Platforma Sygnalizacji Agrofagów - Online Pest Warning System

11.05.2023 r. - Czy wszystkie środki ochrony roślin są dla pszczół niebezpieczne?

W środowisku przyrodniczym Polski około 80% gatunków roślin jest zapylanych przez owady. Wśród nich około 50 gatunków to rośliny rolnicze, między innymi rzepak, gryka, groch siewny, peluszka, seradela, esparceta, fasola, łubin żółty, lucerna, słonecznik, proso, gorczyca, len, koniczyna, soja, bobik i wiele innych. Na podstawie wielu doświadczeń naukowych dotyczących roli pszczół i innych owadów w krzyżowym zapylaniu tych gatunków roślin wiadomo, że reagują one wyraźną zwyżką plonu. W przypadku odmian mieszańcowych roślin rolniczych, na przykład rzepaku, ich potencjał plonotwórczy jest wręcz uzależniony od zapylenia przez owady. O opłacalności ich uprawy współdecydują więc owady zapylające z dominującą rolą pszczoły miodnej. Choć owad ten stanowi 75-90% entomofauny zapylaczy naszych pól, to jednak należy pamiętać, że ważną rolę odgrywają też inne gatunki z rodziny pszczołowatych (w Polsce ponad 460 gatunków), w tym pszczoły dzikie, między innymi trzmiele, których mamy w Polsce 31 gatunków, a także liczne gatunki błonkówek, motyli, muchówek, chrząszczy oraz innych, które również są zapylaczami roślin. Część z nich zapyla rośliny w ciągu dnia, ale wiele gatunków robi to również w nocy.  

Wszystkie te pożyteczne zwierzęta, na skutek niekorzystnych dla nich zmian środowiska i przy dzisiejszych intensywnych technologiach produkcji rolniczej, często narażone są na niebezpieczeństwo zatrucia lub śmierci. Szczególnie duże niebezpieczeństwo zagraża im ze strony środków ochrony roślin, głównie insektycydów. Ochrona entomofauny pożytecznej jest więc w dniu dzisiejszym szczególnie ważna. Niestety, oprócz dość szerokich informacji na temat pszczoły miodnej, która jest modelowym gatunkiem badanym przez naukowców z dziedziny nauk przyrodniczych, wiedza na temat innych gatunków owadów jest w dniu dzisiejszym niewystarczająca. Jedną rzecz na pewno jednak stwierdzono, mianowicie trwające od kilkudziesięciu lat szybkie wymieranie owadów i drastyczny spadek bioróżnorodności środowiska rolniczego. 

Jeśli chodzi o pszczołę miodną to przebadanie jej genomu wykazało wykształcenie przez ten gatunek bardzo dużej różnorodności receptorów węchu kodowanych przez około 100 genów. Jest to tłumaczone koewolucją roślin okrytozalążkowych i pszczół oraz społecznym trybem życia tego owada, gdzie porozumiewanie się pomiędzy osobnikami opiera się głównie na wydzielaniu i detekcji substancji chemicznych. Z kolei receptory smaku kodowane są u pszczoły przez zaledwie 10 genów, co świadczy o niewielkiej roli smaku pokarmu, którym się ona odżywia. Pszczoła nie rozwinęła również szerszych zdolności do rozróżniania i detoksykacji metabolitów wtórnych roślin, ponieważ w trakcie ewolucji nie stykała się z nimi w pyłku czy nektarze. Metabolity wtórne najczęściej są toksynami zabezpieczającymi rośliny przed roślinożercami i wiele gatunków owadów roślinożernych wykształciło systemy enzymatyczne zdolne do detoksykacji trucizn roślinnych. Owady te, na przykład stonka ziemniaczana  czy słodyszek rzepakowy, często wykazują więc silną odporność na niektóre substancje czynne insektycydów. Potwierdzone badaniami, uwarunkowane genetycznie cechy pszczoły miodnej świadczące o małych zdolnościach do detoksykacji trucizn wskazują więc wyraźnie na możliwość zagrożenia dla tego gatunku ze strony chemicznych środków ochrony roślin. Ponieważ pszczoła miodna posługuje się w swoim życiu dobrze wykształconym mózgiem, szczególnie groźne dla tego gatunku są stosowane w insektycydach niektóre neurotoksyny. Zagrożenia te mogą dotyczyć kontaktowego lub pokarmowego zatrucia prowadzącego do rozmaitych zmian zachowania, zakłóceń pamięci i nawigacji, a nawet śmierci owada. Substancje czynne niektórych środków ochrony roślin przyniesione wraz z zagęszczonym pokarmem do ula mogą wywołać poważne konsekwencje w rozwoju rodziny pszczelej. Ponieważ jednak enzymy detoksykacyjne najefektywniej funkcjonują w temperaturze 35 – 37 stopni, taką właśnie temperaturę, pszczoły utrzymują w ulu, co naturalnie sprzyja również procesom detoksykacji toksyn. 

W dobie szerokiego wycofywania przez Unię Europejską substancji czynnych środków ochrony roślin, pod dużym znakiem zapytania staje możliwość skutecznego zabezpieczania upraw rolniczych przed agrofagami. Jeśli chodzi o insektycydy, Komisja Europejska planuje w najbliższym czasie wycofanie całej chemicznej grupy pyretroidów, które, obok neonikotynoidów, stanowiły dotychczas najbardziej popularną grupę środków owadobójczych. Po wycofaniu tiachloprydu, w chemicznej grupie neonikotynoidów pozostał jedyny jej przedstawiciel – acetamipryd. Przyczyną, dla której Unia Europejska nie wycofała acetamiprydu, był brak obiektywnych przyczyn dla podjęcia takiej decyzji. A więc, wnikliwe badania tej substancji nie wykazały jej negatywnego wpływu na gospodarkę hormonalną człowieka i innych ssaków, co jest głównym argumentem przy podejmowaniu decyzji o wycofywaniu innych substancji czynnych środków ochrony roślin. Nie stwierdzono trwałości zalegania acetamiprydu, a badania wykazały wręcz bardzo szybkie jego zanikanie w środowisku i, co chyba najważniejsze, nie udowodniono toksyczności acetamiprydu dla pszczoły miodnej i innych gatunków owadów zapylających. 

Tajemnica tkwi genach owadów oraz w budowie molekularnej substancji chemicznej, z której wynikają jej właściwości fizykochemiczne. Wszelkie mechanizmy odporności bądź podatności na toksyny, zarówno u owadów jak i u innych zwierząt oparte są o mechanizmy molekularne. Dla przykładu posłużmy się bioinsektycydem. Jak wiadomo, pszczoła miodna nie jest podatna na zakażenia używanymi obecnie w praktyce biologicznymi preparatami bakteryjnymi opartymi na szczepach Bacillus thuringiensis, które z kolei bardzo skutecznie zwalczają larwy wielu gatunków motyli, chrząszczy czy muchówek. Zawarte w preparatach biologicznych toksyczne białka tych bakterii, aby skutecznie zadziałać muszą połączyć się ze specyficznymi receptorami w jelicie owada i je uszkodzić. Owady, u których budowa receptorów w jelicie „nie pasuje” do toksycznego białka bakterii są odporne na Bacillus thuringiensis. Na szczęście, do takich owadów należy pszczoła miodna i dlatego biologiczne preparaty oparte na krystalicznych toksynach białkowych i przetrwalnikach (sporach) różnych szczepów bakterii Bacillus thuringiensis, mogą być stosowane w miejscach przebywania pszczół. Podstawy braku toksyczności acetamiprydu dla pszczoły miodnej i wielu innych gatunków zapylaczy są podobne, choć oparte na innych mechanizmach. Opierają się na precyzyjnym współdziałaniu ich systemu nerwowego, odpornościowego oraz układu wydzielania wewnętrznego.  

Wrodzona niewrażliwość pszczoły miodnej, również uwarunkowana genetycznie, bierze się ze słabego powinowactwa acetamiprydu do białkowych receptorów w komórkach nerwowych tego owada, odpowiedzialnych za przewodzenie bodźców nerwowych. W przypadku acetamiprydu chodzi o inną niż u owadów wrażliwych, budowę receptorów acetylocholiny – neurotransmitera, przekazującego bodźce pomiędzy komórkami nerwowymi. U owadów wrażliwych, takich jak słodyszek rzepakowy, stonka ziemniaczana oraz mszyce, których receptory „pasują” do acetamiprydu, na skutek zastąpienia acetylocholiny przez tę substancję, następują reakcje prowadzące do bardzo silnych zakłóceń funkcjonowania systemu nerwowego (nadwzbudzenie), prowadzącego do paraliżu i śmierci ich organizmów. Acetamipryd jest więc agonistą acetylocholiny. Inna budowa receptorów acetylocholiny u pszczoły miodnej, powoduje niewrażliwość tego gatunku na acetamipryd. 

Równie ważnym mechanizmem odporności pszczoły miodnej i innych owadów na niektóre substancje czynne środków ochrony roślin jest bardzo szybka synteza enzymów detoksykacyjnych. Następuje ona najczęściej w komórkach tkanki owadów zwanej „ciałem tłuszczowym”, które jest odpowiednikiem wątroby u kręgowców. W następstwie zadziałania induktora, którym może być zarówno substancja pochodzenia biotycznego (bakterie, alkaloidy, naturalne toksyny) jak i syntetycznego (substancje czynne środków ochrony roślin), następuje w komórkach tej tkanki synteza mRNA, co uruchamia produkcję konkretnych białek (enzymów) detoksykacyjnych. U pszczoły miodnej są to głównie enzymy oksydacyjne.  

Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy w Poznaniu, w swojej tematyce badawczej od lat szczególną rolę przypisuje ochronie owadów pożytecznych, w tym głównie pszczoły miodnej. Są to badania polowe, prowadzone w warunkach otwartych lub w izolatorach oraz laboratoryjne. Badania te dotyczą wpływu wielu aspektów stosowania chemicznych środków ochrony roślin, głównie insektycydów, na ryzyko zatruć pszczół, ich zachowanie i rozwój. Mają one na celu poznanie zarówno wczesnych jak i następczych skutków ewentualnego kontaktu owadów z toksynami lub ich metabolitami, możliwości owadów do ich detoksykacji oraz mechanizmów odporności. Wyniki tych badań często były pomocne w decyzjach polskiego rządu, między innymi odnośnie stosowania neonikotynoidów w zaprawach nasiennych. Wyniki wieloletnich badań potwierdzają omówione wyżej cechy acetamiprydu. Przez kilkanaście lat badania tej substancji czynnej dostarczyły wielu cennych dla nauki i praktyki rolniczej informacji.  Nigdy nie stwierdzono toksycznego działania acetamiprydu dla pszczoły miodnej.