Toxicity assessment of reduced-risk (bio)pesticides on non-Apis bees
Bepaling van de toxiciteit van (bio)verminderd risico van pesticiden in niet-Apis bijen;
Avaliação da toxicidade de (bio)pesticidas de risco reduzido em abelhas não-Apis
| dc.contributor | Guedes, Raul Narciso Carvalho | |
| dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/7238720100539414 | |
| dc.contributor | Martins, Gustavo Ferreira | |
| dc.contributor | Siqueira, Maria Augusta Lima | |
| dc.creator | Barbosa, Wagner Faria | |
| dc.date | 2019-08-27T12:52:59Z | |
| dc.date | 2019-08-27T12:52:59Z | |
| dc.date | 2015-01-08 | |
| dc.date.accessioned | 2023-09-27T21:23:38Z | |
| dc.date.available | 2023-09-27T21:23:38Z | |
| dc.identifier | BARBOSA, Wagner Faria. Toxicity assessment of reduced-risk (bio)pesticides on non-Apis bees. 2015. 93 f./Tese (Doutorado em Entomologia) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2015. | |
| dc.identifier | https://locus.ufv.br//handle/123456789/26697 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/8959871 | |
| dc.description | It has been said that the human beings and nature would be seriously impacted if bees were wiped out from the world. Indeed, bees are crucial organisms for pollination without which the maintenance and conservation of different biomes would be compromised. Such ecological relevance is accompanied by their economic and social importance through the pollination of numerous wild and cultivated plant species, besides of producing of honey, royal jelly, wax and propolis. In recent decades, the concern with the bee pollinator loss has become increasingly real with many reports of bee declines. Substantial efforts have been made to investigate the causes and consequently to conceive mitigation actions against bee decline. A long list of causes of such decline has been recognized including poisoning by pesticides, particularly insecticides, which has been reported as one of the main factors involved. However, the majority of ecotoxicological risk studies have been restricted to a single model species, the honeybee Apis mellifera, despite the importance of a wide variety of bee species throughout the world. Indeed, honeybees are pollinators of irrefutable value, particularly in the Northern Hemisphere where their commercial pollination is intensively used, and therefore, they deserve attention. Furthermore, as a second shortcoming, these studies have been circumscribed to a few compounds such as neonicotinoid insecticides, which may neglect the potential risks of other compounds to bees. The well-regarded reduced-risk insecticides and bioinsecticides have been presented as alternative compounds for crop management with allegedly low toxicity to bee pollinators. However, because the emphasis of regulatory studies on honeybees, and specifically the perception that the natural origin of bioinsecticides determines their low potential risk to beneficial organisms, the perceived safety of such compounds to non-target species, particularly wild pollinator species, is questionable and should be the target of scrutiny. This work comes to light in order to fill some of these gaps in risk assessments exploring, through laboratory studies, the potential impacts of a select group of reduced-risk insecticides and bioinsecticides on native bees, whose ecological and economic importance can even surpass the honey bee A. mellifera. In the first study performed, the contact and ingestion of spinosad showed high toxicity to workers of two stingless bee species, Partamona helleri and Scaptotrigona xanthotrica, which are important pollinators of wild and cultivated plants in the Neotropical America. However, azadirachtin and chlorantraniliprole exhibited low toxicity to these species with around 100% of surviving individuals after the contact or ingestion at their respective field recommended concentration. Both compounds, however, impaired the vertical free-flight activity of these insects. In the second study performed, lethal and sublethal effects of azadirachtin and spinosad were evaluated through contaminated larval diet of the stingless bee Melipona quadrifasciata anthidioides, another important pollinator in the Neotropics. In this study, the larval survival and pupal weight decreased with increasing doses of both compounds. Both azadirachtin and spinosad also produced deformed pupae and adults. In addition, workers that survived the larval exposure to insecticides had their walking activity compromised only by spinosad, not by azadirachtin. Finally, in a third study, the chronic ingestion of azadirachtin impaired the survival and reproduction of microcolonies of the bumblebee Bombus terrestris, an important bee pollinator species prevailing in the Northern Hemisphere, which is extensively used for commercial pollination in greenhouses. Furthermore, in a laboratory bioassay where the bumblebee workers needed to forage, the lethal and sublethal effects on their reproduction were stronger than the bioassay without foraging under the effect of azadirachtin ingestion. Such findings may challenge the safety notion of reduced-risk insecticides and bioinsecticides when non-Apis bee species are used in toxicology studies, which deserve attention. As future perspectives, we recommend complementary studies with assessments in field and semi-field conditions, where on the one hand, the degradation and the small amount of insecticides that usually reach the pollen and/or nectar can mitigate potential harmful effects, but on the other hand, the need for foraging in more realistic environments may exacerbate the risk of insecticide exposure. | |
| dc.description | Men kan gerust stellen dat de natuur en de mens een serieuze impact zouden ondervinden als bijen zouden uitsterven, want bijen zijn cruciale organismen voor de bestuiving. Zonder hen zou het voortbestaan en behoud van verschillende biomen in het gedrang komen. Hun ecologisch belang wordt verder onderstreept door de bestuiving van vele wilde en gecultiveerde plantensoorten alsook de productie van honing, koninginnenbrij, was en propolis, wat hen een extra economische en sociale waarde geeft. De voorbije jaren is de bezorgdheid rond het verlies van bestuivende insecten toegenomen door verschillende rapporten over het verlies aan bijenpopulaties wereldwijd. Er zijn bijgevolg grote inspanningen geleverd om de oorzaken hiervan te onderzoeken en manieren te bedenken om het verlies aan bijen tegen te gaan. Een lijst van mogelijke oorzaken is daarbij opgesteld waaronder vergiftiging door pesticiden, in het bijzonder insecticiden, waarvan wordt aangenomen dat ze één van de hoofdoorzaken zijn. De meerderheid van de ecotoxicologische risicostudies is echter gebaseerd op één specifieke modelsoort, namelijk de honingbij Apis mellifera en dit ondanks het belang van een grote verscheidenheid aan bijensoorten wereldwijd. Honingbijen zijn dan wel bestuivers van onbetwistbare waarde, in het bijzonder in de Noordelijke hemisfeer waar men intensief gebruikt maakt van honingbijen voor de bestuiving van commerciële gewassen. Daarom verdienen ze ook de nodige aandacht. Een tweede tekortkoming van deze studies is dat ze zich meestal beperken tot een beperkt aantal stoffen zoals de neonicotinoïde insecticides, waardoor het potentiële risico van andere stoffen genegeerd wordt. De insecticiden met een laag risico en bio-insecticiden worden vaak voorgesteld als alternatief voor de bescherming van gewassen tegen schadelijke insecten, omdat ze beweren weinig tot niet toxisch te zijn voor de bestuivers. Door de nadruk voor honingbijen in de regelgeving tot erkenning van het gebruik van een pesticide en de perceptie dat de bio-insecticiden veilig zijn voor nuttige organismen omdat ze van natuurlijke oorsprong zijn, bestaat er een grote noodzaak om de veiligheid van dergelijke stoffen ten aanzien van niet- doelsoorten, zoals wilde bestuivers, kritisch te onderzoeken. Dit onderzoekswerk kwam tot stand om een aantal gebreken in de risico-analyse van een aantal insecticiden met een laag risico en bio-insecticiden aan te pakken waarbij door laboratoriumonderzoek de potentiële impact van een aantal van deze producten op inheemse bijensoorten werd bestudeerd. De ecologische en economish waarde van deze soorten kan in bepaalde omstandigheden deze van de honingbij A. mellifera zelfs overstijgen. Een eerste studie naar de inname van of contact met spinosad toonde aan dat deze stof zeer toxisch is voor de werkbijen van twee angelloze bijensoorten: Partamona helleri en Scaptotrigona xanthotrica. Dit zijn twee belangrijke bestuivers van wilde planten en landbouwgewassen in Neotropisch Amerika. Azadirachtin en chlorantraniliprol daarentegen waren weinig toxisch voor deze soorten met een overlevingskans van 100% na contact met de concentraties zoals aanbevolen voor gebruik in het veld. Beide stoffen hadden echter wel een negatieve impact op de vertikale vlucht van deze insecten. In een tweede studie werden de letale en subletale effecten van azadirachtin en spinosad onderzocht. Hierbij werd het product toegevoegd aan het larvendieet van de angelloze bij Melipona quadrifasciata anthidioides. Deze bijensoort is eveneens een belangrijke bestuiver in het Neotropisch gebied. In deze studie werden een dalende overlevingskans van de larven en een verminderd gewicht van de poppen vastgesteld bij toenemende hoeveelheden van het product. Zowel azadirachtin als spinosad veroorzaakten misvormingen bij de poppen en volwassen dieren. Daarenboven beïnvloedde spinosad de wandelactiviteit van de volwassen werkerbijen die als larve aan de stof waren blootgesteld. Dit was niet het geval voor azadirachtin. Ten slotte toonde een derde studie aan dat de chronische inname van azadirachtin de overlevingskansen en voortplanting van microkolonies van de hommel Bombus terrestris negatief beïnvloedde. Dit is een belangrijke bestuiver die in het Noordelijk halfrond vaak als commerciële bestuiver wordt gebruikt in serres. Daarenboven waren de letale en subletale effecten van azadirachtin in laboratoriumbiotoetsen waar de hommels moeten foerageren sterker dan in biotoetsen zonder foerageren. Deze bevindingen betwisten de gerapporteerde veiligheid van insecticide met een laag risico en bio-insecticiden voor niet-Apis bijen. Daarom raden we aan om in de toekomst bijkomende studies uit te voeren waarbij de werkelijke praktijkomstandigheden beter worden benaderd. Hierbij worden dan enerzijds de afbraak van de producten en de aanwezigheid van residu’s in de pollen en nectar in rekening gebracht, en anderzijds ook de foerageeractiviteit van de bijen om naar de bloemen te vliegen. Dit moet leiden tot een betere inschatting van het risico van het gebruik van deze producten in combinatie met bestuivende insecten zoals de bijen. | |
| dc.description | Já tem sido dito que a raça humana e a natureza seriam seriamente impactadas se não houvesse mais abelhas no mundo. De fato, abelhas são organismos cruciais para polinização sem a qual a manutenção e conservação de diferentes biomas através do mundo seriam prejudicadas. Para nós, seres humanos, tal relevância ecológica é complementada ainda pela importância econômica e social desses organismos através da polinização de diversas plantas cultivadas e produção de especiarias tais como, mel, própolis e cera. Nas últimas décadas, no entanto, o receio da perda de tais polinizadores tem se tornado uma realidade com diversos declínios na diversidade e abundância de abelhas sendo detectadas pelo mundo. Pesados esforços têm sido feitos para investigar as causas e consequentemente conceber medidas mitigatórias para o problema de declínio de abelhas. Um dos principais fatores de risco identificados e relacionados ao declínio de colônias tem sido o envenenamento de abelhas por pesticidas na agricultura, particularmente inseticidas. Apesar da importância de uma enorme variedade de espécies de abelhas espalhadas pelo mundo, a grande maioria dos estudos ecotoxicológicos e de risco, no entanto, tem ficado circunscrita a uma única espécie modelo, a abelha melífera, Apis melífera. Isto se deve ao seu valor incontestável, principalmente em regiões do hemisfério norte, onde a polinização comercial por essa espécie é intensamente utilizada. Adicionalmente, uma segunda e grande deficiência de tais estudos é sua circunscrição a poucos inseticidas, tais como neonicotinoides, o que acaba por negligenciar os riscos potenciais de outros compostos em abelhas. Compostos conhecidos como inseticidas de risco reduzidos e bioinsecticides têm sido apresentados como produtos alternativos para o manejo de culturas possuindo supostamente baixa toxicidade a abelhas polinizadoras. No entanto, devido à exclusividade dos estudos regulatórios com abelhas melíferas, e a crença de que a origem natural especificamente de bioinseticidas determina baixo potencial de risco a organismos benéficos, a rotulagem de tais compostos pode ser mal interpretada e sua segurança a espécies de abelhas não-Apis é não ser passível de avaliação e questionamentos devidos. O presente trabalho buscou o preenchimento de algumas dessas lacunas nas avaliações de risco através de estudos de laboratório explorando potenciais impactos de um seleto grupo de inseticidas de risco de reduzido e bioinseticidas em abelhas nativas, cuja importância ecológica e econômica pode até mesmo ultrapassar A. mellifera. Como principais resultados, no primeiro alvo das investigações, o contato e a ingestão de espinosade demonstrou alta toxicidade em operárias de duas espécies de abelhas sem ferrão, Partamona helleri e Scaptotrigona xanthotrica, importantes polinizadores de plantas nativas e cultivadas na América Neotropical. Azadiractina e chlorantraniliprole, no entanto, exibiram baixa toxicidade a essas espécies, com sobrevivência em torno de 100% após o contato ou ingestão com suas concentrações recomendadas. Contudo, ambos os compostos comprometeram a atividade de vôo vertical livre desses insetos. No segundo alvo das investigações, os efeitos letais e subletais da azadiractina e espinosade foram avaliados através da contaminação da dieta larval da abelha sem ferrão Melipona quadrifasciata anthidioides, outro importante polinizador na região Neotropical. Nesse estudo, a sobrevivência das larvas e o peso das pupas sobreviventes diminuíram com aumento da dose de ambos os compostos. Além disso, tanto azadiractina quanto espinosade produziram pupas e adultos deformados. Adultos sobreviventes à exposição durante a fase larval tiveram ainda sua atividade de caminhamento comprometida mediante exposição ao espinosade. Finalmente, no terceiro estudo, a ingestão crônica de azadiractina comprometeu a sobrevivência e a reprodução de microcolônias de espécie de mamangaba Bombus terrestris, uma importante espécie polinizadora intensamente utilizada para polinização comercial em casas-de- vegetação e que prevalece no Hemisfério Norte. Além disso, em um ensaio de laboratório onde as operárias de B. terrestris necessitaram forragear, os efeitos letais e subletais na reprodução foram ainda mais fortes sob o efeito da ingestão de azadiractina em relação ao ensaio sem forrageamento. Tais evidências desafiam a noção de segurança de inseticidas de risco reduzido e bioinseticidas quando espécies não-Apis são utilizadas em estudos toxicológicos, o que merece melhor atenção. Como futuras perspectivas, recomendamos a complementariedade de nossos estudos com avaliações de semi-campo e campo, onde por um lado, a degradação dos compostos ou a pequena quantia deles que normalmente chegam ao pollen e néctar podem atenuar os potenciais efeitos deletérios, mas por outro lado a necessidade de forrageamento pode exarcerbar o risco advindo de exposição inseticida em contextos mais realísticos. | |
| dc.description | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.language | eng | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Viçosa | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.subject | Abelhas – Variedades | |
| dc.subject | Polinizadores | |
| dc.subject | Produtos químicos agrícolas | |
| dc.subject | Inseticidas | |
| dc.subject | Testes de toxicidade | |
| dc.subject | Toxicologia ambiental | |
| dc.subject | Entomologia Agrícola | |
| dc.title | Toxicity assessment of reduced-risk (bio)pesticides on non-Apis bees | |
| dc.title | Bepaling van de toxiciteit van (bio)verminderd risico van pesticiden in niet-Apis bijen | |
| dc.title | Avaliação da toxicidade de (bio)pesticidas de risco reduzido em abelhas não-Apis | |
| dc.type | Tese |