DEveloping Landscape Ecotoxicology in Terrestrial Ecosystems (DELETE): Pesticide Exposure and Effects on Bees

With an increasing use of pesticides in agriculture, there is a need for reliable and cost-effective tools to assess effects on beneficial non-target organisms. Since the prevailing ecotoxicological paradigm to assess risk does not accurately reflect consequences for populations in natural environments, novel and more realistic methods to inform environmental risk assessment of chemicals needs to be developed. In DELETE, we use a landscape ecotoxicological approach to develop tools for risk assessment by a combination of well-designed landscape ecological field studies with state-of-the-art population modelling. As a model system, we use pollinating bumble bees on two continents. Methods are refined to use pollen and nectar collected by bees to quantify pesticide exposure. By developing a spatially explicit individual-based model, impacts are scaled from individuals to populations. We evaluate if created flower strips can mitigate pesticide effects by helping bees to recover after pesticide exposure. This research provides new insights on how bee populations are influenced by the combined impacts of food availability and pesticide exposure and further our understanding in the little explored area of population risks of pesticide exposure in terrestrial ecosystems.

I jordbrukslandskapet används kemiska bekämpningsmedel för att skydda grödor från skadegörare. Vi människor, och många andra organismer, kommer i kontakt med allt fler kemikalier i miljön, bland annat bekämpningsmedel. Därför finns det ett behov av kostnadseffektiva verktyg för att bedöma eventuell negativ påverkan på organismer som vi inte vill skada. Traditionellt bygger riskbedömningar på information om gifthalter i miljön och påverkan på organismer som man undersökt i laboratoriestudier. Nyliga studier tyder på att de nuvarande metoderna för att bedöma ekologiska risker med bekämpningsmedel dåligt speglar vad som händer när medlet senare godkänts och det används i jordbrukslandskapet. Det gör att det finns ett behov av att utveckla och utvärdera nya och mer realistiska metoder.

En föreslagen ny metod är att använda individbaserade modeller (IBMs). I dessa modeller kan man undersöka vad som händer i ett helt system, där många individer samspelar med varandra och med sin omgivande miljö. I projektets andra del kommer vi att utveckla en IBM för humlor, för att undersöka hur de påverkas när man använder bekämpningsmedel i blommande grödor. Bin och humlor (som också är bin!) samlar in nektar och pollen som de äter och ger till sin avkomma. Maten hittar de i både vilda växter och blommande grödor, som jordgubbe, mandel, potatis, raps, rödklöver, åkerböna och äpple. Om grödorna är behandlade med bekämpningsmedel får bina med sig även dessa när de samlar in sin mat. Bin kan flyga flera kilometer för att samla mat och vissa arter är aktiva från tidig vår till sen höst. Det gör att en modell som kan hantera variationer i tid och rum är mycket användbar här, vilket är just en stor fördel med IBMs. Det gör också att humlorna är en bra modellorganism, som kan användas för att undersöka hur organismer i landbaserade ekosystem utsätts för och påverkas av bekämpningsmedelsanvändningen.

I Kalifornien odlas en stor del av världens mandlar. Mandel är en blommande gröda, som är beroende av insektspollinering för att det ska bildas mandlar. Honungsbin transporteras över hela USA för att pollinera de blommande mandelträden under tidiga vårar i Kalifornien, men även vilda bin som humlor och ensamlevande bin besöker mandelblommorna för att hitta pollen och nektar. För att skydda mandlarna mot skadeinsekter och svampangrepp används dock många olika bekämpningsmedel under mandelns blomningstid. Det betyder att bina som pollinerar mandelblommorna utsätts för dessa bekämpningsmedel. Istället för att helt förbjuda användningen av bekämpningsmedel skulle man kunna försöka hitta åtgärder som kan mildra de negativa effekterna av bekämpningsmedel på bin. I projektets tredje del kommer vi att testa om remsor med sådda blommor kan användas för att mildra de negativa effekterna av bekämpningsmedel på bin. Blomremsorna innehåller stora mängder mat till bina, men är fria från skadliga bekämpningsmedel.

Riskbedömning av kemikalier är viktigare än någonsin tidigare, eftersom antalet kemikalier i miljön och användningen av bekämpningsmedel inom jordbruket ökar. Om vi uppnår våra syften inom projektet kan vi stärka den vetenskapliga grunden för hur vi bedömer de ekologiska riskerna med bekämpningsmedelsanvändning. Vi skulle få en ny metod för att bedöma riskerna för bin med att använda olika bekämpningsmedel i blommande grödor. Vi skulle även få reda på om blomremsor är en möjlig åtgärd som skulle kunna införas i jordbrukslandskapet, för att motverka negativa effekter av bekämpningsmedel på pollinerande bin. Om det fungerar kan vi i framtiden använda bekämpningsmedel för att få bort skadeorganismer och anlägga blomremsor för att stödja pollinatörer, vilket tillsammans skulle ge möjligheter för stora skördar av mandel och andra insektspollinerade grödor.