Продукты защиты растений — фунгициды, гербициды и инсектициды — необходимы для защиты посевов от вредителей, болезней и сорняков. Однако новое исследование показывает, что эти химикаты могут существенно изменять поведение нецелевых организмов, таких как пчелы и рыбы, вызывая опасения относительно более широких экологических последствий. Исследователи из Гельмгольц-центра экологических исследований (UFZ) провели кросс-средовое исследование, анализирующее эти поведенческие изменения, результаты которого опубликованы в журнале Environment International, подчеркивая необходимость более комплексных оценок рисков для продуктов защиты растений.
Проблема с продуктами защиты растений
Хотя использование этих продуктов регулируется, нецелевые организмы неизбежно сталкиваются с ними, что может привести к вредным последствиям.
«Дикие пчелы и другие опылители могут контактировать с довольно высокими концентрациями вскоре после распыления. Но животные в водных средах также находятся в опасности», — объясняет биолог UFZ профессор Мартин фон Берген. «Дожди постепенно смывают продукты защиты растений в окружающие воды. Они просто не остаются там и не влияют только на ту область, где они были применены».
Исследовательская группа сосредоточилась на поведенческих изменениях как на индикаторах потенциального вреда, признавая, что эти продукты не всегда вызывают смерть, но все же могут негативно влиять на здоровье отдельных особей, динамику популяций и общую биоразнообразие.
Модельные организмы и подход к исследованию
Чтобы эффективно изучить эти эффекты, команда UFZ использовала модельные системы, представляющие наземные и водные среды обитания: медоносную пчелу (Apis mellifera ) для опылителей и данио-рерио (Danio rerio ) для водных животных. Этот подход позволил проводить контролируемые эксперименты, чтобы изолировать эффекты различных продуктов защиты растений.
«Конечно, продукты защиты растений не всегда оказывают летальное воздействие на нецелевые организмы. Однако, в зависимости от типа продукта, даже низкие концентрации могут повреждать их здоровье или нарушать их поведение таким образом, что это может негативно сказаться на отдельных особях, популяции и, в конечном итоге, на биоразнообразии экосистемы», — говорит Кассандра Утхофф, аспирант UFZ и ведущий автор исследования.
Исследователи подвергали эти модели воздействию концентраций продуктов защиты растений, которые встречаются в их естественных средах обитания, и тщательно документировали любые изменения в их поведении.
Обнаруженные поведенческие изменения
Результаты выявили значительные поведенческие нарушения как у пчел, так и у рыб.
Пчелы под воздействием
Медоносные пчелы, обработанные инсектицидами, демонстрировали снижение активности поиска пищи и изменение привычек переработки нектара. Фунгициды и гербициды, в свою очередь, приводили к менее интенсивной заботе о расплоде. Эти изменения могут ухудшать эффективность работы колонии и ценные услуги по опылению, предоставляемые пчелами.
«Такие поведенческие изменения, вызванные экологически значимыми концентрациями продуктов защиты растений, могут ухудшать производительность и поддержание колоний и, в конечном итоге, также их услуги по опылению», — говорит Утхофф.
Рыбы в загрязненных водах
Используя модель эмбриона данио-рерио, исследователи разработали метод скрининга, основанный на поведении, для тестирования химических веществ на предмет нейроактивных эффектов. Этот метод позволил быстро обнаруживать измененные процессы обучения и памяти. Интересно, что воздействие на эмбрионы рыб смеси инсектицидов, гербицидов и фунгицидов — которые обычно встречаются в небольших ручьях в Германии — вызывало отчетливые поведенческие изменения.
При низких концентрациях рыбы проявляли поведение, которое обычно вызывается только гербицидами. Однако при более высоких концентрациях это поведение сменялось поведением, похожим на то, что наблюдалось при воздействии фунгицидов.
«Работа также демонстрирует, что смеси совместно встречающихся продуктов защиты растений обладают способностью изменять поведение организмов при экологически значимых концентрациях», — говорит профессор Тамара Тал, экотоксиколог UFZ и соруководитель исследования.
Последствия для оценки рисков и биоразнообразия
Результаты свидетельствуют о том, что экологические последствия продуктов защиты растений могут быть более обширными, чем считалось ранее. Исследование подчеркивает необходимость более сложных оценок рисков, которые включают в себя комплексные поведенческие тесты, особенно при работе с низкими концентрациями химических веществ.
«Эффекты, которые мы смогли измерить в этих модельных организмах, позволяют предположить, что фактические экологические последствия продуктов защиты растений гораздо более обширны, чем предполагалось ранее», — говорит фон Берген.
Исследователи выступают за изменение подходов к регулированию, рекомендуя, чтобы приемлемые уровни воздействия определялись на основе совокупных рисков от смесей химических веществ, с которыми организмы обычно сталкиваются в окружающей среде. Интеграция более релевантных поведенческих тестов в основу оценки рисков имеет решающее значение для лучшей защиты нецелевых организмов и сохранения биоразнообразия в сельскохозяйственных ландшафтах.
