“辛勤的园丁”正在被杀虫剂危害

作者: 徐文慧

来源: 科研圈

发布日期: 2018-08-16

本文讨论了杀虫剂对蜜蜂等传粉媒介的影响,特别是新烟碱类和亚砜亚胺类杀虫剂的亚致死效应,以及这些杀虫剂对蜜蜂行为和繁殖能力的削弱作用。文章还提到了农业生产中对杀虫剂的依赖,以及这种依赖对益虫的潜在危害。

近日,孟山都被美国法院判定其除草剂“Roundup”所含草甘膦“致癌”,需要向一名园丁赔付 2.9 亿美元;而孟山都方面却坚称他们的除草剂是安全的。除草剂是否真的是那位园丁的癌症元凶,两方各执一词,而曾被广泛使用的新烟碱类(neonicotinoids)杀虫剂,却威胁到被我们亲切地称为“辛勤的园丁”的蜜蜂。

现在的农业生产离不开对杀虫剂的依赖,在控制害虫带来的作物损害的同时,也有伤害益虫的可能性,例如削弱它们控制害虫和为作物授粉的能力。英国生态学家 Adam Vanbergen 的研究曾指出,杀虫剂使用的增加,是导致作为传粉媒介的昆虫数量,在全球范围衰退的几个主要因素之一。

当传粉者昆虫或它们的幼虫以花粉和花蜜为食时,都会接触到少量的杀虫剂,新烟碱类杀虫剂不会即刻杀死蜜蜂,但却具有亚致死效应,即削弱蜜蜂的一系列行为,如技能学习和觅食,影响它们的筑巢成功率、集体发育和繁殖能力。因此世界上一些地区引入了对新烟碱类物质使用的实质性限制,这也引发了新烟碱类替代杀虫剂的使用浪潮。

今日(8 月 16 日)凌晨 Nature 上线的一篇最新研究中,Harry Siviter 等人报道了一种潜在的新烟碱类替代物,即亚砜亚胺(sulfoximine)类杀虫剂“氟啶虫胺腈”(sulfoxaflor),也会伤害这些重要的传粉媒介。与新烟碱类似,基于亚砜亚胺的杀虫剂 sulfoxaflor 会被植株吸收并遍布全身,这种杀虫剂作为新烟碱类的替代物,已被广泛批准使用。

出于对益虫的保护,Siviter 及其同事开始评估 sulfoxaflor 对农业重要传粉媒介熊蜂(Bombus terrestris)的亚致死效应(sublethal effects)。这种大黄蜂在野外很常见,在商业上也用于作物授粉。作者使用的是野生蜂群,而不是更方便的商业饲养蜂群,使得研究具有更强的生态现实性。

332 只野生蜂王被收集进行寄生虫评估,其中 249 只未感染的个体在实验室中开始繁殖蜂群。52 只蜂王成功地发育形成了蜂群,给试验提供了可观的样本量。Siviter 及其同事随机地选择个头数量相当的蜂群,分别作为对照组和杀虫剂组:对照组只喂食糖水,杀虫剂组卑微时含十亿分之五 sulfoxaflor 的糖水(这个浓度是在喷洒 sulfoxaflor 的作物的花蜜中发现的)。

被自由喂养两周后移到室外,以便监测它们的行为和野外条件下的蜂群发展。蜂群被移至野外仅两三周的时间里,研究人员就发现:sulfoxaflor 的使用对蜂群生长率有着一致的显著影响。与对照组相比,接触了 sulfoxaflor 的蜂群繁殖出的雌性工蜂更少,后代中具有繁殖能力的个体也减少了 54%。这种实质性的差异主要源于产生的雄性总数的减少。

此外研究者们还有一项重要发现:新产生的 36 只蜂王全部来自 3 个对照组蜂群。对照组新生蜂王的巨大差异并不是意料之外的,但杀虫剂组所有的蜂群都没能繁殖出蜂王,这一点令人担忧,因为蜂王是次年新蜂群发展的必要条件。研究中观察到的蜂群生长和繁育受到 sulfoxaflor 的影响,类似于新烟碱类杀虫剂研究中的结果,毕竟这两种杀虫剂的作用原理,是通过与相同的神经递质受体结合。

但是,使用新烟碱类杀虫剂环境下的蜂群,所受影响似乎是由于花粉觅食受阻,导致幼虫的营养有限。该研究中作者没有发现 sulfoxaflor 的使用导致觅食性能显着下降的证据。不可否认的是,蜂群生长率下降的时间表明:早期的慢性亚致死应激,导致蜂群繁殖的大幅减少。杀虫剂的影响当然也依赖于昆虫以何种方式接触到杀虫剂,这与使用时是通过喷洒、土壤灌溉还是种子处理相关。

喷雾可导致相对高水平的持续接触;种子处理可导致通过花蜜和花粉中的残留物进行低水平、慢性的接触。该研究的喂食糖水,即模拟了大黄蜂在喷洒杀虫剂后从作物花中摄取花蜜,这也是目前杀虫剂的最常见使用方式。喂食糖水的模拟,遗漏了大黄蜂与植物组织接触或食用作物花粉的情况,这些也会让大黄蜂接触到 sulfoxaflor;另一方面,大黄蜂也不会只在喷洒了杀虫剂的作物上觅食。

如果将 sulfoxaflor 用作土壤灌溉或种子处理(这两种使用方式的趋势正在见长),大黄蜂接触杀虫剂的原因可能会有所不同。作物花蜜和花粉中的 sulfoxaflor 浓度的数据也需要进一步充实,以准确评估使用 sulfoxaflor 的影响。尽管如此,Siviter 他们的努力,让 sulfoxaflor 对大黄蜂的影响研究迈出了宝贵的第一步。

未来的讨论必须超越新烟碱类和亚砜亚胺类杀虫剂的比较范畴,因为其他类型的内吸性杀虫剂(如丁烯酸内酯和氨茴酸二酰胺)也在农业上广泛使用。确定哪些类别杀虫剂对授粉益虫的潜在风险最小,是现阶段至关重要的目标。考虑到 20,000 种活体蜂种之间,生理、行为和生态存在显着差异,这些差异,特别是物种的群体社会性质,可能会影响它们对杀虫剂的敏感性。

例如,相对于拥有大量工蜂的蜂群,低浓度的杀虫剂使用可能对单独行动的蜜蜂产生更大的影响。

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