• Neue Testmethoden für Wildbienen

    Sicherheit von Pestiziden

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    Start bei den Grundlagen: Um beurteilen zu können, ob Pflanzenschutzmittel ein Risiko für Wildbienen darstellen, müssen die Forscher wissen, wie sie die Tiere im Labor gut am Leben erhalten können.

Wildbienen spielen in Ökosystemen eine wichtige Rolle. Deswegen ist ihr Schutz von entscheidender Bedeutung. Während die Forschung zeigt, dass Wildbienen gegenüber Pflanzenschutzmitteln in vielen Fällen ähnlich empfindlich wie Honigbienen sind, ist die Gruppe der Wildbienen extrem vielfältig in Bezug auf Verhaltensweisen und ihre ökologischen Merkmale. Derzeit entwickeln Wissenschaftler neue Testverfahren für Pflanzenschutzmittel, um diese wichtigen Bestäuber zu schützen.

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  • Herausforderung:
    Wildbienen sind mit über 20.000 Arten eine riesige Gruppe und – im Gegensatz zu ihren domestizierten Verwandten, den Honigbienen – noch sehr wenig erforscht. Deshalb ist es wichtig, die Verträglichkeit von Pflanzenschutzmitteln auch an Wildbienen zu erforschen.
  • Lösung:
    Mehrere Forschungsteams arbeiten daran, vorhandenen Testmethoden für Honigbienen und deren Ergebnisse für andere Bienenarten nutzbar zu machen.
  • Nutzen:
    Neue und adaptierte Testverfahren ermöglichen eine genauere Risikobewertung. Die Wildbienen-Population kann so besser geschützt werden und weiter ihren Beitrag für ein gesundes Ökosystem leisten.

In der Natur begegnen uns verschiedene Arten von Wildbienen. Auf der Suche nach Nektar und Pollen fliegen sie mit ihrem charakteristischen Summen an uns vorbei. Jede Wildbienenart hat ihre Besonderheiten und unterschiedliche ökologische Merkmale.

Die Honigbiene ist derzeit die am besten erforschte Bienenart. Seit mehr als 30 Jahren umfasst die vorgeschriebene Sicherheitsprüfung von Pflanzenschutzmitteln zahlreiche Studien mit Honigbienen. Dazu gehören umfangreiche und komplizierte Versuche im Labor, Halbfreilandversuche und Feldstudien. Wissenschaftler streben nun einen ähnlichen Ansatz an, um das potenzielle Risiko von Pflanzenschutzmitteln für Wildbienen abzuschätzen. Doch nicht für jede einzelne Bienenart können die Forscher Tests entwickeln, und auch die Anwendung der gleichen Testkollektive auf alle Bienen ist nicht möglich. Es ist ein komplexes Unterfangen, da die Gruppe der Wildbienen weltweit über 20.000 Arten umfasst. Aus diesem Grund untersuchen die Forscher, inwieweit die Testergebnisse der Honigbienen als Inputparameter in die Risikobewertung für Wildbienen einfließen können.

Die Eigenschaften eines Testsystems zur Bestimmung der möglichen Auswirkungen eines Pflanzenschutzmittels hängen jedoch auch von den biologischen Besonderheiten der getesteten Biene ab. Dazu zählen Faktoren wie spezifische Verhaltensmerkmale, Ernährungsgewohnheiten, Lebenszyklus und Physiologie. Wissenschaftler entwickeln daher Testmethoden für verschiedene Bienenarten, von denen einige aus Honigbienen-Testverfahren abgeleitet sind. Das erfordert viel Zeit und macht den Prozess sehr anspruchsvoll. Im weiteren Verlauf sind daher die Zusammenarbeit und das gebündelte Wissen internationaler Experten gefordert.

Dr. Nina Exeler

Wildbienen schützen: Die Bayer-Forscherin Dr. Nina Exeler ist in den USA unterwegs, um mit ihren Kollegen neue Testmethoden zu entwickeln.

Studien über Wildbienen konzentrieren sich derzeit auf Hummeln, Mauerbienen, Blattschneiderbienen und stachellose Bienen. So arbeitet beispielsweise Dr. Ivo Roessink, Ökotoxikologe und Wissenschaftler bei Wageningen Environmental Research in den Niederlanden, als Vorsitzender der Bee Protection Group der
International Commission for Plant-Pollinator Relationships (ICPPR) und entwickelt Tests für einzelne Bienenarten. „Wir haben mit sehr wenig Wissen über diese Bienen begonnen. Mit jeder Iteration stellen wir Fragen, die empirisch ermittelte Antworten erfordern, verbessern die Tests und untersuchen ihre Übereinstimmung mit den regulatorischen Anforderungen”, erklärt Roessink.

In den letzten drei Jahren hat Roessinks Solitärbienen-Team Studien mit zwei Arten von Mauerbienen – Osmia bicornis und Osmia cornuta – realisiert. In Ringtests führen Forscher aus verschiedenen Institutionen und Ländern den gleichen Test in einer Reihe von iterativen Zyklen durch. Die Ergebnisse werden überprüft. Das Testprotokoll und –design werden mit jedem Zyklus verbessert – bis alle Beteiligten sich einig sind, dass das Testverfahren klar, durchführbar, konsistent und reproduzierbar ist.

Wissen übertragen: Bisher testen Forscher die Verträglichkeit von Pflanzenschutzmitteln vor allem an Honigbienen. Um solche Methoden auf Wildbienen übertragen zu können, müssen sie deren Biologie besser verstehen.

20.000

Die Gruppe der Wildbienen umfasst weltweit über 20.000 Arten.
Quelle: Bee Lab, University of Minnesota

„Wir beobachten diese Bienen vier Tage lang – das ist genug Zeit, um herauszufinden, welche Konzentration des Pflanzenschutzmittels keine Wirkung hat und daher als sicher anzusehen ist.Nach diesem Verfahren haben wir zwei Testtypen entwickelt”, erklärt Roessink. „Es ist uns gelungen, eine Methodik für den Akutkontakttest zu finden, die das Risiko bewertet, wenn Wildbienen in direkten Kontakt mit einem Pflanzenschutzmittel kommen.” Er und sein Team führen auch orale Tests durch. „Wir wollen auch das Risiko abschätzen, dass eine Biene kontaminierten Nektar frisst. Bei dieser Testart geben wir das Pflanzenschutzmittel in ein Gefäß mit Nektar und überwachen dann das Verhalten der Bienen.”

Um diese Untersuchungen durchführen und die Reaktion der Wildbienen beobachten zu können, ist es wichtig, im Labor eine angenehme Atmosphäre für sie zu schaffen. „Wir lassen die Bienen beispielsweise auf kleine Papierstücke klettern, weil sie gerne darauf herumkauen. Anscheinend fühlen sie sich dadurch wohl und zeigen ein natürliches Verhalten. Das sind die entscheidenden
Faktoren, die die Studie zu einem Erfolg machen. Wir wollen den Test mit Wildbienen durchführen, die sich natürlich verhalten, nicht mit Tieren, die sich in einer Ecke verstecken.”

Eine Herausforderung bei der Arbeit mit Mauerbienen ist das enge Testfenster, das durch den natürlichen Lebenszyklus dieser Tiere, wie beispielsweise ihr Schlupfverhalten, vorgegeben ist. „Einige Tests können jedes Frühjahr stattfinden, aber wenn der Schlupferfolg gemessen werden soll, müssen wir bis zum nächsten Jahr warten, um Daten zu sammeln”, bemerkt Roessink. Je weniger über die zu testenden Bienen bekannt ist, desto länger dauert es, bis geeignete Tests entwickelt sind, da die Informationen, die für kritische Entscheidungen erforderlich sind, zuerst gesammelt werden müssen.

INTERVIEW: DR. IVO ROESSINk

Wildbienenversuche möglich machen

Dr. Ivo Roessink ist Senior Scientist bei Wageningen Environmental Research in den Niederlanden. Er und sein Team arbeiten mit den Mauerbienen Osmia bicornis und Osmia cornuta, um die Wirkung von Pflanzenschutzmitteln auf Wildbienen zu testen.

Schädigen Pflanzenschutzmittel Wildbienen? Wenn ja, auf welche Weise?

Pflanzenschutzmittel bekämpfen bestimmte Insekten. Eine entscheidende Frage ist: Wie werden diese Produkte verwendet? Hier muss das Gesamtbild betrachtet werden. Es geht nicht nur um die Toxizität von Pflanzenschutzmitteln, sondern auch um die landwirtschaftliche Umgebung. Außerdem ist es wichtig, zu genau definierten Zeiten Pflanzenschutzmittel zu verwenden, um zu verhindern, dass Wildbienen ihnen ausgesetzt werden. Wenn wir zum Beispiel wissen, dass bestimmte Wildbienenarten zwischen 10 und 15 Uhr fliegen, sollte der Landwirt das Pflanzenschutzmittel später am Tag und nicht während der Flugzeit der Bienen auftragen. Wir arbeiten an der Entwicklung intelligenter Lösungen wie dieser, um die Belastung zu verringern und das gesamte System für Bestäuber sicherer zu machen. Das ist ein vielversprechender Weg nach vorne.

Vor welchen Herausforderungen stehen Sie bei der
Beurteilung der Sicherheit von Pflanzenschutzmitteln bei Wildbienen?

Aus meiner Erfahrung gibt es zwei verschiedene Arten von Herausforderungen. Ein praktisches Problem ist die Frage der Arbeit mit diesen Wildbienenarten. Es ist sehr schwierig, sie im Labor am Leben zu erhalten. Wir mussten bei den Grundlagen beginnen, um zu verstehen, wie man mit den Bienen umgeht. Das war wichtig, bevor wir mit den Tests beginnen konnten. Die andere Herausforderung dreht sich um die unterschiedlichen Verhaltens weisen der Wildbienenarten in freier Natur. Sie agieren nicht so vorhersehbar für uns wie Honigbienen. Einige Wildbienen sind nur am frühen Morgen aktiv, andere dagegen nur am späten Nachmittag und einige ausschließlich im Frühjahr. Diese Faktoren erschweren uns die Risikobewertung sehr. Die Ökologie der Wildbienen hat Auswirkungen auf die Exposition und damit auf das potenzielle Risiko.

Welche Tests sind zukünftig geplant?

In den nächsten Jahren werden sich die Wissenschaftler mit den molekularen Charakteristika dieser Bienen befassen. Eine Honigbiene hat bestimmte Abwehrsysteme in ihrem Körper, auch Wildbienen haben solche Systeme möglicherweise. Folglich können sie mit der Toxizität besser oder schlechter umgehen. Vielleicht werden wir in naher Zukunft in der Lage sein, die Empfindlichkeit basierend auf den Abwehrsystemen verschiedener Bienenarten zu beurteilen. Das wäre extrem hilfreich, denn dann könnten wir nur das Abwehrsystem analysieren und müssten nicht alle diese Tests mit vielen Tieren durchführen. Das ist die Zukunft!

Bayer arbeitet an den oben beschriebenen Ringversuchen in Zusammenarbeit mit verschiedenen internationalen Wissenschaftlern. „Wir haben begonnen, Testsysteme für Blattschneiderbienen zu nutzen, bei denen die Tiere im Labor in Pappbechern schlüpfen”, sagt Dr. Nina Exeler, die die Experimentaleinheit Bienen der Abteilung Ökotoxikologie in Bayers Division Crop Science in Monheim leitet. „Eines haben wir sofort festgestellt: Wenn Bienen nichts Interessantes wie beispielsweise Nahrung um sich herum finden, klettern sie wieder in ihre Kokons. Sie aus ihren Kokons zu ziehen, ist zeitaufwendig und könnte sie verletzen.” Exeler und ihr Team haben eine raffiniertere Lösung für dieses Hindernis gefunden: „Wir haben einen Zweikammer-Brutbehälter entworfen. Die Kokons werden im Dunkeln in einer Kammer gehalten. Die zweite Kammer ist beleuchtet und über einen Tunnel mit der ersten Kammer verbunden. Der Tunnel ist breit, beginnend mit der dunklen Kammer, verengt sich aber, wenn man in die helle Kammer gelangt, wo die Öffnung hoch über dem Kammerboden liegt. Bienen werden vom Licht angezogen und wandern in die zweite Kammer, aber sie können wegen der schmalen, erhöhten Tunnelöffnung nicht zu ihren Kokons zurückfinden.”

Im Laufe der Erprobung mit Wildbienen wird es notwendig sein, die Erkenntnisse aus einer getesteten Art auf andere Arten zu übertragen. Gleichzeitig müssen die Forscher Strategien entwickeln, um Wildbienen zu schützen und die allgemeinen Testverfahren realisierbar und sinnvoll zu gestalten.

Letztendlich werden diese Ergebnisse verwendet, um Interartenmuster aufzudecken, die helfen, Toxizitätsschwellenwerte zu definieren und artübergreifende Schutzstrategien zu unterstützen. Mit der Entwicklung der neuen Testmethoden haben die Wissenschaftler bereits die Grundlagen für den Erwerb dieses Wissens geschaffen.