Pestisitlerin yalnız arıların larvaları üzerindeki etkisinin değerlendirilmesi
Summary
Mevcut protokol, pestisitle kirlenmiş hükümleri yalnız arıların larvalarına, Osmia excavata’ya beslemek için bir yöntem açıklamaktadır. Prosedür, pestisitin yalnız arıların larvalarına ekotoksisitesini inceler.
Abstract
Pestisitlerin tozlayıcılar üzerindeki mevcut ekolojik risk değerlendirmeleri öncelikle sadece laboratuvar koşullarını dikkate almıştır. Yalnız arıların larvaları için, pestisitlerle kontamine olmuş hükümlerin yutulması, larvaların ölüm oranını artırabilir, gelecek yıl demografik açıdan yetişkin yalnız arıların toplanma oranını ve popülasyonunu azaltabilir. Ancak pestisitlerin yalnız arıların larvaları üzerindeki etkileri hakkında sınırlı çalışmalar vardır. Bu nedenle, pestisitlerin yalnız arıların larvalarını nasıl etkilediğini anlamak, pestisit ekolojik risk değerlendirmesinin ayrılmaz bir parçası olarak düşünülmelidir. Bu çalışma, yalnız arı Osmia ekskavata larvalarını ölümcül veya ölümcül pestisit dozlarına maruz bırakmak, larva kilo alımını, gelişim süresini, eklozyon yeteneğini ve yutulan gıdaların gıda tüketim verimliliği dönüşümünü izlemek için bir yöntem sunmaktadır. Bu yöntemin etkinliğini göstermek için, O. excavata larvaları, akut ölümcül ve sublethal klorpirifos dozlarını içeren hükümlerle beslendi. Daha sonra, tedavi edilen larvaların yukarıdaki indeksleri araştırıldı. Bu teknik, pestisitlerin tozlayıcılara karşı riskini tahmin etmeye ve azaltmaya yardımcı olur.
Introduction
Tozlayıcılar, modern küresel tarımın ekosistem hizmetlerinde kritik bir rol oynamaktadır. Bal arıları (Apis mellifera; Hymenoptera: Apidae) geleneksel olarak mahsullerin temel ekonomik tozlayıcıları olarak kabul edilmiştir, son araştırmalar Osmia’nın (Hymenoptera: Megachilidae) bazı ürünler için tozlaşmayı iyileştirmede, meyve büyüklüğünü ve tohum sayısını arttırmada ve dünyanın farklı bölgelerindeki ticari meyve bahçelerinde asimetrik meyve oranını azaltmada çok önemli olduğunu göstermektedir1. Osmia ekskavata, özellikle Asya’da, kuzey ve kuzeybatı Çin ve Japonya gibi elma tozlaşması için ideal bir tür olarak kabul edilmiştir 2,3,4. Bazı ürünler için benzer veya bazen daha fazla verimlilikle tozlaşma hizmetleri sağlayabilir. Bu bakımdan, bal arılarının 4,5,6 yerine geçtiği veya sinerji içinde çalıştığı gösterilmiştir.
O. ekskavata’nın biyolojik özellikleri, sosyal arılarla karşılaştırıldığında benzersizdir. Univoltin, yalnız ve yuvalama aktivitesi esas olarak ilkbahar ve yaz başlarında gerçekleşir. O. ekskavata’nın yuvaları genellikle önceden var olan deliklerde, tipik olarak ölü odunlarda, içi boş bitkilerde, saman tüplerinde ve bambu sapında doğal durumdabulunur 3. Yetişkin O. ekskavata, kozasından çiftleşmek, polen toplamak ve bir hafta sonra yumurtadan çıkmaya başlayan yumurta bırakmak için bir yuva inşa etmek için ortaya çıkar. Döllenmiş yumurtalar dişilere dönüşürken, döllenmemiş yumurtalar erkeklere dönüşür3. Dişiler arı tüpünün dibine dağıtılır ve ilgili hükümler daha önemlidir. Buna karşılık, erkekler küçük hükümler7 ile tüp çıkışının yakınındaydı, bu yüzden erkekler önce çıkıyor ve dişiler daha sonra çıkıyor. Dişi, polenleri az miktarda nektar ile nemli bir bloğa karıştırır, hücre8’deki her larva için tek besin kaynağıdır.
Birçok çalışma, tozlaşan böceklerin popülasyonunda bir azalma olduğunu bildirmiştir 9,10. Pestisitlerin yaygın kullanımı, tozlayıcı bolluğunu ve çeşitliliğini azaltmanın ana faktörlerinden biri olarak tanımlanmıştır ve ayrıca tozlaşma hizmetlerini de tehlikeye atabilir11,12. Pestisitlerin olumsuz etkilerini azaltmak ve hafifletmek için, tozlayıcılar için bir pestisit risk değerlendirmesi yapmak gerekir. Bazı ülkeler, kullanılan pestisitlerden arıların güvenliğini sağlamak için düzenleyici çerçeveler oluşturmuştur13,14. Son zamanlarda yapılan çalışmalar, Osmia’nın pestisitlere karşı bal arılarından daha duyarlı olduğunu göstermiştir 1,15.
İlginçtir ki, çoğu risk değerlendirmesi yetişkin bal arılarına odaklanmıştır11,12; O. excavata üzerinde, özellikle larvalar üzerinde çok az araştırma yapılmıştır. Ayrıca, doğrudan pestisitlerin neden olduğu Osmia mortalitesi en yaygın olarak16 olarak kabul edilir. Yine de, larva kilo alımı, gelişim süresi, beslenme düzenleri, eklozyon yeteneği, sonraki yetişkin davranışı ve doğurganlık gibi kronik toksisiteler, akut ölümcül toksisitelerle aynı zarara sahip olabilir ve yalnız arılar için etkili bir deneysel yöntemin bulunmaması nedeniyle genellikle göz ardı edilir17.
Şimdiye kadar, pestisitlerin yalnız arıların larvaları üzerindeki etkilerini değerlendirmek için iki yöntem kullanılmıştır: (1) yalnız arıların yumurtasını çıkarmadan lokalize hükümler noktasında uygun miktarda pestisit uygulanmıştır 1,18,19,20; (2) Hükümlerin belirli miktarda pestisit içeren yapay polen-nektar karışımları ile değiştirilmesi21. Bununla birlikte, yukarıdaki iki yöntemde bazı sınırlamalar vardır. İlki sadece akut toksisiteyi ölçebilir, ancak kronik toksisiteyi ölçemez, çünkü larvalar tüm dozu kısa sürede yutarlar; ikincisi, insan manipülasyonu nedeniyle yüksek bir ölüm oranına yol açacaktır1. Burada, pestisitlerin O. ekskavata’ya ekotoksisitesini yüksek kontrollü araştırma koşulları altında incelemek için daldırma yöntemi, gerçek ortamdaki hükümlerde artık pestisit üzerinde larva beslenmesinin davranışını simüle ederek tanımlanmıştır. Bu çalışmanın yöntemi, yukarıdaki iki yöntemin dezavantajlarını çözmekte ve tehlikeli bir maddenin akut ve kronik toksisite üzerindeki etkilerini ölçmek için uygundur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Yetişkin tozlayıcılar için, pestisitlerin ekotoksisitesini ölçmek için iki ana yöntem vardır. Birincisi, pestisitin yetişkin böceklerin prothoraksına uygulandığı temas yöntemidir; diğeri ise yetişkin tozlayıcıların pestisit içeren ballı su ile beslendiği gastrik toksisite yöntemidir25,26. Son yıllarda O. ekskavata’nın tozlaşma etkisinin ve eklozyon oranının nispeten düşük olduğu tespit edilmiştir27</su…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Çin Ulusal Anahtar Ar-Ge Programı (2017YFD0200400), Büyük Bilimsel ve Teknolojik İnovasyon Projesi (2017CXGC0214), Shandong Eyaleti Arı Endüstrisi İnovasyon Ekibi, Shandong Tarım Bilimleri Akademisi Tarım Bilimi ve Teknolojisi İnovasyon Projesi (CXGC2019G01) ve Shandong Tarım Bilimleri Akademisi Tarım Bilimi ve Teknolojisi İnovasyon Projesi (CXGC2021B13) tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Abamectin | Jinan Lvba Pesticide Co. Ltd | ||
| Black-light lamps | Kanghua Medical Device Co., Ltd | ||
| Centrifugal tube box with 100 Wells | Shanghai Rebus Network Technology Co., Ltd | ||
| Centrifuge tube | Shanghai Rebus Network Technology Co., Ltd | 2 mL; Serve as bee tube | |
| Electric soldering iron | Kunshan Kaipai Hardware Electromechanical Co., Ltd | ||
| Electronic scale | Sartorius Scientific Instruments (Beijing) Co., Ltd | 3137510295 | |
| Graduated cylinder | Anhui Weiss Experimental Equipment Co. Ltd | ||
| Petri dishes (60 mm diameter) | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | ||
| Pollen provision | Yantai Bifeng Agricultural Science and Technology Co. Ltd | ||
| Soft brush | Wengang Wenhai painting material factory | ||
| Solitary bees | Yantai Bifeng Agricultural Science and Technology Co. Ltd |
References
- Sgolastra, F., Tosi, S., Medrzycki, P., Porrini, C., Burgio, G. Toxicity of spirotetramat on solitary bee larvae, Osmia cornuta (hymenoptera: megachilidae), in laboratory conditions. Journal of Apicultural Science. 59 (2), 73-83 (2015).
- Wei, S. G., Wang, R., Smirle, M. J., Xu, H. L. Release of Osmia excavata and Osmia jacoti (Hymenoptera: Megachilidae) for apple pollination. TheCanadian Entomologist. 134 (3), 369-380 (2002).
- Men, X. Y., et al. Biological characteristics and pollination service of Mason bee. Chinese Journal of Applied Entomology. 55 (6), 973-983 (2018).
- Bosch, J., Kemp, W. P., Trostle, G. E. Bee population returns and cherry yields in an orchard pollinated with Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Journal of Economic Entomology. 99 (2), 408-413 (2006).
- Winfree, R., Williams, N. M., Dushoff, J., Kremen, C. Native bees provide insurance against ongoing honey bee losses. Ecology Letters. 10 (11), 1105-1113 (2007).
- Garibaldi, L. A., Steffan-Dewenter, I., Winfree, R. Wild pollinators enhance fruit set of crops regardless of honey bee abundance. Science. 339 (6127), 1608-1611 (2013).
- Bosch, J., Sgolastra, F., Kemp, W. P., James, R. R., Pitts-Singer, T. L. Life cycle ecophysiology of Osmia. mason bees used as crop pollinators. Bee Pollination in Agricultural Ecosystems. , 83-104 (2008).
- Liu, L., et al. Population investigation and restriction factors analyses of Osmia excavata Alfken in Jiaodong. Apiculture of China. 69 (9), 68-71 (2018).
- Biesmeijer, J. C., Roberts, S. P. M., Reemer, M. Parallel declines in pollinators and insect-pollinated plants in Britain and the Netherlands. Science. 313 (5785), 351-354 (2006).
- Potts, S. G., Biesmeijer, J. C., Kremen, C. Global pollinator declines: trends, impacts and drivers. Trends in Ecology & Evolution. 25 (6), 345-353 (2010).
- Chen, L., Yan, Q., Zhang, J., Yuan, S., Liu, X. Joint toxicity of acetamiprid and co-applied pesticide adjuvants on honeybees under semi-field and laboratory conditions. Environmental Toxicology and Chemistry. 38 (9), 1940-1946 (2019).
- Sgolastra, F., Medrzycki, P., Bortolotti, L., Renzi, M. T., Bosch, J. Synergistic mortality between a neonicotinoid insecticide and an ergosterol-biosynthesis-inhibiting fungicide in three bee species. Pest Management Science. 73 (6), 1236-1243 (2017).
- Bireley, R., et al. Preface: Workshop on pesticide exposure assessment paradigm for non-Apis bees. Environmental Entomology. 48 (1), 1-3 (2019).
- European Food Safety Authority. EFSA Guidance Document on the risk assessment of plant protection products on bees (Apis mellifera, Bombus spp. and solitary bees). EFSA Journal. 11 (7), 3295 (2013).
- Rundlof, M., et al. Seed coating with a neonicotinoid insecticide negatively affects wild bees. Nature. 521 (7550), 77-80 (2015).
- Yuan, R., et al. Toxicity and hazard assessment of six neonicotinoid insecticides on Osmia excavata (hymenoptera:megachilidae). Acta Entomologica Sinica. 61 (8), 950-956 (2018).
- Lin, Z., Meng, F., Zheng, H., Zhou, T., Hu, F. Effects of neonicotinoid insecticides on honeybee health. Acta Entomologica Sinica. 57 (5), 607-615 (2014).
- Gradish, A. E., Scott-Dupree, C. D., Cutler, G. C. Susceptibility of Megachile rotundata to insecticides used in wild blueberry production in Atlantic Canada. Journal of Pest Science. 85, 133-140 (2012).
- Hodgson, E. W., Pitts-Singer, T. L., Barbour, J. D. Effects of the insect growth regulator, novaluron on immature alfalfa leafcutting bees, Megachile rotundata. Journal of Insect Science. 11, 43 (2011).
- Konrad, R., Ferry, N., Gatehouse, A. M. R., Babendreier, D. Potential effects of oilseed rape expressing oryzacystatin-1 (OC-1) and of purified insecticidal proteins on larvae of the solitary bee Osmia bicornis. PLoS ONE. 3 (7), 2664 (2008).
- Abbott, V. A., Nadeau, J. L., Higo, H. A., Winston, M. L. Lethal and sublethal effects of imidacloprid on Osmia lignaria and clothianidin on Megachile rotundata (Hymenoptera: megachilidae). Journal of Economic Entomology. 101, 784-796 (2008).
- Yan, Z., Wang, Z. Sublethal effect of abamectin on 3rd instar larvae of Prodenia litura. Chinese Journal of Tropical Crops. 32 (10), 1945-1950 (2011).
- Song, Y., et al. Comparative ecotoxicity of insecticides with different modes of action to Osmia excavata (Hymenoptera: Megachilidae). Ecotoxicology and Environmental Safety. 212 (5), 112015 (2021).
- Chen, F. J., Wu, G., Ge, F., Parajulee, M. N., Shrestha, R. B. Effects of elevated CO2 and transgenic Bt cotton on plant chemistry, performance, and feeding of an insect herbivore, the cotton bollworm. Entomologia Experimentalis Et Applicata. 115 (2), 341-350 (2005).
- Cang, T., et al. Toxicity and safety evaluation of pesticides commonly used in strawberry production to bees. Zhejiang Agricultural Sciences. (4), 785-787 (2009).
- Cang, T., et al. Acute toxicity and safety assessment of chiral fipronil against Apis mellifera and Trichogramma ostriniae. Ecotoxicology. 7 (3), 326-330 (2012).
- Liu, X., Pan, W. Measures to ensure pollination effect and cocoon recovery rate of Osmia excavata in apple orchard. Northwest Horticulture. (3), 20-21 (2017).
- Meikle, W. G., Adamczyk, J. J., Weiss, M., Ross, J., Beren, E. Sublethal concentrations of clothianidin affect honey bee colony growth and hive CO2 concentration. Scientific Reports. 11 (1), 4364 (2021).
- Meikle, W. G., Adamczyk, J. J., Weiss, M., Ross, J., Beren, E. Sublethal concentrations of clothianidin affect honey bee colony behavior and interact with landscapes to affect colony growth. BioRxiv. , (2020).
- Wang, Y. F., et al. Combination effects of three neonicotinoid pesticides on physiology and survival of honey bees (Apis mellifera L). Journal of Environmental Entomology. 41 (3), 612-618 (2019).
- Kopit, A. M., Pitts-Singer, T. L. Routes of pesticide exposure in solitary, cavity-nesting bees. Environmental Entomology. 47 (3), 499-510 (2018).
- Cheng, Y., et al. Chronic oral toxicity of chlorpyrifos and imidacloprid to adult honey bees (Apis mellifera L). Asian Journal of Ecotoxicology. 11 (2), 715-719 (2016).
- Li, M., Ma, C., Xiao, L., Li, Z., Su, S. Effects of chlorpyrifos on behavior response of Apis mellifera and Apis cerana. Apicultural Science Association of China. , (2016).
- Cresswell, J. E. A meta-analysis of experiments testing the effects of a neonicotinoid insecticide (imidacloprid) on honey bees. Ecotoxicology. 20 (1), 149-157 (2011).
- Nauen, R., Ebbinghaus-Kintscher, U., Schmuck, R. Toxicity and nicotinic acetylcholine receptor interaction of imidacloprid and its metabolites in Apis mellifera (Hymenoptera; Apidae). Pest Management Science. 57 (7), 577-586 (2001).
- Colin, M. E., et al. A method to quantify and analyze the foraging activity of honey bees: relevance to the sublethal effects induced by systemic insecticides. Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 47 (3), 387-395 (2004).
- Decourtye, A., et al. Comparative sublethal toxicity of nine pesticides on olfactory learning performances of the honeybee Apis mellifera. Archives of Environmental Contamination & Toxicology. 48 (2), 242-250 (2005).
- Williamson, S. M., Wright, G. A. Exposure to multiple cholinergic pesticides impairs olfactory learning and memory in honeybees. Journal of Experimental Biology. 216 (10), 1799-1807 (2013).
- Henry, M., et al. A common pesticide decreases foraging success and survival in honey bees. Science. 336 (6079), 348-350 (2012).
- Matsumoto, T. Reduction in homing flights in the honey bee Apis mellifera after a sublethal dose of neonicotinoid insecticides. Bulletin of Insectology. 66 (1), 1-9 (2013).
