Семьи медоносных пчел в Соединенных Штатах умирают высокими темпами уже более десяти лет, и сельскохозяйственные пестициды, включая фунгициды, гербициды и инсектициды, часто становятся главными виновниками. До сих пор большинство научных исследований рассматривали пестициды по одному, а не изучали последствия многократного воздействия пестицидов в реальном мире в пределах колонии.
Новое исследование является первым, в котором проводится систематическая оценка нескольких пестицидов, которые накапливаются в пчелиных семьях. Исследователи обнаружили, что количество различных пестицидов в колонии - независимо от дозы - тесно коррелирует со смертью колонии. Результаты также показывают, что некоторые фунгициды, часто считающиеся безопасными для пчел, коррелируют с высокими показателями гибели колоний. Исследование появилось в сети 15 сентября 2016 года в журнале Nature Scientific Reports..
"Наши результаты противоречат одному из основных принципов токсикологии: доза делает яд", - сказал Деннис ван Энгельсдорп, доцент кафедры энтомологии в UMD и старший автор исследования. «Мы обнаружили, что количество различных соединений в значительной степени предсказывало гибель колонии, что говорит о том, что добавление большего количества соединений каким-то образом подавляет способность пчел к детоксикации».
Исследователи наблюдали за 91 колонией медоносных пчел, принадлежащих трем разным мигрирующим коммерческим пчеловодам, в течение всего сельскохозяйственного сезона. Колонии начали свое путешествие во Флориде и двинулись вверх по восточному побережью, попутно предоставляя услуги по опылению различных культур. Они также проводили время в местах, предназначенных для производства меда, а также в «зонах ожидания», где пчеловоды готовят большое количество семей для предстоящих контрактов на опыление.
В общей сложности 93 различных пестицидных соединения попали в колонии в течение сезона, накапливаясь в воске, в переработанной пыльце, известной как перга, и в телах пчел-кормилиц. На каждой остановке маршрута пчеловодов исследователи оценивали три разных параметра в каждой колонии: общее количество пестицидов; общее количество «соответствующих» пестицидов (определяемых как пестициды выше минимального порога токсичности); и «коэффициент опасности» каждой колонии, мера, разработанная другими исследователями для интегрирования общей опасности, представляемой каждой колонии кумулятивной токсичностью всех присутствующих пестицидов.
Все три показателя коррелируют с более высокой вероятностью гибели колонии или гибели матки. Кроме того, исследователи обнаружили от пяти до 20 различных остатков пестицидов в каждом образце перги, которые превышали порог безопасности. Наибольшее количество пестицидов накопилось в колониях на раннем этапе, вскоре после того, как пчеловоды поместили колонии на раннецветущие культуры, такие как яблоки и черника. Остановки для производства меда и зоны ожидания давали пчелам некоторую передышку от дальнейшего загрязнения.
Результаты исследования также показывают, что некоторые фунгициды, которые привели к гибели личинок медоносных пчел в лабораторных исследованиях, могут оказывать токсическое воздействие на выживаемость колоний в полевых условиях. В текущем исследовании пестициды с определенным механизмом действия также соответствовали более высокой смертности колоний. Например, фунгициды, наиболее тесно связанные с гибелью маток и гибелью колоний, разрушали стеролы - соединения, которые необходимы для развития и выживания грибов.
«Мы были удивлены, обнаружив такое изобилие фунгицидов внутри ульев, но еще более удивительно было обнаружить, что фунгициды связаны с неминуемой гибелью колоний», - сказала Кирстен Трейнор, исследователь с докторской степенью в области энтомологии в UMD и ведущий автор исследования. «Эти соединения долгое время считались безопасными для пчел. Мы наблюдаем их в более высоких дозах, чем химические вещества, которые пчеловоды применяют непосредственно к колониям для борьбы с клещами варроа. Так что это вызывает особое беспокойство».
Нынешнее исследование заимствует концепцию из исследований рака человека: «экспосома» или общее количество химических веществ, которым организм подвергается в течение своей жизни. Но вместо того, чтобы рассматривать отдельных пчел, исследователи оценили каждую колонию как единый «суперорганизм», который функционирует как единая сплоченная единица.
В этих рамках исследователи отследили гибель пчелиных маток, что является опасным для жизни событием для колонии в целом. В некоторых случаях колония может создать новую королеву, но если эти усилия не увенчаются успехом, вся колония погибнет. В текущем исследовании в колониях с очень низким содержанием пестицидов в воске не было маток, в то время как все семьи с высоким содержанием пестицидов в воске потеряли матку во время пчеловодческого сезона.
В настоящее время это огромная проблема для пчеловодов. Не так давно матка обычно проживала до двух лет. Но теперь многие коммерческие пчеловоды заменяют маток по крайней мере в половине своих семей каждую весну в надежде, что это предотвратит преждевременную смерть королевы», - объяснил Трейнор. «Даже с такими мерами многие королевы все равно не выдерживают и одного сезона».
Исследовательская группа не обнаружила значительного вклада неоникотиноидных пестицидов. Эти соединения, полученные из никотина, в настоящее время являются одними из наиболее распространенных пестицидов, используемых во всем мире. Из-за их повсеместного использования неоникотиноиды привлекли значительное внимание средств массовой информации из-за их потенциальной роли в снижении численности медоносных пчел.
«Мы просто не обнаружили неоникотиноидов в колониях», - объяснил ван Энгельсдорп. «В нескольких образцах были обнаружены следовые количества неоникотиноидов, но они не соответствовали другим соединениям. Однако, возможно, мы не тестировали правильную матрицу - например, мы не тестировали нектар - или что продукт разрушается быстрее». чем другие в процессе сбора, или что неоникотиноиды просто не очень распространены во время цветения сельскохозяйственных культур».
Поскольку производственные методы изменились с тех пор, как исследователи собрали данные для этого исследования, Трейнор и ван Энгельсдорп признают, что дальнейшие исследования могут выявить новые закономерности в отношениях между пестицидами и здоровьем медоносных пчел. Но текущее исследование, тем не менее, предлагает некоторые важные идеи как для пчеловодов, так и для фермеров.
«Мы должны найти способы уменьшить количество продуктов, которым подвергаются пчелы, при этом помогая фермерам выращивать урожай», - сказал ван Энгельсдорп.«Это потребует тщательного изучения планов опрыскивания, чтобы убедиться, что мы используем только те продукты, которые нам нужны, и тогда, когда они нам нужны, чтобы уменьшить количество продуктов, с которыми пчелы сталкиваются при опылении различных культур».