Variation in bumble bee sensitivity to pesticides across intraspecific, exposure and dietary contexts
Laen...
Kuupäev
2026
Kättesaadavus
Autorid
Ajakirja pealkiri
Ajakirja ISSN
Köite pealkiri
Kirjastaja
Estonian University of Life Sciences
Abstrakt
ABSTRACT. Pollinators are increasingly exposed to multiple agricultural stressors, with pesticides considered among the most important. Yet current pesticide risk assessments often overlook intraspecific variation, pesticide interactions, toxicokinetic processes, and nutritional context. This doctoral thesis investigated how these factors influence pesticide responses in the bumble bee (Bombus terrestris). Controlled laboratory experiments assessed pesticide effects across life stages, exposure routes, and nutritional conditions using toxicokinetic, developmental, and physiological analyses.
OECD-based laboratory protocols were adapted to account for bumble bee biology and extended to the testing of males and queens. Comparisons among workers, males, and queens revealed substantial differences in pesticide sensitivity that could not be explained solely by body size, indicating physiological variation in susceptibility.Comparative analyses showed that pesticide clearance and toxicity varied among castes, compounds, and exposure routes. In several cases, toxicity continued to increase despite declining residue levels, indicating delayed toxicodynamic effects relative to pesticide elimination. Interactions between sulfoxaflor and azoxystrobin were highly context-dependent, ranging from largely additive to antagonistic depending on dose and exposure route. Larval exposure to sulfoxaflor altered development, growth, and adult traits, with responses strongly influenced by pollen diet. Multifloral pollen generally supported better larval performance, while sulfoxaflor effects varied among diets, showing that nutritional context can modify their direction and magnitude.
Current pesticide risk assessment frameworks underestimate the biological complexity of pollinator responses to chemical stress. This thesis shows that pesticide effects cannot be reliably predicted from chemical identity alone, but depend on exposure and the organism’s physiological, developmental, and nutritional state Mortality endpoints alone do not capture all pesticide effects, highlighting the need for complementary physiological and developmental endpoints. Risk assessment and pollinator protection would be improved by accounting for this complexity.
LÜHIKOKKUVÕTE. Tolmeldajad puutuvad põllumajandusmaastikes üha sagedamini kokku mitme samaaegse stressoriga. Pestitsiide peetakse neist üheks olulisemaks. Siiski ei arvesta pestitsiidide riskihindamine piisavalt liigisisest varieeruvust, pestitsiidide koostoimeid, toksikokineetilisi protsesse ega toitumiskonteksti. Doktoritöös uuriti nende tegurite mõju karukimalase (Bombus terrestris) pestitsiiditundlikkusele. Laborikatsetes hinnati pestitsiidide mõju töölistele, isastele, kimalasemadele ja vastsetele, arvestades kokkupuuteviise ja toitumistingimusi ning analüüsides toksikokineetilisi, arengulisi ja füsioloogilisi reaktsioone. OECD juhistel põhinevaid laboriprotokolle kohandati kimalaste bioloogiliste iseärasustega ning laiendati isaste ja kimalasemade testimiseks. Tööliste, isaste ja kimalasemade pestitsiiditundlikkus erines ning neid erinevusi ei saanud seletada üksnes keha suurusega. Analüüsid näitasid, et pestitsiidide organismist eemaldumine ja toksiline toime sõltusid kimalaspere liikmest, toimeainest ja kokkupuuteviisist. Mitmel juhul suurenes toksiline mõju ka pestitsiidijääkide vähenedes, mistõttu jääkide sisaldus ei pruugi peegeldada toksilise mõju ajalist kulgu. Sulfoksafloori ja asoksüstrobiini koostoimed varieerusid valdavalt aditiivsest antagonistlikuni sõltuvalt annusest ja kokkupuuteviisist. Mitme taimeliigi õietolmust koosnev dieet toetas vastsete arengut, kuid sulfoksafloori mõju varieerus dieetide vahel, näidates, et toitumistingimused võivad muuta pestitsiidi mõju suunda ja ulatust. Pestitsiidide riskihindamise raamistikud ei arvesta piisavalt bioloogilist varieeruvust ega pestitsiidide mõju muutvaid tegureid. Tulemused näitavad, et pestitsiidide mõju sõltub lisaks toimeainele kokkupuutest ning organismi füsioloogilisest, arengulisest ja toitumuslikust seisundist. Suremuse näitajad üksi ei kajasta kõiki pestitsiidide mõjusid, mistõttu on vaja arvestada ka füsioloogiliste ja arenguliste näitajatega. Bioloogilise keerukuse arvestamine parandaks riskihindamist ja toetaks tolmeldajate kaitset.
LÜHIKOKKUVÕTE. Tolmeldajad puutuvad põllumajandusmaastikes üha sagedamini kokku mitme samaaegse stressoriga. Pestitsiide peetakse neist üheks olulisemaks. Siiski ei arvesta pestitsiidide riskihindamine piisavalt liigisisest varieeruvust, pestitsiidide koostoimeid, toksikokineetilisi protsesse ega toitumiskonteksti. Doktoritöös uuriti nende tegurite mõju karukimalase (Bombus terrestris) pestitsiiditundlikkusele. Laborikatsetes hinnati pestitsiidide mõju töölistele, isastele, kimalasemadele ja vastsetele, arvestades kokkupuuteviise ja toitumistingimusi ning analüüsides toksikokineetilisi, arengulisi ja füsioloogilisi reaktsioone. OECD juhistel põhinevaid laboriprotokolle kohandati kimalaste bioloogiliste iseärasustega ning laiendati isaste ja kimalasemade testimiseks. Tööliste, isaste ja kimalasemade pestitsiiditundlikkus erines ning neid erinevusi ei saanud seletada üksnes keha suurusega. Analüüsid näitasid, et pestitsiidide organismist eemaldumine ja toksiline toime sõltusid kimalaspere liikmest, toimeainest ja kokkupuuteviisist. Mitmel juhul suurenes toksiline mõju ka pestitsiidijääkide vähenedes, mistõttu jääkide sisaldus ei pruugi peegeldada toksilise mõju ajalist kulgu. Sulfoksafloori ja asoksüstrobiini koostoimed varieerusid valdavalt aditiivsest antagonistlikuni sõltuvalt annusest ja kokkupuuteviisist. Mitme taimeliigi õietolmust koosnev dieet toetas vastsete arengut, kuid sulfoksafloori mõju varieerus dieetide vahel, näidates, et toitumistingimused võivad muuta pestitsiidi mõju suunda ja ulatust. Pestitsiidide riskihindamise raamistikud ei arvesta piisavalt bioloogilist varieeruvust ega pestitsiidide mõju muutvaid tegureid. Tulemused näitavad, et pestitsiidide mõju sõltub lisaks toimeainele kokkupuutest ning organismi füsioloogilisest, arengulisest ja toitumuslikust seisundist. Suremuse näitajad üksi ei kajasta kõiki pestitsiidide mõjusid, mistõttu on vaja arvestada ka füsioloogiliste ja arenguliste näitajatega. Bioloogilise keerukuse arvestamine parandaks riskihindamist ja toetaks tolmeldajate kaitset.
Kirjeldus
Doctoral Thesis in Agriculture.
Doktoritöö põllumajanduses.
Doktoritöö põllumajanduses.
Märksõnad
bumble bees, pesticide toxicity, interactions, respiratory physiology, development, dissertations