今日Nature: “辛勤的园丁”正在被杀害虫剂危害

原创：徐文慧科研圈 2018-10-20

图片来源：vecteezy.com

撰文徐文慧

编辑魏潇

近日，孟山都被美国法院判定其除草剂“Roundup”所含草甘膦“致癌”，需要向一名园丁赔付 2.9 亿美元；而孟山都方面却坚称他们的除草剂是安全的。除草剂是否真的是那位园丁的癌症元凶，两方各执一词，而曾被广泛使用的新烟碱类（neonicotinoids）杀虫剂，却威胁到被我们亲切地称为“辛勤的园丁”的蜜蜂。

现在的农业生产离不开对杀虫剂的依赖，在控制害虫带来的作物损害的同时，也有伤害益虫的可能性，例如削弱它们控制害虫和为作物授粉的能力。英国生态学家 Adam Vanbergen 的研究曾指出，杀虫剂使用的增加，是导致作为传粉媒介的昆虫数量，在全球范围衰退的几个主要因素之一。

当传粉者昆虫或它们的幼虫以花粉和花蜜为食时，都会接触到少量的杀虫剂，新烟碱类杀虫剂不会即刻杀死蜜蜂，但却具有亚致死效应，即削弱蜜蜂的一系列行为，如技能学习和觅食，影响它们的筑巢成功率、集体发育和繁殖能力。因此世界上一些地区引入了对新烟碱类物质使用的实质性限制，这也引发了新烟碱类替代杀虫剂的使用浪潮。今日（8 月 16 日）凌晨 Nature 上线的一篇最新研究中，Harry Siviter 等人报道了一种潜在的新烟碱类替代物，即亚砜亚胺（sulfoximine）类杀虫剂“氟啶虫胺腈”（sulfoxaflor），也会伤害这些重要的传粉媒介。

先发制人保护益虫

与新烟碱类似，基于亚砜亚胺的杀虫剂 sulfoxaflor 会被植株吸收并遍布全身，这种杀虫剂作为新烟碱类的替代物，已被广泛批准使用。出于对益虫的保护，Siviter 及其同事开始评估 sulfoxaflor 对农业重要传粉媒介熊蜂（Bombus terrestris）的亚致死效应（sublethal effects）。这种大黄蜂在野外很常见，在商业上也用于作物授粉。

图片来源：genehanson.com

作者使用的是野生蜂群，而不是更方便的商业饲养蜂群，使得研究具有更强的生态现实性。

332 只野生蜂王被收集进行寄生虫评估，其中 249 只未感染的个体在实验室中开始繁殖蜂群。52 只蜂王成功地发育形成了蜂群，给试验提供了可观的样本量。

Siviter 及其同事随机地选择个头数量相当的蜂群，分别作为对照组和杀虫剂组：对照组只喂食糖水，杀虫剂组卑微时含十亿分之五 sulfoxaflor 的糖水（这个浓度是在喷洒 sulfoxaflor 的作物的花蜜中发现的）。被自由喂养两周后移到室外，以便监测它们的行为和野外条件下的蜂群发展。

扼杀新蜂王

蜂群被移至野外仅两三周的时间里，研究人员就发现：sulfoxaflor 的使用对蜂群生长率有着一致的显著影响。

与对照组相比，接触了 sulfoxaflor 的蜂群繁殖出的雌性工蜂更少，后代中具有繁殖能力的个体也减少了 54％。这种实质性的差异主要源于产生的雄性总数的减少。此外研究者们还有一项重要发现：新产生的 36 只蜂王全部来自 3 个对照组蜂群。

对照组新生蜂王的巨大差异并不是意料之外的，但杀虫剂组所有的蜂群都没能繁殖出蜂王，这一点令人担忧，因为蜂王是次年新蜂群发展的必要条件。

研究中观察到的蜂群生长和繁育受到 sulfoxaflor 的影响，类似于新烟碱类杀虫剂研究中的结果，毕竟这两种杀虫剂的作用原理，是通过与相同的神经递质受体结合。但是，使用新烟碱类杀虫剂环境下的蜂群，所受影响似乎是由于花粉觅食受阻，导致幼虫的营养有限。该研究中作者没有发现 sulfoxaflor 的使用导致觅食性能显着下降的证据。

不可否认的是，蜂群生长率下降的时间表明：早期的慢性亚致死应激，导致蜂群繁殖的大幅减少。

喂食糖水可靠吗？

杀虫剂的影响当然也依赖于昆虫以何种方式接触到杀虫剂，这与使用时是通过喷洒、土壤灌溉还是种子处理相关。喷雾可导致相对高水平的持续接触；种子处理可导致通过花蜜和花粉中的残留物进行低水平、慢性的接触。

图片来源：Nigel Raine

该研究的喂食糖水，即模拟了大黄蜂在喷洒杀虫剂后从作物花中摄取花蜜，这也是目前杀虫剂的最常见使用方式。

喂食糖水的模拟，遗漏了大黄蜂与植物组织接触或食用作物花粉的情况，这些也会让大黄蜂接触到 sulfoxaflor；另一方面，大黄蜂也不会只在喷洒了杀虫剂的作物上觅食。如果将 sulfoxaflor 用作土壤灌溉或种子处理（这两种使用方式的趋势正在见长），大黄蜂接触杀虫剂的原因可能会有所不同。

作物花蜜和花粉中的 sulfoxaflor 浓度的数据也需要进一步充实，以准确评估使用 sulfoxaflor 的影响。

尽管如此，Siviter 他们的努力，让 sulfoxaflor 对大黄蜂的影响研究迈出了宝贵的第一步。未来的讨论必须超越新烟碱类和亚砜亚胺类杀虫剂的比较范畴，因为其他类型的内吸性杀虫剂（如丁烯酸内酯和氨茴酸二酰胺）也在农业上广泛使用。确定哪些类别杀虫剂对授粉益虫的潜在风险最小，是现阶段至关重要的目标。

考虑到 20,000 种活体蜂种之间，生理、行为和生态存在显着差异，这些差异，特别是物种的群体社会性质，可能会影响它们对杀虫剂的敏感性。例如，相对于拥有大量工蜂的蜂群，低浓度的杀虫剂使用可能对单独行动的蜜蜂产生更大的影响。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0430-6

参考文献：

1. Vanbergen, A. J. & the Insect Pollinators Initiative. Front. Ecol. Environ. 11, 251–259 (2013).

2. Rundlöf, M. et al. Nature 521, 77–80 (2015).

3. Gill, R. J., Ramos-Rodriguez, O. & Raine, N. E. Nature 491, 105–108 (2012).

4. Stanley, D. A. et al. Nature 528, 548–550 (2015).

5. Baron, G. L., Jansen, V. A. A., Brown, M. J. F. & Raine, N. E. Nature Ecol. Evol. 1, 1308–1316 (2017).

6. Ellis, C., Park, K. J., Whitehorn, P., David, A. & Goulson, D. Environ. Sci. Technol. 51, 1727–1732 (2017).

7. Tsvetkov, N. et al. Science 356, 1395–1397 (2017).

更多论文解读及推荐，点击👉关注领研网论文频道。