Kombinierte Wirkungen von Pestiziden und elektromagnetischen Feldern auf Honigbienen: Mehrfachstress-Exposition.

In vielen Ländern wird über den Rückgang von Honigbienen und Bestäubern im Allgemeinen berichtet. Dies ist besorgniserregend, da es Ausdruck eines allgemeinen Verlusts der biologischen Vielfalt ist. Viele Studien haben sich mit den Ursachen des Rückgangs der Bestäuber befasst und sind zum Schluss gekommen, dass in den meisten Fällen die Auswirkungen einer Multi-Stress-Belastung am wahrscheinlichsten sind.

Daher wurden schlechte Ernährung und Hunger, Krankheiten, Milben, Lebensraumverlust und -fragmentierung, Kontamination durch Pestizide und andere Schadstoffe sowie elektromagnetische Felder als mögliche Ursachen für den allgemeinen Bienenrückgang und das Phänomen des sogenannten Bienensterbens (Colony Collapse Disorder – CCD) genannt. Subletale und langfristige Wirkungen können zusammenwirken und unvorhersehbare Folgen haben, da eine chronische Exposition gegenüber negativen Stressfaktoren die Bienenvölker allmählich schwächt, ihre Leistung verringert, die Fruchtbarkeit der Königinnen schrittweise reduziert und die Fähigkeit der Arbeiterinnen zum Lernen und zur Futtersuche verändert. Gestresste Bienen sind anfälliger für die Entwicklung von Krankheiten und sind weniger widerstandsfähig gegen äußere Einflüsse, was einen Kaskadeneffekt auslösen kann.

In dieser Studie wurden die kombinierten Auswirkungen von zwei möglichen Stressquellen für Bienen, nämlich Pestiziden und niederfrequenten elektromagnetischen Feldern (EMF), im Freiland analysiert. Es wurden drei Versuchsstandorte ausgewählt, mit 4 Bienenstöcken pro Standort: ein Kontrollstandort fernab von direkten anthropogenen Stressquellen, ein Pestizidstress-Standort und ein Multistress-Standort, bei dem zur Pestizidexposition ein EMF hinzukam, das von einer Hochspannungsleitung stammte. Die Standorte für Pestizid- und Multistress-Exposition befanden sich in einem Obstbaubetrieb der Universität Mailand, der Kontrollstandort 15 km entfernt in ländlicher Umgebung. Entlang einer Seite dieses Betriebes verläuft eine 220-kV-Hochspannungsleitung, unterhalb welcher Bienenstöcke aufgestellt wurden. Die Mengen an Pestizidrückständen wurden nicht erfasst, jedoch wurden bei beiden Expositionsstandorten die gleichen Insektizide und Fungizide versprüht.

Insgesamt 12 Versuchsbeuten (Bienenstöcke) wurden ein Jahr lang (von April 2017 bis April 2018) wöchentlich bezüglich des Überlebens der Bienenvölker, der Königinnenaktivität, der Honig- und Brutmenge, der Parasiten und Krankheitserreger sowie verschiedener Biomarker in jungen Arbeiterinnen und Puppen überwacht. Es wurden folgende Biomarker analysiert: bei ersteren Acetylcholinesterase (AChE), Katalase (CAT), Glutathion-S-Transferase (GST) und alkalische Phosphatase (ALP) sowie reaktive Sauerstoffspezies (ROS); und bei letzteren DNS-Fragmentierung (DNAFRAGM) und Lipidperoxidation (LPO). Die Fitness der Bienenstöcke wurde wöchentlich protokolliert, wie auch die Menge an Varroamilben. Bakterielle und Virusinfektionen sowie Biomarker wurden monatlich erhoben.

Die elektrische Feldstärke an den Bienenstöcken unterhalb der Hochspannungsleitung betrug etwa 1250 V/m. Die Magnetfeldstärke schwankt im Verlauf des Tages je nach Stromkonsum der Umliegenschaft, und betrug durchschnittlich etwa 1,5 μT.

Der Honigertrag war erstaunlicherweise an dem Standort mit Mehrfachbelastung am höchsten, an diesem Standort wurde jedoch auch anormales Verhalten der Königinnen beobachtet. Die Brutmenge war an beiden Expositionsstandorten (gleichermaßen) geringer als bei der Kontrolle, die Sterblichkeit der Arbeiterinnen jedoch höher. Von anfänglich je 4 Bienenstöcken des Versuchs überlebten 3 am Kontrollstandort, 4 am Pestizidstandort und nur 1 am Multi-Stress-Standort.

Bezüglich der gemessenen Biomarker wurden folgende Tendenzen beobachtet:
die Acetylcholinesterase-Aktivität in den Puppen war im Multistress-Standort im Vergleich zum Standort mit chemischem Stress und dem Kontrollstandort signifikant gehemmt.
Die CAT-Aktivität in den Puppen war am Standort mit chemischem Stress im Vergleich zu den Standorten mit Kontrolle und Mehrfachbelastung signifikant erhöht; die GST-Aktivität in den Puppen war am Standort mit chemischem Stress im Vergleich zu den Standorten mit Kontrolle und Mehrfachbelastung signifikant höher; der mittlere ROS-Gehalt in den Puppen war am Standort mit chemischem Stress im Vergleich zu den Standorten mit Kontrolle und Mehrfachbelastung signifikant höher; der Standort mit Mehrfachbelastung wies im Vergleich zu den Standorten mit Kontrolle und chemischem Stress einen durchschnittlich niedrigeren ROS-Gehalt auf; die DNAFRAGM-Werte in den Puppen waren am Kontrollstandort signifikant höher als am Standort mit chemischem Stress; der Standort mit Mehrfachstress lag dazwischen.

Die Forscher wollten am Multistress-Standort die kumulativen Auswirkungen von zwei verschiedenen Stressfaktoren bewerten: die Exposition gegenüber Pestiziden (wie beim Pestizidstress-Standort) und das Vorhandensein eines elektromagnetischen Feldes einer Hochspannungsleitung. Es ist bekannt, dass elektromagnetische Felder verschiedene biologische Wirkungen verursachen, wie oxidativen Stress, gentoxische Wirkungen und Störungen des Immunsystems, welche alle bei verschiedenen Tierarten beobachtet wurden.

Von den gemessenen Biomarkern her zu urteilen – da diese fast alle am Pestizid-Standort deutlich erhöht waren, am Multistress-Standort jedoch unauffällig – wäre anzunehmen, dass das Vorhandensein von elektromagnetischen Feldern (EMF) die Schädlichkeit der Pestizide mildert. Das Gegenteil wurde jedoch beobachtet, also erhöhte pathologische Anzeichen (Sterblichkeit der Arbeiterinnen, Infektionen usw.). Aus Laborforschung ist bekannt, dass niederfrequente EMF tatsächlich die Aktivität verschiedener Enzyme reduziert (z.B. AChE und CAT), andere jedoch überaktiviert (z.B. ALP).

Der Gesundheitszustand der Bienen war an dem Standort mit Multistress-Exposition  am schlechtesten. Hier hat nur ein Bienenvolk von den vier zu Beginn vorhandenen überlebt. An diesem Standort wurde ein komplexes Bild negativer Auswirkungen beobachtet, wie z. B. das Auftreten von Krankheiten (Amerikanische Faulbrut), eine höhere Sterblichkeit in den Unterkörben (wie am Pestizid-Stress-Standort), Verhaltensänderungen (Königinnenwechsel, übermäßige Honigeinlagerung) und biochemische Anomalien (höhere ALP-Aktivität am Ende der Saison). Die Gesamtergebnisse zeigen deutlich, dass die Multistressbedingungen biochemische, physiologische und Verhaltensänderungen hervorrufen konnten, die das Überleben der Bienenvölker ernsthaft gefährdeten. (AT)