Eine neue Studie von Wissenschaftlern hat herausgefunden, dass ein in der globalen Landwirtschaft weit verbreitetes Pestizid die Genexpression von Hummeln auf molekularer Ebene verändert und ihre Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigt, was eine langfristige Bedrohung für die Bestäubung von Nutzpflanzen und die Ernährungssicherheit darstellen kann.
Bienen und andere bestäubende Insekten sind der Grundpfeiler der modernen Landwirtschaft. Sie tragen dazu bei, eine große Anzahl von Obst-, Gemüse- und Saatgutpflanzen zu vermehren und sorgen so für eine stabile Nahrungsversorgung auf dem menschlichen Tisch. Allerdings können Pestizide, die zum Schutz von Nutzpflanzen vor Schädlingen eingesetzt werden, diesen wichtigen ökologischen Dienst beeinträchtigen, wenn sie Bestäubern schaden.
Der chemische Stoff, der dieses Mal Anlass zur Sorge gibt, ist Sulfoxaflor. Dieses Pestizid wurde 2013 eingesetzt. Es bekämpft hauptsächlich saugende Schädlinge wie Blattläuse. Es wird häufig in Kulturfeldern wie Mais und Sojabohnen eingesetzt und hat bemerkenswerte Wirkungen bei der Vorbeugung und Bekämpfung von Pflanzenschädlingen. Studien haben jedoch gezeigt, dass Sulfoxaflor für Bienen giftig ist, und die wissenschaftliche Gemeinschaft hat die Auswirkungen einer Exposition niedriger Dosen auf die Bienenreproduktion und Mechanismen auf molekularer Ebene verfolgt.
Ein Forschungsteam des Georgia Institute of Technology in den Vereinigten Staaten bestätigte in einer neuen Studie außerdem, dass die Exposition gegenüber niedrig dosiertem Sulfoxaflor nicht nur die Fortpflanzung von Hummeln beeinträchtigt, sondern auch die Expressionsaktivitäten mehrerer Gene in ihrem Körper erheblich verändert. Die Studie wurde vom US-Landwirtschaftsministerium finanziert. Die Forscher setzten Arbeitsbienen in einer kontrollierten Umgebung geringen Mengen Sulfoxaflor aus und stellten Veränderungen in der Genexpression in verschiedenen Gewebeteilen fest.
Die Ergebnisse zeigten, dass das Eierstockgewebe der Hummel am stärksten betroffen war und dramatische Veränderungen in der Genaktivität aufwies. Das Forscherteam wies darauf hin, dass diese Art der ovariellen Genexpressionsstörung die allgemeine Fortpflanzungserfolgsrate des Bienenvolkes verringern könnte, was langfristig zum Rückgang der Zahl der Bienenvölker beitragen wird. Um diesen Effekt im Detail zu charakterisieren, haben die Forscher im Experiment schnell Hummelgewebe eingefroren, dann die Veränderungen der Genaktivität nach Pestizidexposition analysiert und mithilfe von Computermodellen die am stärksten betroffenen biologischen Prozesse identifiziert.
Michael Goodisman, einer der Leiter des Forschungsteams und Professor an der School of Biological Sciences des Georgia Institute of Technology, sagte, das Einzigartige an dieser Studie sei, dass sie molekulare Veränderungen in der Genexpression direkt mit tatsächlichen ökologischen Konsequenzen für einzelne Bienen und Bienen in Verbindung bringe. Solche skalenübergreifenden Nachweise sind in der Risikobewertung von Pestiziden noch sehr selten.
Die Forschung beleuchtet auch die Kernprobleme der heutigen Landwirtschaft: Einerseits werden Pestizide benötigt, um Schädlinge wirksam zu bekämpfen und Erträge und Gewinne der Landwirte sicherzustellen. Andererseits müssen sie Schäden an Nichtziel-Nützlingen wie Hummeln minimieren. Die Erstautorin der Studie, Sarah Orr, leitete die Experimente während ihrer Postdoktorandenzeit am Georgia Tech und ist jetzt Assistenzprofessorin an der University of Tampa. Sie betonte, dass das Ziel der wissenschaftlichen Forschung darin besteht, praktikable Kompromisse zwischen Schädlingsbekämpfung und Insektenschutz zu finden, um die globale Nahrungsmittelproduktion, die auf Bestäubungssystemen beruht, zu sichern.
Forscher weisen darauf hin, dass die Stabilität der Bienenvölker für die Sicherstellung der Bestäubung von entscheidender Bedeutung ist. Wenn Bienenvölker aufgrund von Faktoren wie Pestiziddruck nicht genügend Nachkommen haben, nimmt die Bestäubungseffizienz der Nutzpflanzen unweigerlich ab, was sich auf die Erträge und die Gesundheit des Ökosystems auswirkt. scitechdaily
Es ist wichtig zu beachten, dass Sulfoxaflor nur einer von mehreren Stressfaktoren ist, denen Hummeln ausgesetzt sind. Neben der Pestizidexposition werden Umweltveränderungen wie die globale Erwärmung und häufige extreme Hitzeereignisse immer wichtigere Stressfaktoren. Wissenschaftler hoffen, dass sie Landwirten und Regulierungsbehörden durch ein umfassendes Verständnis darüber, wie Pestizide wie Sulfoxaflor die Physiologie und das Verhalten von Bienen auf molekularer Ebene beeinflussen, eine wissenschaftlichere Grundlage für die Entscheidungsfindung liefern und so Ernteerträge sicherstellen und gleichzeitig diese Bestäuber, die wichtige Dienstleistungen für die Landwirtschaft und natürliche Ökosysteme erbringen, besser schützen können.