Wissenschaftler haben möglicherweise ein Gegenmittel gegen Pestizide gefunden, die Bienen direkt und indirekt töten, heißt es in einem neuen Artikel. veröffentlicht In Natur Nachhaltigkeit zeigt vielversprechende erste Ergebnisse bei Östlichen Hummeln.
Die Ergebnisse sind von entscheidender Bedeutung, da Bienen für fast 80 % der weltweiten Nutzpflanzen unverzichtbare Bestäubungsdienste leisten, die jährlichen Verluste bei bewirtschafteten US-Bienenstöcken zwischen 2017 und 2020 jedoch durchschnittlich bis zu 44 % betrugen. Dutzende Studien haben den regionalen und globalen Rückgang der Wildbienen dokumentiert, heißt es in dem Papier.
Die Proof-of-Concept-Studie an Hummeln beschreibt die Verwendung von winzigen, einnehmbaren Hydrogel-Mikropartikeln – 5 Mikrometer im Durchmesser und nur unter dem Mikroskop sichtbar – die sich physikalisch an Neonicotinoide binden, eine Klasse von Pestiziden, die in Europa verboten und in den USA immer noch in begrenztem Umfang verwendet werden. Nach der Aufnahme passieren die Pestizide und Mikropartikel den Verdauungstrakt der Biene und werden ausgeschieden.
Die Studie ergab, dass die Mikropartikel, die den Hummeln in Zuckerwasser verabreicht wurden, zu einer 30 % höheren Überlebensrate bei Hummeln führten, die tödlichen Dosen von Neonicotinoiden ausgesetzt waren, und dass bei Hummeln, die subletalen Dosen der Chemikalie ausgesetzt waren, die Symptome deutlich abnahmen.
Das Gegenmittel könnte gezielt auf andere Pestizide angewendet werden, darunter auch weit verbreitete Organophosphate.
„Bienen sind für die Bestäubung von Nutzpflanzen, die Landwirtschaft und die Nahrungsmittelsicherheit von entscheidender Bedeutung. Daher ist es wichtig, dass die Menschen die Gesundheit der Bienen ernst nehmen“, sagte Julia Caserto, Ph.D. ’24, die Erstautorin des Papiers und ehemalige Mitarbeiterin des Labors von Minglin Ma, Professorin für Bio- und Umwelttechnik am College of Agriculture and Life Sciences und korrespondierende Autorin des Papiers.
Ein vollständiges Verbot von Pestiziden wäre zwar ein gutes Ziel, sei aber möglicherweise nicht ganz realistisch, so Caserto: „Wir wollen versuchen, die Pestizidbelastung der Bienenstöcke zu reduzieren, damit wir weiterhin ausreichend Nutzpflanzen bestäuben können, um nachhaltig zu sein.“
Neonicotinoide gelangen ins Grundwasser und können von Pflanzen aufgenommen werden, sodass sie in Pollen und Nektar gelangen. Wenn Bienen Nektar saugen, können sie dem Pestizid ausgesetzt werden, das speziell die Rezeptoren der Insekten angreift. Bienen bringen außerdem kontaminierten Pollen in ihre Bienenstöcke zurück.
In subletalen Dosen beeinträchtigen Neonicotinoide die Mitochondrien der Bienen, die Zellorganellen, in denen Energie produziert wird, und können die Energieübertragung der Bienen beeinträchtigen und so ihre Fortbewegungs- und Flugfähigkeit hemmen. Sie beeinträchtigen auch die Immunität der Bienen und machen sie anfälliger für Milben und Viren.
Die Studie zeigte, dass Bienen, denen tödliche Neonicotinoid-Dosen verabreicht wurden, eine um 30 % höhere Überlebensrate hatten als Bienen, die das Gegenmittel nicht erhielten, wenn sie mit Mikropartikeln gefüttert wurden. Die Forscher stellten außerdem fest, dass die Mikropartikelbehandlung nach einer subletalen Dosis die Motivation der Bienen zum Fressen steigerte und zu einem 44 %igen Anstieg der Zahl der Bienen führte, die in der Lage waren, über Versuchskanäle zu laufen. Ebenso stellten die Forscher mithilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera fest, dass sich die beeinträchtigte Flügelschlagfrequenz nach der Exposition durch die Behandlung deutlich verbesserte.
Zu den künftigen Forschungszielen könnte auch die Erprobung des Mittels an Honigbienen gehören, die kleiner als Hummeln sind, so dass die Pestizide möglicherweise eine andere Wirkung haben.
Bei Wildbienen ist die Behandlung nicht durchführbar, da die Verabreichung der Mikropartikel schwierig wäre. Wenn das Gegenmittel schließlich bei Bienen im Freiland eingesetzt wird, könnten die Mikropartikel bereits verwendeten Ergänzungsmitteln zugesetzt werden, wie beispielsweise Pollenpastetchen, die Pollen und andere Nährstoffe enthalten.
„Die Forschung bietet nicht nur eine mögliche Strategie zur Lösung der Pestizidprobleme bei Nutzbienen, sondern auch ein Beispiel dafür, wie interdisziplinäre Ansätze – wie in diesem Fall Biomaterialien – genutzt werden können, um landwirtschaftliche und Nachhaltigkeitsprobleme anzugehen“, sagte Ma.
Weitere Informationen:
Julia S. Caserto et al., Einnehmbare Hydrogel-Mikropartikel verbessern die Gesundheit der Bienen nach Pestizidexposition, Natur Nachhaltigkeit (2024). DOI: 10.1038/s41893-024-01432-5