten der Nahrungssuche.

Darüber hinaus bedeutet eine längere Entwicklungszeit der Bienen für die parasitären Varroamilben einen reproduktiven Vorteil.

Die Auswirkungen der verzögerten Entwicklung der Bienen auf die Fruchtbarkeit der Varroa-Milbe sollte weiter untersucht werden.

Diskussion

Honigbienen aller Altersstufen und Kasten sind anfällig für Effekte aus Pestizidbelastung [13].

Erwachsene Bienen werden Pestiziden während des Fluges und Nahrungssuche ausgesetzt, während jüngere im Bienenstock bleibende Bienen durch hereingetragenen kontaminierten Pollen und Nektar den Pestiziden ausgesetzt werden.

Die Bienenbrut kann auch den von Imker häufig angewendeten Pestiziden ausgesetzt werden, die gegen die zu kontrollierende Varroamilbe eingesetzt werden, ein schwerwiegender externer Parasit der Bienenbrut.

Bevor dem Schlupf der ausgebildeten Bienen, können die Eiern und die sich entwickelnden Bienen Rückständen von Schädlingsbekämpfungsmitteln durch die Zellwände kontaminierter Brutwaben oder durch kontaminierte Nahrungsquellen ausgesetzt werden.

Bienenköniginnen können den Pestiziden durch Kontakt mit kontaminierten Bienen, Wachs und Nahrung ausgesetzt werden.

Die Exposition subletaler Pestizidbelastungen durch belastetes Wachs kann negative Folgen haben - wie die reduzierte Eiablage, frühe stille Umweiselung, Ablehnung der Weiselzellen und ein reduziertes Gewicht der Eierstockes der Bienenköniginnen [15] , [16].

In dieser Studie hatten Arbeitsbienen, die in Waben mit einem hohen Gehalt an Rückständen von Schädlingsbekämpfungsmitteln aufgezogen wurden, eine niedrigere Überlebensrate als Bienen, die in relativ unberührten Waben aufgezogen wurden.

Das Alter der Waben kann ein auch ein Faktor gewesen sein, da die Sterblichkeit der Brut in neu gezogenen Kontrollwaben höher war, als in älteren Kontrollwaben aus wilden Bienenvölkern.

Bei neu gebauten Waben fehlen die Exuvien (Larvenhäute), die Brutpheromone enthalten, die die Ammenbienen auf die Anwesenheit von Brut hinweisen und somit die Überlebensrate der Larven erhöhen [14].

Doch während die anfängliche Überlebensfähigkeit der in neu gebauten Waben aufgezogenen Larven niedriger sein kann, ist die allgemeine Gesundheit des Bienenvolkes in Bienenstöcken mit alten Brutwaben durch das höhere Aufkommen an Krankheitserreger und Schädlingen gefährdet [17] .

Die gepaarte Block-Aufstellung [alter und neuer Waben] erlaubt Schädlingen oder Krankheitserregern aus älteren behandelten Waben (über die Ammenbienen) auf die in neue Waben aufgezogenen Larven zu migrieren oder zu übertragen .

Während diese Aufstellung/Konstruktion dazu beitragen sollte, Unterschiede zwischen Kontroll- und Versuchswaben aufgrund von Keimmengen zu reduzieren, können wir nicht ausschließen, dass einige Erreger, Exuvien und Brutpheromone eingebettet in den Zellwänden der Waben nicht übertragbar sind.

Aus wirtschaftlichen Gründen, verwenden Imker typischerweise die Mittelwände immer wieder, aber Pestizidrückstände reichern sich in Wachs an und halten sich darin über Jahre hinweg [18] - [20].

Die Kontamination von wiederverwendeten Kontroll-Brutwaben in diesem Experiment veranschaulichte, wie schnell Pestizidrückstände in das Wachs der Brutwaben eindringen und durchwandern können.

Das Vorhandensein von zusätzlichen Pestizidrückständen - entdeckt in Kontrollwaben nach dem Experiment - bestätigt die Übertragung der Pestizidrückstände und die Kontamination der Kontrollwaben.

Von zurückkehrenden Sammlerinnen eingetragene Pestizide aus externen Quellen wären in beiden Waben, Kontroll- und Versuchswaben festgestellt worden, weil die experimentellen Rähmchen in der gleichen Kolonie untergebracht waren.

Die nach dem Experiment erfassten hohen Mengen an Pestizidmetaboliten in den Kontrollwaben deuten auch auf eine mögliche Metabolisierung von Wirkstoffen während der Migration [durch das Wachs].

Metaboliten können schädlicher auf Organismen wirken als die ursprünglichen Wirkstoffe und können verzögerte Wirkungen hervorrufen [11],[21].

In der gepaarten Blockaufstellung der Waben [kontaminierter und unkontaminierte Brutwaben nebeneinander], ist die Erkennung der im Laufe der Zeit zunehmenden Sterblichkeit der Bienenbrut in den Kontrollwaben und die sinkende Sterblichkeit der behandelten Versuchswaben, eine Bestätigung der toxikologischen Auswirkungen von Rückständen von Schädlingsbekämpfungsmitteln.

Auswirkungen der Pestizidbelastung

Die subletalen Auswirkungen von Pestiziden auf Bienen, einschließlich des verzögerten Schlupfes der Bienen, mag belanglos wirken, aber kann einen reproduktiven Vorteil für die Varroamilben erzeugen.

Eine Milbenweibchen kann eine Zelle eindringen, die von einer sich entwickelnden Bienenlarve besetzt ist und in 30-Stunden-Abständen vier Eier legen.

Aus dem ersten Ei entsteht ein Männchen, die anschließenden Eier entwickeln sich zu mehreren Tochtermilben [22] - [24].

Die schädlichen Auswirkungen der Varroamilben treten auf, wenn die Muttermilbe und mehrere ihrer Nachkommen sich von der Hämolymphe der verpuppten Biene ernähren, was zu einer Verringerung des Schlupfgewichts, der metabolischen Reserven und damit zu körperlichen Missbildungen der parasitierten Biene führt [25],[26].

Normalerweise hat die dritte Tochtermilbe nur eine Chance von 13% ihre volle Reife zu erreichen, bevor die verpuppte Biene nach 20 bis 21 Tagen der Entwicklung aus der Zelle schlüpft[27] .

Allerdings steigt mit einer Verzögerung in der Entwicklung der heranwachsenden Biene die Wahrscheinlichkeit, dass die dritte Tochtermilbe erfolgreich ihre volle Reife erlangt und sich paart.

In dieser Studie traten eine verzögerte Entwicklung der Bienen auf - aufgezogen in mit 17 verschiedene Pestiziden kontaminierten Waben, darunter 9 systemische Verbindungen und 5 neonicotinoide Insektizide (Tabelle 3).

Weil die Königin in diesen Experimenten sowohl in den Kontroll- als auch in den Versuchswaben in einem Zeitraum von 24 Stunden Eier gelegt hat, ist das normale Wachstummuster voraussichtlich einheitlich.

Doch von Tag 4 an, schlüpften 23% der Eier in den kontaminierten Versuchswaben nicht. Von Tag 8 an waren über 46% der restlichen Larven in den kontaminierten Waben kleinwüchsig und ihre Entwicklung sichtlich verkümmert oder verzögert ( Abb. 6A-C ).

Drei weitere Versuchswaben, die aus Stichproben von Völkern mit dem Verdacht auf Colony Collapse Disorder (CCD [Bienensterben]) stammten, zeigten ein ähnliches Muster beim Schlupf und der Entwicklung.

Ein Durchschnitt von 19% der Eier, die in Waben aus Stichproben aus CCD-Völkern mit hohen Gehalten an Pestiziden gelegt wurden, schlüpften an Tag 4 nicht und 60% -90% der geschlüpften Eier wurden von den Bienen vor dem nächsten Datum der Probenahme entfernt.

Eine ineffiziente Brutproduktion bedeutet eine hohe Belastungen für die Bienenvölker [Energieverlust].

Pflegebienen müssen gestorbene Eier entfernen anstatt die sich entwickelnde Brut zu pflegen. Und eine hohe Sterblichkeit der Brut steigert die Eiablage durch die Königin. [Die Königin muss mehr Eier legen, um den Ausfall zu ersetzen.]

Die Effizienz der Eiablage wird weiter reduziert, wenn die Bienenköniginnen ihre Eier nicht einem Bereich legen kann, sondern die auf den waben verstreuten leeren Zellen suchen muss.

Arbeitsbienen, die in mit mit hohen Gehalten an Pestizidrückstände belasteten Waben aufgezogen wurden, lebten durchschnittlich 4 Tage weniger als die Bienen aus relativ unbelasteten Kontrollwaben in Käfigversuchen ( Abb. 5 ).

Um dies in einem Zusammenhang zu stellen, bedeutet das, dass die Lebensdauer von Bienen nach Eintritt ins Sammlerinnenalter weniger als 8 Tage ist [29].

Die reduzierte Langlebigkeit der Trachtbienen kann dazu führen, dass als Ersatz relativ junge frühreife/Minderjährige Bienen für die Futtersuche eingesetzt werden.

Langfristig könnte diese Ersatzhandlung eine ganze Kaskade von Aktivitäten des Bienenvolkes störend beeinflussen - einschließlich Brutpflege, Verarbeitung und Speicherung der Nahrung, Pflege der Königin, hygienisches Verhalten und Effizienz der Nahrungssuche. Der altersgerechte Polyethismus, die Homöostase und deren Rolle im Volk wird gestört.

Es ist bekannt, dass die Futtersuche durch zu junge Bienen einen erheblichen Einfluss auf die Größe und Lebensfähigkeit des Volkes besitzt, durch Reduzierung der “jüngeren” Bienen, aus deren Bestand der Ersatz der Sammlerinnen stammt[30].

In der Tat haben Thompson und Mitarbeiter [30] in ihrem Modell der induzierten frühreifen Futtersuche festgestellt, dass um die “subletalen” Effekte auf die Bienen durch die Verringerung der Kapiziät der Ammenbienen zu simulieren (Kapazität = die durchschnittliche Anzahl der pro Ammenbiene aufgezogenen Larven), müsste die Sterblichkeit der Sammlerinnen um 500% erhöht werden.

Fazit

Die kombinierten Effekte der Exposition von Honigbienen gegenüber Pestizidrückständen in Brutwaben, wie die reduzierte Langlebigkeit der adulten Bienen, die erhöhte Brutsterbllichkeit, die höhere Fruchtbarkeit der Varroamilben (wegen Verzögerung der Entwicklung und Entstehung von erwachsenen Bienen) und die erhöhte Anfälligkeit für Krankheitserreger, kann dazu führen, dass die Gesundheit des Bienenvolkes reduziert wird. Die betroffenen Königinnen und Arbeiterinnen sind nicht in der Lage, die Nachfrage nach der benötigten Brutreproduktion und die dafür notwendigen Ressourcen zu erfüllen, um eine starkes Volk am Leben zu erhalten.

Honigbienen sind biologische Indikatoren, die Chemikalien und andere Schadstoffe aus der Umwelt in die Bienenstöcke verbringen.

Unsere Ergebnisse legen nahe, dass eine der zugrunde liegenden Gemeinsamkeiten in den weltweiten Berichten über einen Rückgang der Honigbienengesundheit und Beobachtungen von Colony Collapse Disorder (CCD)[Bienensterben] auf die Gegenwart von Pestiziden in Honigbienen und Bienenprodukten zurückgeführt werden kann.

Die Exposition von sich entwickelnden Honigbienen durch mit Pestizide verunreinigten Brutwaben mag subtil und indirekt erscheinen, kann aber durch subletale Wirkungen tatsächlich schwerwiegende Folgen haben.

Dazu passen folgende Studien genau ins Bild:

Imidacloprid verursacht längere Entwicklungszeiten der Brut

Dienstag, 28. Oktober 2008 | Autor: Bernhard

An der University of Florida hat die Wissenschaftlerin Tricia Toth die subletalen (nicht-tödlichen) Wirkungen von Amitraz und Imidacloprid untersucht. Unter anderem heißt es:

Only imidacloprid treated larvae showed possible sublethal effects. Treated larvae had an increased larval weight at defecation and increased larval development time. There was not enough data to suggest whether or not treatment by imidacloprid or amitraz influences bee brood susceptibility to varroa. Results from my research suggest that even small doses of certain pesticides effect bee brood development, ….

http://esa.confex.com/esa/2008/techprogram/paper_35068.htm

Damit wurde eine Hemmung in der Entwicklung der Bienenlarve festgestellt ( increased larval development time), die dadurch eine längere Zeit für den Schlupf benötigt. Durch die zeitliche Verzögerung ist jedoch klar, was das für Auswirkungen auf die Varroapopulation hat.

Dass die Entwicklung der Drohnen drei Tage länger als die Entwicklung der Arbeiterin dauert ist allgemein bekannt. Weiter ist allgemein bekannt, dass diese zeitliche Verzögerung die Milben in der Drohnenbrut mehr Nachkommen zeugen können. Die extra drei Tage machen einen erheblichen Unterschied.

Nun ist der Schluss nicht weit, dass die subletale Wirkung von Neonicotinoiden eine zeitliche Verzögerung herbeiführt, die den Milben eine höhere und qualitativ bessere Vermehrung erlaubt.

Imidacloprid begünstigt Nosema bei Honigbienen

Samstag, 8. Mai 2010 | Autor: Bernhard

Eine in diesem Jahr (2010) erschienene Studie zeigt Wirkungszusammenhänge zwischen dem Neonicotinoid Imidacloprid und der Bienenkrankheit Nosemose (Pilzerkrankung durch den Pilz Nosema).

Die Vermutung erhärtete sich jetzt, nachdem sich Forscher der Sache angenommen haben und die Wirkungen von Nosema und Imidacloprid untersuchten - bei Konzentrationen, wie sie auch in der Praxis vorkommen. Es konnte nachgewiesen werden, dass Imidacloprid die Nosema verstärkte und die Völker schwächte.

http://www.inra.fr/presse/interaction_pathogene_insecticide_affecte_sante_abeilles

http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/123226660/PDFSTART?CRETRY=1&SRETRY=0

Subletale Dosis Imidacloprid stört Sammelverhalten der Honigbienen

Donnerstag, 15. Januar 2009 | Autor: Bernhard

In der Fachzeitschrift “Journal of Economic Entomology” (peer-reviewed) wurde im Dezember 2008 eine Studie veröffentlicht, in der die subletale Wirkung des Neonicotinoids Imidacloprid auf das Sammelverhalten der Honigbienen untersucht wurde.

Das Ergebnis ist, dass subletale Dosen des Neonicotinoid Imidacloprid ein abnormales Verhalten beim Sammeln bei der Honigbiene hervorrufen. Hiermit wird ein weiterer Grundstein in der Beweiskette gelegt, dass Neonicotinoide eine subletale Wirkung haben, die insgesamt dem Bienenvolk die Lebensfähigkeit entziehen.

Hier das Abstract der Arbeit.

Abnormal Foraging Behavior Induced by Sublethal Dosage of Imidacloprid in the Honey Bee (Hymenoptera: Apidae)

Authors: Yang, E. C.; Chuang, Y. C.; Chen, Y. L.; Chang, L. H.

Source: Journal of Economic Entomology, Volume 101, Number 6, December 2008 , pp. 1743-1748(6)

Abstract:
Although sublethal dosages of insecticide to nontarget insects have never been an important issue, they are attracting more and more attention lately. It has been demonstrated that low dosages of the neonicotinoid insecticide imidacloprid may affect honey bee, Apis mellifera L., behavior. In this article, the foraging behavior of the honey bee workers was investigated to show the effects of imidacloprid. By measuring the time interval between two visits at the same feeding site, we found that the normal foraging interval of honey bee workers was within 300 s. However, these honey bee workers delayed their return visit for >300 s when they were treated orally with sugar water containing imidacloprid. This time delay in their return visit is concentration-dependent, and the lowest effective concentration was found to be 50 μg/liter. When bees were treated with an imidacloprid concentration higher than 1,200 μg/liter, they showed abnormalities in revisiting the feeding site. Some of them went missing, and some were present again at the feeding site the next day. Returning bees also showed delay in their return trips. Our results demonstrated that sublethal dosages of imidacloprid were able to affect foraging behavior of honey bees.

http://esa.publisher.ingentaconnect.com/content/esa/jee/2008/00000101/00000006/art00004

Das ist damit die zweite Studie, die negative subletale Effekte von Imidacloprid auf Honigbienen nachweist.
Die Frage ist, welche subletalen Effekte andere Neonicotinoide wie zum Beispiel Clothianidin auf das Bienenvolk haben, da sie zum Teil als “wirksamer” bekannt sind. Hier ist ebenfalls mit subletalen Schäden zu rechnen.

Zur Vollständigkeit einen Ausschnitt der ersten Studie. An der University of Florida hat die Wissenschaftlerin Tricia Toth die subletalen (nicht-tödlichen) Wirkungen von Amitraz und Imidacloprid untersucht. Unter anderem heißt es:

Only imidacloprid treated larvae showed possible sublethal effects. Treated larvae had an increased larval weight at defecation and increased larval development time. There was not enough data to suggest whether or not treatment by imidacloprid or amitraz influences bee brood susceptibility to varroa. Results from my research suggest that even small doses of certain pesticides effect bee brood development, ….

aus: http://esa.confex.com/esa/2008/techprogram/paper_35068.htm

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Thema: Imkerdemo

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Ein Kommentar

  1. Dies ist die Stelle und der Zeitpunkt, in welchem ich Bernhard für das Engagement, uns immer wieder mit aktuellen Dokumenten zur Umwelt und zu Bienen vertraut zu machen danken möchte.
    Dieser Dank wäre aber nicht vollständig, würde ich dabei vergessen, an den vielfältigen Einsatz zu erinnern, den Friedhelm Berger, Fridolin Brandt und Eric Zeissloff zu diesen Themen, trotz Anfeindungen und Ignoranz ganz vieler Imker und Fachleute zeigten und zeigen.

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