Evaluatie van het effect van pesticiden op de larven van de solitaire bijen

Summary

Het huidige protocol legt een methode uit om met pesticiden verontreinigde voorzieningen te voeren aan de larven van de solitaire bijen, Osmia excavata. De procedure onderzoekt de ecotoxiciteit van het bestrijdingsmiddel voor de larven van de solitaire bijen.

Abstract

Bij de huidige ecologische risicobeoordelingen van pesticiden op bestuivers is in de eerste plaats alleen rekening gehouden met laboratoriumomstandigheden. Voor de larven van solitaire bijen kan inname van met pesticiden verontreinigde voorzieningen het sterftecijfer van de larven verhogen, het verzamelpercentage en de populatie volwassen solitaire bijen in het komende jaar vanuit een demografisch perspectief verminderen. Maar er zijn beperkte studies over de effecten van pesticiden op de larven van solitaire bijen. Daarom moet het begrijpen hoe pesticiden de larven van solitaire bijen beïnvloeden, worden beschouwd als een integraal onderdeel van de ecologische risicobeoordeling van pesticiden. Deze studie presenteert een methode om de larven van solitaire bijen, Osmia excavata, bloot te stellen aan dodelijke of subletale doses pesticide, waarbij larvale gewichtstoename, ontwikkelingsduur, eclosievermogen en voedselconsumptie-efficiëntieconversie van ingenomen voedsel worden gevolgd. Om de effectiviteit van deze methode aan te tonen, werden de larven van O. excavata gevoed met voorzieningen die acute dodelijke en subletale doses chloorpyrifos bevatten. Vervolgens werden de bovenstaande indexen van de behandelde larven onderzocht. Deze techniek helpt om het risico van pesticiden voor bestuivers te voorspellen en te beperken.

Introduction

Bestuivers spelen een cruciale rol in de ecosysteemdiensten van de moderne wereldwijde landbouw. Terwijl honingbijen (Apis mellifera; Hymenoptera: Apidae) worden traditioneel beschouwd als de essentiële economische bestuivers van gewassen, recent onderzoek suggereert dat Osmia (Hymenoptera: Megachilidae) ook erg belangrijk is bij het verbeteren van de bestuiving voor bepaalde gewassen, het vergroten van de vruchtgrootte en het aantal zaden, en het verminderen van het aandeel asymmetrisch fruit in commerciële boomgaarden in verschillende delen van de wereld¹. Osmia-opgraving wordt beschouwd als een ideale soort voor appelbestuiving, voornamelijk in Azië, zoals in Noord- en Noordwest-China en Japan ^2,3,4. Het kan bestuivingsdiensten voor bepaalde gewassen met vergelijkbare of soms met grotere efficiëntie bieden. In dit opzicht is aangetoond dat ze de honingbijen vervangen of in synergie werken ^4,5,6.

De biologische kenmerken van O. excavata zijn uniek in vergelijking met sociale bijen. De univoltine, solitaire en nestactiviteit vindt voornamelijk plaats in het voorjaar en de vroege zomer. De nesten van O. excavata worden meestal gevonden in reeds bestaande gaten, meestal in dood hout, holle planten, strobuizen en bamboestengel in de natuurlijke toestand³. De volwassen O. graaft uit zijn cocon om te paren, stuifmeel te verzamelen en een nest te bouwen om eieren te leggen, die een week later beginnen uit te komen. De bevruchte eieren ontwikkelen zich tot vrouwtjes, terwijl de onbevruchte eitjes zich ontwikkelen tot mannetjes³. Vrouwtjes worden verdeeld in de bodem van de bijenbuis en de bijbehorende voorzieningen zijn belangrijker. Mannetjes daarentegen waren in de buurt van de buisuitgang met kleine voorzieningen⁷, dus de mannetjes komen als eerste naar buiten en de vrouwtjes komen later naar buiten. Het vrouwtje mengt stuifmeel met een kleine hoeveelheid nectar tot een vochtige klodder, de enige voedselbron voor elke larve in de cel⁸.

Verschillende studies hebben een afname van de populatie bestuivende insecten gemeld ^9,10. Het uitgebreide gebruik van pesticiden is geïdentificeerd als een van de belangrijkste factoren voor het verminderen van de overvloed en diversiteit van bestuivers en kan ook bestuivingsdiensten in gevaar brengen^11,12. Om de schadelijke effecten van pesticiden te verminderen en te beperken, is het noodzakelijk een risicobeoordeling van bestrijdingsmiddelen voor bestuivers uit te voeren. Sommige landen hebben regelgevingskaders vastgesteld om de veiligheid van bijen tegen de gebruikte pesticiden te waarborgen^13,14. Recente studies hebben aangetoond dat Osmia gevoeliger was voor pesticiden dan honingbijen ^1,15.

Interessant is dat de meeste risicobeoordelingen gericht waren op volwassen honingbijen ^11,12; er is weinig onderzoek gedaan naar O. excavata, met name de larven. Bovendien wordt de mortaliteit van Osmia direct veroorzaakt door pesticiden meestal beschouwd als¹⁶. Toch kunnen de chronische toxiciteiten zoals larvale gewichtstoename, ontwikkelingsduur, voedingspatronen, eclosievermogen, daaropvolgend volwassen gedrag en vruchtbaarheid dezelfde schade hebben als de acute dodelijke toxiciteiten en worden ze vaak genegeerd vanwege een gebrek aan een effectieve experimentele methode voor de solitaire bijen¹⁷.

Tot nu toe worden twee methoden gebruikt om de effecten van pesticiden op de larven van solitaire bijen te evalueren: (1) een geschikte hoeveelheid pesticide werd toegepast op de gelokaliseerde plek van voorzieningen zonder het ei van solitaire bijen^{te verwijderen} 1,18,19,20; (2) vervanging van voorzieningen door kunstmatige mengsels van stuifmeel en nectar die een specifieke hoeveelheid bestrijdingsmiddel²¹ bevatten. Er zijn echter enkele beperkingen aan de bovenstaande twee methoden. De eerste kan alleen acute toxiciteit meten, maar geen chronische toxiciteit omdat de larven de volledige dosis in korte tijd hebben ingenomen; dit laatste zou leiden tot een hoog sterftecijfer vanwege menselijke manipulatie¹. Hier werd de onderdompelingsmethode beschreven om de ecotoxiciteit van pesticiden naar O. exvata te bestuderen onder zeer gecontroleerde onderzoeksomstandigheden door het gedrag van larven die zich voeden met resterende pesticiden in de voorzieningen in de echte omgeving te simuleren. De methode van deze studie lost de nadelen van de bovenstaande twee methoden op en is geschikt voor het meten van de effecten van een gevaarlijke stof op acute en chronische toxiciteit.

Protocol

1. Bereiding van de voedingssonde Pons een gat (diameter ~ 0,3 mm) in het deksel van een centrifugebuis van 2 ml met behulp van een elektrisch wikkelijzer (zie Tabel met materialen). Gebruik zo’n centrifugebuis om een O. exvata-larve en zijn voorzieningsmassa te behouden. 2. Bereiding van pesticiden Los het bestrijdingsmiddel van technische kwaliteit (zie materiaaltabel) op in aceton om stamo…

Representative Results

De gehalten aan veelgebruikte bestrijdingsmiddelen, chloorpyrifos, imidacloprid, fendifenuron, phoxim, avermectine in voorzieningen waren lager dan de bepaalbaarheidsgrens (0,01-0,02 mg kg-1) in de controlegroep; deze resultaten sloten de invloed van residuen van bestrijdingsmiddelen op elke behandeling uit. De sterfte met en zonder het verwijderen van larven uit de proviand na 48 uur in controlegroepen werd geëvalueerd; de resultaten toonden geen significante verschillen (tabel 1), wat wijst…

Discussion

Voor volwassen bestuivers zijn er twee hoofdmethoden voor het meten van de ecotoxiciteit van pesticiden. Een daarvan is de contactmethode, waarbij het bestrijdingsmiddel wordt toegepast op de prothorax van de volwassen insecten; de andere is de maagtoxiciteitsmethode, waarbij de volwassen bestuivers worden gevoed met honingwater dat pesticide^25,26 bevat. In de afgelopen jaren is gebleken dat het bestuivingseffect en de eclosiesnelheid van O. excavata rel…

Materials

Abamectin	Jinan Lvba Pesticide Co. Ltd
Black-light lamps	Kanghua Medical Device Co., Ltd
Centrifugal tube box with 100 Wells	Shanghai Rebus Network Technology Co., Ltd
Centrifuge tube	Shanghai Rebus Network Technology Co., Ltd		2 mL;  Serve as bee tube
Electric soldering iron	Kunshan Kaipai Hardware Electromechanical Co., Ltd
Electronic scale	Sartorius Scientific Instruments (Beijing) Co., Ltd	3137510295
Graduated cylinder	Anhui Weiss Experimental Equipment Co. Ltd
Petri dishes (60 mm diameter)	Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD
Pollen provision	Yantai Bifeng Agricultural Science and Technology Co. Ltd
Soft brush	Wengang Wenhai painting material factory
Solitary bees	Yantai Bifeng Agricultural Science and Technology Co. Ltd