Frontiers in Environmental Science (Svenska)

bekämpningsmedel används alltmer över hela världen och samtidigt, bevisar att de har skadliga ekologiska effekter på den biologiska mångfalden hos organismer i jordbrukslandskap., Bekämpningsmedel uppfattas emellertid också som en starkt reglerad grupp av kemikalier när det gäller deras miljörisk. Syftet med detta forskningsämne är att ge en översikt över kunskapsläget när det gäller icke-måleffekter av bekämpningsmedel och att identifiera kunskapsluckor. Vi samlade totalt 14 papper skrivna av 61 författare, varav åtta är ursprungliga forskningspapper och sex är recensioner. Många papper behandlade effekterna av herbicider och insekticider. Effekter av glyfosat och neonikotinoider behandlades för olika grupper av organismer., Men även fungicider samt rodenticider var i fokus för forskare och vissa behandlade mer än en bekämpningsmedel klass. Flera dokument innehöll uttryckligen rekommendationer om ändringar av nuvarande riskbedömningsmetoder som krävs för reglering av bekämpningsmedel.

verkningsmekanismen för glyfosatbaserade herbicider är fortfarande inte helt förstådd. Gomes et al. testad glyfosatberoende hämning av fotosyntes i vide. Författarna visade att glyfosat främjar förändringar i den fotosyntetiska apparaten som leder till minskad fotokemi., För första gången presenterades sammankopplande effekter på shikimate pathway, fotosyntetisk process och oxidativa händelser i växter. Denna forskning dokumenterade att glyfosat inducerar en serie sammankopplade händelser som leder till minskad fotosyntetisk aktivitet i pilplantor och indikerar hur glyfosattolerans i växter kan utvecklas genom aktivering av antioxidantsystem.

Herbiciddrifteffekter i fältmarginal Växtgemenskapen har hittills inte studerats tillräckligt. I en fält rättegång Nelemans et al., undersökta effekter av en herbicid (metsulfuron-metyl) på sådda växtgrupper. Herbicidavdriften påverkade biomassaproduktion, växttäckning och fröspiring av flera växtarter. Studien innebär att spraydrift leder till förändringar i artsammansättningar och succession i vegetation i off-crop-områden intill åkerfält.

herbicider kan inte bara påverka off-field växter utan även jord mikroorganismer som studerats av Aristilde et al., Deras resultat visar att glyfosat förändrade metabolitnivåer i biosyntetiska vägen för aromatiska aminosyror i jordbakterien Pseudomonas. Den största hämningen hittades för tryptofan, en viktig föregångare till sekundära metaboliter. Författarna drar slutsatsen att den glyfosatinducerade specifika störningen av de novo biosyntes av aromatiska aminosyror tillsammans med omfattande metaboliska störningar var ansvarig för de observerade dosberoende negativa effekterna., Deras resultat tyder på att rhizosfäriska bakterier kan vara mindre mottagliga för glyfosat effekter på grund av den höga kolmiljön i rhizosfären med relativt högre koncentration av aminosyror och sockerarter i förhållande till bulkjordar.

det anses sällan att amfibiearter som migrerar genom åkerfält kan utsättas för bekämpningsmedel. Berger et al. utvärderade regionala migrationsmönster och glyfosattillämpningar i det tyska jordbruket över 20 år., Resultaten visar att den största ökningen i tidsmässigt sammanträffande med glyfosat program för både vuxna och ungdomar i Stor crested vattensalamander (Triturus cristatus) och Fire-bellied toad (Bombina bombina). Författarna kräver att riskbedömningen av bekämpningsmedel bör börja överväga potentiell amfibiexponering och inkludera resulterande effekter i det föreskrivande förfarandet.

interaktiva effekter mellan glyfosatbaserade herbicider och miljöparametrar studerades av Baier et al., Resultaten av detta laboratorieexperiment visade att ägg av vanliga paddor (Bufo bufo) var mer känsliga för herbicider än tadpoles. Interaktion mellan herbicidkoncentrationer och temperatur resulterade i mer uttalade glyfosateffekter vid lägre temperaturer. Detta är anmärkningsvärt eftersom ekotoxikologiska studier för lagstadgad riskbedömning inte utvärderar temperaturen som en co-stressor och därför kan den faktiska risken underskattas.

i sitt bidrag granskade Gomes och Juneau hur variationer i klimatförhållanden påverkar herbicidtoxicitet hos alger och cyanobakterier., De visar att svar på interaktioner mellan ljus, temperatur och herbicider är artspecifika, vilket gör det svårt att fastställa en enda modell för hur klimatförändringar kommer att påverka herbicidtoxicitet för vattenalger. Författarna kräver också att miljöparametrar inkluderas vid bedömning av risken för bekämpningsmedel.

i sin mini-översyn Stoner visar att nuvarande neonicotinoid riskbedömning inte på lämpligt sätt ta itu med skillnader mellan honungsbin (Apis mellifera) och humlor (Bombus spp.)., Eftersom bumble bee queens är ensamma under en tid och foder för pollen och nektar själva, är deras bekämpningsmedel exponering högre än för honungsbi drottningar, där arbetare bin ger mat och är därför potentiellt utsatta för bekämpningsmedel. Ytterligare forskning som fokuserar på kritiska perioder i en humlebidrottningens liv och risken för exponering för bekämpningsmedel och relaterade effekter krävs.

neonikotinoider och deras effekter på fjärilar, inklusive även subletala endpoints, behandlades i en systematisk granskning av Mulé et al., Insekticiderna orsakar negativa effekter som minskad överlevnad, utfodringsavbrott och förändring av ovipositionsbeteende. Papperet belyser att det har varit omöjligt att bestämma vilken fjärilsart som är den mest känsliga hittills.

insekticidernas inverkan på vattenmiljöer granskades av Sánchez-Bayo et al. Papperet visar en utbredd vattenförorening av neonikotinoider och identifierar de samhällen som är mest utsatta., Kunskapsluckorna beror på svårigheter att få fram långsiktiga experimentella data om effekter på enskilda organismer för påverkan på populationer och ekosystem.

enkla och kombinerade effekter av insekts-och fungicidutsädesförband och efterföljande herbicidanvändning på jordbiota och processer studerades av van Hoesel et al. Fröförband på vintervete minskade signifikant ytaktiviteten hos daggmaskar utan skillnad om insekticider eller fungicider användes., Författarna drar slutsatsen att interaktiva effekter på jord biota och processer av olika systemiska bekämpningsmedel klasser bör få mer uppmärksamhet.

även om jordbruket dominerar en stor del av Europas landskap, finns det ingen information om bat-aktivitet i olika grödor och exponering kan därför inte hanteras på lämpligt sätt. Stahlschmidt et al. undersökte födosökningsverksamhet fladdermöss i ett jordbrukslandskap i Tyskland. I 300 ackumulerade provtagningskvällar registrerades totalt 14 bat-arter., De höga bat-aktivitetsnivåerna över grödor, relaterade bekämpningsmedel och tillgången på bytesinsekter gör det sannolikt att fladdermöss exponeras via kosten. Fladdermöss och deras exponering mot bekämpningsmedel beaktas för närvarande inte i EU: s förordning om bekämpningsmedel.

en ofta ignorerad aspekt togs upp av Topping och Elmeros: exponeringen av däggdjurs rovdjur för antikoagulerande rodenticider undersöktes med hjälp av en spatio-temporal modell som stöddes av en experimentell studie., Papperet tyder på att föraren av hög antikoagulant rodenticider incidens i icke-mål små däggdjur rovdjur sannolikt kommer att vara relaterade till användningsmönster.

I sin recension Römbke et al. sammanfattade ekotoxikologiska effekter av bekämpningsmedel på enchytraeider (Oligochaeta) i agroecosystems. På grund av deras nära kontakt med jorden pore vatten, en hög intag hastighet och en tunn nagelband, de visar en hög känslighet för ett brett spektrum av bekämpningsmedel., Författarna rekommenderar användning av enchytraeider i riskbedömningar för bekämpningsmedel på grund av deras mångfald, funktionell betydelse och enkel användning i standardiserade tester.

I sin recension, Ittner et al. uppmärksamma vattenlevande svampar som en bortsedd trofisk nivå, som hittills inte tagits upp i den lagstadgade riskbedömningen för vattenlevande organismer. Sötvattensvampar är en mångsidig grupp och uppfyller viktiga funktioner i livsmedels web dynamiken i ytvatten ekosystem., Författarna drar slutsatsen att utveckling och standardisering av olika svampar bioassays behövs för att effektivt skydda mat-banor i akvatiska ekosystem.

tillsammans är vi tacksamma mot alla bidragsgivare för att presentera en sådan mängd olika aspekter på olika komplexitetsnivåer från fysiologi till ekosystemfunktion. Det blev också tydligt att vi använder enorma mängder bekämpningsmedel som når olika delar av ekosystemen i jordbrukslandskapet med liten kunskap om deras icke-måleffekter., Till följd av detta har dramatiska nedgångar i biologisk mångfald hos insekter, fåglar och andra organismer relaterats till förorening av bekämpningsmedel (Geiger et al., 2010; Beketov m.fl., 2013; Sánchez-Bayo och Wyckhuys, 2019). Detta bör göra oss uppmärksamma på att radikalt utmana och fullständigt omarbeta de nuvarande förfarandena för miljöriskbedömningar av bekämpningsmedel, eftersom de uppenbarligen är otillräckliga för att skydda ekosystemens biologiska mångfald och integritet.,f återstående kunskapsluckor, bland dem är (inte uttömmande):

• effekter av tillsatser och ytaktiva ämnen i bekämpningsmedel i stället för aktiva ingredienser

• effekter på realistiska fältpopulationer och samhällen snarare än singe speciesstudier

• effekter av mer än en bekämpningsmedel som härrör från tankblandningar och verkliga applikationssekvenser

• överföring och äldre effekter

• effekter på jordbruksfält och närliggande ekosystem (e.,• interaktioner med miljöstressorer som organismisk konkurrens, abiotiska faktorer (temperatur, fukt), jordtyper (humusinnehåll) och klimatförändringar

Sammanfattningsvis bör prioriteringarna för framtida arbete med bekämpningsmedel och deras effekter inriktas på att undersöka eller simulera realistiska fältsituationer, dvs. flera tillämpningar av bekämpningsmedel under växtsäsongen, inklusive deras tidsmässiga och rumsliga interaktioner med fauna och flora.,

Författarbidrag

alla listade författare har gjort ett betydande, direkt och intellektuellt bidrag till arbetet och godkänt det för publicering.

intressekonflikt uttalande

författarna förklarar att forskningen genomfördes i avsaknad av kommersiella eller finansiella relationer som kan tolkas som en potentiell intressekonflikt.