Germany
April 23, 2019
The neonicotinoid clothianidin affects different species of bees in different ways. While it has no demonstrably negative effect on honeybees, it disrupts the growth of bumble bees and threatens the survival of entire colonies. However, the insecticide does not make either species more susceptible to diseases and pathogens, as a massive field study in Sweden shows. The international team, including scientists from Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) and the Swedish University of Agricultural Sciences, reports its latest findings in the renowned journal "Nature Communications".
Data for the study have been taken from a unique research project in southern Sweden. In 2013, 96 honeybee colonies were placed in oilseed rape fields where the seeds of the plants had previously been either treated or not treated with clothianidin. The researchers closely observed how the colonies developed, looked for typical pathogens, and analysed the pollen collected by the honeybees. One year later, the experiment was repeated with a subset of the honeybee colonies of the first year. "Most of the previous studies examining the negative effects of neonicotinoids on bees were conducted in the laboratory. The aim of this project was to clarify whether the lab results could be confirmed in the field," explains Julia Osterman, the first author of the study who is doing her PhD at the Institute of Biology at MLU and the Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ). The large-scale project was led by Dr Maj Rundlöf from the University of Lund in Sweden.
In 2015, the research team caused a sensation when its first paper was published in the journal "Nature". The paper described how the insecticide negatively impacted wild bees. In the new study, the team has augmented its previous findings with new details. One focus of the new study and a parallel - though only one-year-long - study on bumblebees was to find out whether pesticides make bees more susceptible to disease. The researchers found no evidence of this. Instead, the colonies near treated sites acquired fewer pathogens over time even though the pollen they collected contained considerable amounts of clothianidin, while pollen collected from control colonies were practically free of the neonicotinoid.
The size of the honeybee colonies also remained constant. "Because they are so large, honeybee colonies can compensate for negative effects on individual bees much better than solitary bees or bumble bees," says Osterman. But the situation was different for bumble bees: If they were placed near fields treated with clothianidin, their offspring were not only much smaller, the colonies produced considerably fewer queens and male drones. "Since only newborn bumblebee queens survive the winter, the negative influence on their numbers is particularly worrying," explains Dimitry Wintermantel from the French Institute of Agricultural Sciences INRA, who also played an instrumental role in the new study.
The new results not only confirm the analyses of the original field study. According to the researchers, they also demonstrate to researchers how important wild bee trials are in the approval process for pesticides. At the same time, the study suggests that it can be difficult to transfer results from lab tests to real conditions in the field. Both could mean that the risk assessment for pesticides might need to be changed. In 2018, the European Union banned the outdoor use of three out of five neonicotinoids, including clothianidin, due to their harmful effects on bees. This has meant farmers now have to resort to alternative pesticides. "However, it is still unclear what impact they have on bees and how the cultivation of mass crops, such as rapeseed, is changing in Europe as a result of the ban," Osterman concludes.
More information:
Rundlöf et al. Seed coating with a neonicotinoid insecticide negatively affects wild bees. Nature (2015). doi: 10.1038/nature14420
Wintermantel et al. Field-level clothianidin exposure affects bumblebees but generally not their pathogens. Nature Communications (2018). doi: 10.1038/s41467-018-07914-3
Original publication:
Osterman et al. Clothianidin seed-treatment has no detectable negative impact on honeybee colonies and their pathogens. Nature Communications (2019). doi: 10.1038/s41467-019-08523-4
Feldversuch mit Neonicotinoiden: Honigbienen sind deutlich robuster als Hummeln
Das Insektengift Clothianidin wirkt im Freiland bei verschiedenen Bienenarten unterschiedlich: Während das Mittel keine nachweisbaren negativen Folgen für Honigbienen hat, stört es das Wachstum von Hummeln und bedroht das Überleben ganzer Völker. Beide Arten werden durch das Insektizid aber nicht anfälliger für Krankheiten, wie ein bislang weltweit einmaliger Feldversuch in Schweden zeigt. Über neue Erkenntnisse des Projekts berichtet ein internationales Forscherteam unter Beteiligung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften in der renommierten Fachzeitschrift "Nature Communications".
Die Daten der Studie stammen von einem einzigartigen Forschungsprojekt in Südschweden: 2013 wurden dafür 96 Honigbienenvölker an Rapsfeldern angesiedelt, bei denen die Samen der Pflanzen zuvor entweder mit dem Neonicotinoid Clothianidin behandelt wurden oder nicht. Die Forscher beobachteten genau, wie sich die Völker entwickelten, suchten nach typischen Krankheitserregern und analysierten auch den von den Honigbienen eingesammelten Pollen. Ein Jahr später wurde der Versuch dann noch einmal mit einem Teil der Honigbienenvölker des ersten Versuchsjahrs wiederholt. "Die meisten vorherigen Studien zu den negativen Folgen von Neonicotinoiden auf Bienen fanden im Labor statt. Das Projekt sollte die Frage klären, ob sich die Ergebnisse aus dem Labor auch im Feld bestätigen lassen", sagt die Erst-Autorin der Studie Julia Osterman, die am Institut für Biologie der MLU und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) promoviert wird. Geleitet wurde das Großprojekt von Dr. Maj Rundlöf von der Universität Lund in Schweden.
Bereits 2015 sorgte das Forscherteam mit einer ersten Veröffentlichung im Fachblatt "Nature" für Aufsehen, in der es vor allem die negativen Folgen des Insektengifts für Wildbienen beschrieb. In der neuen Studie erweitert das Team die vorangegangenen Erkenntnisse nun um zahlreiche Details. Ein Schwerpunkt der neuen Studie, sowie einer parallel laufenden Studie zu Hummeln, war die Frage, ob Hummeln und Honigbienen durch Pflanzenschutzmittel anfälliger für Krankheiten werden können. Hierfür fanden die Forscher jedoch keine Belege. Stattdessen machten sie in den Völkern, die neben dem mit dem Insektengift behandelten Raps platziert worden waren, weniger Krankheitserreger aus. Die Analyse ihres Pollens belegte aber, dass die Honigbienenvölker mit Clothianidin in Kontakt gekommen waren, während der von den Kontrollvölkern gesammelte Pollen fast keine Spuren des Neonicotinoids aufwies.
Auch die Größe der Honigbienenvölker blieb konstant. "Honigbienenvölker können wohl aufgrund von ihrer enormen Größe negative Auswirkungen auf individuelle Bienen deutlich besser kompensieren als Solitärbienen oder Hummeln", sagt Osterman. Anders sah die Sache für Hummeln aus: Lebten diese in der Nähe von mit Clothianidin behandelten Feldern, waren ihre Nachkommen nicht nur deutlich kleiner, die Völker brachten auch wesentlich weniger Königinnen und männliche Drohnen hervor. "Da bei Hummeln nur die neugeborenen Königinnen überwintern, ist der negative Einfluss auf deren Anzahl besonders besorgniserregend", erklärt Dimitry Wintermantel vom Französischen Institut für Agrarwissenschaften INRA, der ebenfalls maßgeblich an der neuen Studie beteiligt war.
Die neuen Ergebnisse bestätigen nicht nur die Analysen der ursprünglichen Feldstudie. Sie zeigen den Forschern zufolge auch die Bedeutung von Versuchen an Wildbienen für die Zulassung von Pflanzenschutzmitteln. Gleichzeitig lege die Studie nahe, dass es schwierig sein kann, Ergebnisse aus Laborversuchen auf reelle Bedingungen im Feld zu übertragen. Beides könnte bedeuten, dass die Risikobewertung für Pflanzenschutzmittel möglicherweise geändert werden müsste. Aufgrund ihrer bienenschädlichen Wirkung hat die Europäische Union 2018 den Einsatz von drei von fünf Neonicotinoiden, darunter auch Clothianidin, im Freiland innerhalb der EU verboten. Deshalb müssen Bauern nun auf alternative Pflanzenschutzmittel zurückgreifen. "Allerdings ist noch unklar, inwiefern Bienen von diesen beeinflusst werden und wie sich der Anbau von Massentrachten, wie Raps, in Europa aufgrund des Verbotes verändert", so Osterman abschließend.
Weitere Studien zum Thema:
Rundlöf et al. Seed coating with a neonicotinoid insecticide negatively affects wild bees. Nature (2015). doi: 10.1038/nature14420
Wintermantel et al. Field-level clothianidin exposure affects bumblebees but generally not their pathogens. Nature Communications (2018). doi: 10.1038/s41467-018-07914-3
Originalpublikation:
Osterman et al. Clothianidin seed-treatment has no detectable negative impact on honeybee colonies and their pathogens. Nature Communications (2019). doi: 10.1038/s41467-019-08523-4
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Species
