Es ist seit langem bekannt, dass landwirtschaftliche Pestizide eine der größten Bedrohungen für Bienen und andere wichtige Bestäuber darstellen. Was den Landwirten fehlt, ist ein Verständnis dafür, wie sich unterschiedliche Pestizide, die zu unterschiedlichen Zeiten auf verschiedene Kulturpflanzen angewendet werden, auf das Risiko einer Exposition gegenüber Bienen auswirken, die in der Nähe der Felder leben.
Forscher haben sich auf reale Daten gestützt, um diese Lücke zu schließen und ein räumliches Modell zur Vorhersage der Pestizidexposition bei Hummeln zu entwickeln und zu testen. Die Arbeit ist veröffentlicht In Wissenschaft der gesamten Umwelt und konzentriert sich auf die Wechselwirkungen der Gelbhummel (Bombus vosnesenskii) mit Nutzpflanzen in Kalifornien.
„Mit unserem Modell konnten wir fast 75 % der räumlichen Variation der Pestizidexposition in den Hummelstöcken erklären“, sagt Eric Lonsdorf, Erstautor der Studie und Assistenzprofessor am Department of Environmental Sciences von Emory.
Relativ einfache Modelle waren bei der Vermeidung von Expositionen wirksamer als von den Forschern erwartet.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass lediglich Daten darüber, wo und wann ein Pestizid versprüht wurde, ausreichen, um eine gute Vorhersage über die Bedrohung benachbarter Bienenstöcke zu treffen“, sagt Lonsdorf.
Die Einbeziehung von Daten darüber, wie lange eine bestimmte Chemikalie in der Landschaft verweilt oder wie attraktiv die Blüten einer bestimmten Kulturpflanze für Bienen sind, hatte keinen signifikanten Unterschied in der Vorhersagekraft des Modells.
„Wir haben herausgefunden, dass selbst wenn eine Kulturpflanze für die Bienen nicht so attraktiv ist, die Chemikalien dieser Kulturpflanze dennoch in ihren Pollen zu finden sind“, sagt Lonsdorf. „Möglicherweise nehmen die Bienen die Chemikalie auf, weil das Pestizid auf nahegelegene Unkräuter gelangt, wo sie nach Nahrung suchen.“
Bereitstellung von Werkzeugen für den Naturschutz
Lonsdorf untersucht Naturkapital oder den Beitrag der Natur zum Menschen. Er übersetzt ökologische Prinzipien und Erkenntnisse in Vorhersagemodelle, die es Branchenführern und politischen Entscheidungsträgern ermöglichen, natürliche Ressourcen besser zu verwalten.
Derzeit verwendet er Modelle, die er entwickelt hat, um dem US Fish and Wildlife Service dabei zu helfen, vorrangige Bienenschutzgebiete in den Vereinigten Staaten zu identifizieren.
Laut Lonsdorf sind weitere Untersuchungen erforderlich, um festzustellen, ob das Hummel-Risikovorhersagemodell auf verschiedene Landschaften und für verschiedene Bienenarten anwendbar ist. In der aktuellen Studie wurde auch nicht untersucht, wie sich die Menge eines bestimmten Pestizids im Pollen auf die Toxizität für die Bienen auswirkt.
Zeichnen aus feinskalierten Daten
Die Forscher begannen mit Experimenten inmitten verschiedener Nutzpflanzen im nordkalifornischen Yolo County. Rund um die Agrarlandschaft wurden vierzehn Paare gelbgesichtiger Hummelvölker platziert. Diese Hummelart ist an der Westküste beheimatet und die am häufigsten vorkommende Wildbienenart in diesem Gebiet, die sowohl in städtischen als auch landwirtschaftlichen Gebieten vorkommt.
Der Pollen, den die Bienen in jedem Bienenstock sammelten, wurde zu sechs verschiedenen Zeitpunkten während der Vegetationsperiode gesammelt. Anschließend wurden die Pollenproben auf ihre Belastung mit 52 verschiedenen Wirkstoffen untersucht, darunter eine Reihe von Pestiziden.
Die Daten aus diesen Experimenten wurden mit Felddaten des California Department of Pesticide Regulation darüber kombiniert, welche Pestizide versprüht wurden und an welchen Tagen sie versprüht wurden.
„Kalifornien ist einzigartig in der Bereitstellung solch fein skalierter öffentlicher Daten“, sagt Lonsdorf. „An den meisten Orten in den Vereinigten Staaten werden Informationen darüber, welche Pestizide versprüht werden, nur auf Kreisebene gesammelt und jährlich zusammengefasst.“
Die detaillierten Daten ermöglichten es den Forschern, eine Reihe von Faktoren in ihrem Vorhersagemodell zu berücksichtigen, um diejenigen Faktoren mit der größten Vorhersagekraft zu identifizieren.
„Unser Risikovorhersagemodell markiert einen weiteren Schritt zur Bewertung von Fragen des Bestäuberschutzes, um als Leitfaden für Richtlinien für Bestäuberlandschaften zu dienen“, sagt Lonsdorf. „Der nächste Schritt besteht darin, eine Toxizitätsbewertung im Feld durchzuführen, um besser zu verstehen, wie sich Pestizide auf die Bienengesundheit auswirken.“
Er und Kollegen führen jetzt eine solche Studie mit Honigbienen durch, fügt er hinzu.
Mehr Informationen:
Eric V. Lonsdorf et al., Ein räumlich explizites Modell der Pestizidexposition von Bienen in der Landschaft: Entwicklung, Erforschung und Bewertung, Wissenschaft der gesamten Umwelt (2023). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.168146