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Bienenschutz für künftige Generationen

Neuer Fokus für Bienenprüfungen

Wer Pflanzenschutzmittel erforscht und auf den Markt bringt, muss strenge Regeln befolgen. Auch die Bayer-Experten müssen sicherstellen, dass ihre Produkte bei korrekter Anwendung unbedenklich für Bienen sind. In ihren Tests nehmen sie darüber hinaus die jüngere Generation unter die Lupe: Honigbienenlarven. In Zukunft sollen sowohl im Labor als auch auf dem Feld weitere Test durchgeführt werden, um Methoden für Hummeln und Wildbienen zu entwickeln.


Neuer Fokus für Bienenprüfungen

Auf einen Blick

// Bayer-Experten testen Pflanzenschutzmittel bereits an Honigbienenlarven, um die Anweisungen zur sicheren Anwendung der Produkte auf dem Feld zu optimieren.

// Vorgeschriebene, standardisierte Testabläufe machen die Untersuchungen in unterschiedlichen Laboren vergleichbar.

// Die Forscher entwickeln außerdem neue Testmethoden für Wildbienen und Hummeln.


Landwirte profitieren sehr von der Bestäubungsleistung der Honigbienen. Doch sie müssen ihre Kulturpflanzen auch vor Unkräutern, Pilzkrankheiten und Schadinsekten schützen. Pflanzenschutzmittel sind daher in der Landwirtschaft unverzichtbar. Allerdings sollen solche Produkte so spezifisch wie möglich sein, um zu gewährleisten, dass sie sicher für die Umwelt sind, insbesondere für nützliche Organismen, und dennoch Schädlinge kontrollieren – eine Herausforderung für die Pflanzenschutzforscher. Für die Zulassung neuer Pflanzenschutzmittel gelten bereits strenge Regeln: Die spezifische Anwendung jedes Produkts muss sicher für Honigbienen sein – und die Standards werden stetig erhöht. „Um die sich immer wieder ändernden Anforderungen zu erfüllen, entwickeln wir in Zusammenarbeit mit internationalen Experten neue Verfahren, mit denen sich die Unbedenklichkeit von Pflanzenschutzmitteln prüfen lässt“, sagt Dr. Maria Teresa Almanza, Leiterin der Bee Testing and Risk Assessment Group of Environmental Safety bei Bayer. Gemeinsam mit ihrem Team untersucht die Entomologin, wie empfindlich Bienen auf Pflanzenschutzmittel reagieren.

Tests bei erwachsenen Honigbienen sind für die Markteinführung von Pflanzenschutzmitteln in der Europäischen Union und vielen anderen Teilen der Welt schon seit langer Zeit Pflicht. Doch wie sich diese Mittel auf die Bienenbrut – insbesondere die Larven – auswirken, ist weniger bekannt. Später wurde dieser Aspekt auch von Wissenschaftlern und regulatorischen Instanzen aufgegriffen. „Es gibt Fälle, wo der Test an erwachsenen Bienen alleine nicht alle relevanten ökotoxikologischen Eigenschaften der Substanz abdecken würde“, erklärt Dr. Almanza.

Deswegen prüfen Bienenexperten von Bayer gemeinsam mit internationalen Experten seit 2006 neue Verfahren im Labor, bei denen sie die Bienenlarven direkt mit den Wirkstoffen in Kontakt bringen. „Der Larventest ergänzt die sogenannten First-Tier-Tests, die unter standardisierten Bedingungen im Labor durchgeführt werden und darauf abzielen, Informationen über die intrinsische Toxizität der Testsubstanzen zu gewinnen“, sagt Bienenlaborleiter Dr. David Gladbach. Wie solche Versuche genau ablaufen, prüfen im Vorfeld mehrere Institutionen: In diesen sogenannten Ringtests arbeiten meist verschiedene Labore aus Industrie und Forschung zusammen. Aus den finalen Ergebnissen kann dann eine offizielle Richtlinie entstehen, mit dem Hauptziel, solide und reproduzierbare Daten zu gewinnen.
 

„Wir untersuchen stetig neue Testverfahren, um sicherzugehen, dass der Schutz der Bienen gemäß neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen erfolgt.“

Dr Maria Teresa Almanza

Dr Maria Teresa Almanza
Leiterin der Bee Testing and Risk Assessment Group of Environmental Safety bei Bayer

„Wir wollen reproduzierbare Tests entwickeln, um vergleichbare Ergebnisse zu gewinnen.“

Dr David Gladbach

Dr. David Gladbach
Leiter Bienenlabor

Im Jahr 2013 wurde nach sechs Jahren Entwicklungsforschung der akute Larventest von der internationalen Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung, kurz OECD, als sogenannte „Testrichtlinie 237“ herausgegeben. Zusätzlich zu der akuten Exposition, die in der OECD 237 beschrieben wird, gibt es auch einen chronischen Larventest, für den ein OECD-Leitfaden kürzlich diskutiert wurden. „In Europa und in den USA gehört der akute Larventest bereits zu den aktuellen Anforderungen für die Zulassung vieler Pflanzenschutzmittel. Der chronische Larventest soll in den USA in naher Zukunft verpflichtend werden“, sagt Dr. Almanza. Bei diesem Versuchsaufbau werden die Bienenlarven in allen frühen Entwicklungsstadien der Testsubstanz über mehrere Tage ausgesetzt.

Aufbau und Ablauf des Larventests sind präzise vorgegeben: In einem Durchlauf untersuchen die Forscher mindestens 36 Larven von mindestens drei Königinnen. Parallel dazu gibt es eine Kontrollgruppe mit Bienenlarven, die zum direkten Vergleich nicht mit der Testsubstanz behandelt wird. Auch die Temperatur während des Tests ist mit 35 Grad Celsius genau vorgegeben. Für die strengen Regeln gibt es einen guten Grund: „Nur wenn die standardisierten Rahmenbedingungen eingehalten werden, sind die Testergebnisse im Labor – und vor allem zwischen verschiedenen Laboren vergleichbar“, erklärt Dr. Gladbach

Vor der Studie sind die Eier in ihren Zellen innerhalb der Waben des Bienenstocks, wo sie bleiben, bis daraus in einem bestimmten Zeitraum Larven schlüpfen. „Zwischen dem Schlupf der jüngsten und der ältesten Larve, die getestet werden, dürfen nicht mehr als 30 Stunden liegen, um den Altersunterschied zu minimieren“, so der Forscher. Die Nahrungsration des Bienennachwuchses ist ebenfalls exakt festgelegt und dem jeweiligen Entwicklungszustand angepasst: Das Futter besteht aus einer Mischung aus Gelée Royale, Hefeextrakt und den Zuckern Glucose und Fructose. Im Labor füttern die Wissenschaftler den Bienennachwuchs genau nach Plan und nehmen die jungen Insekten unter die Lupe: „Vier Tage alte Larven bekommen über das Futter eine geringe Menge der Testsubstanz verabreicht. Die Dosierung hängt auch davon ab, wie die adulten Bienen im Vorfeld das Wirkmittel vertragen haben“, erklärt Dr. Gladbach. An den folgenden Tagen bekommen die Larven beim akuten Test ihr Futter wieder ohne Testsubstanz – und die Forscher zählen, wie viele sich trotz der Fütterung mit dem Wirkstoff fertig entwickelt haben.

 

Bee larvae
Incubator

Die Bienenlarven werden bei 35 Grad Celsius in einem befassen. Brutschrank gehalten. Pro Versuch werden mindestens 36 einzelne Larven getestet.

Die Honigbiene ist die am besten erforschte Bienenart. Allerdings lassen sich Erkenntnisse über die Sensibilität gegenüber einigen Substanzen nicht immer einfach auf andere Bienenarten wie Hummeln oder Wildbienen übertragen. „Wir untersuchen derzeit neue Testverfahren, um sicherzugehen, dass wir diese wichtigen Bestäuber ebenfalls nach wissenschaftlich fundierten Ansätzen schützen“, sagt Dr. Almanza. „Besonders Hummeln werden beispielsweise als kommerzielle Bestäuber in Gewächshäusern eingesetzt. Wie diese nützlichen Insekten unbeschadet bleiben, ist für die Landwirte sehr wichtig zu wissen.“ Diese Arten zeigen ein anderes Nist- und Futterverhalten und unterscheiden sich auch in ihrer Biologie. Solitärbienen etwa bilden, wie es ihr Name bereits verrät, keine Kolonien wie Honigbienen oder Hummeln. Hier füttert ein Weibchen alleine ihre gesamte Brut.

„Wir müssen die unterschiedliche Biologie von Hummeln und Wildbienen berücksichtigen und geeignete Methoden entwickeln, um die bestmöglichen Testbedingungen für diese Insekten zu schaffen“, sagt Dr. Gladbach.

Dafür arbeiten die Bayer-Experten im Labor und auf dem Feld. Gemeinsam mit externen Spezialisten gehören sie Arbeitsgruppen der OECD und der ICPPR (International Commission for Plant-Pollinator Relationships) an. Eine Herausforderung für neue Testversuche: geeignete Bedingungen schaffen. „Die Labor- und Feldsituationen sollten korrekt aufgebaut werden, um im Test ausmachen zu können, welche Effekte mit der Substanz zusammenhängen“, erklärt Dr. Gladbach. Einen Anfang für die Wildbienenprüfungen haben die Forscher bereits gewagt: Im Labor und in Halbfreilandstudien führen sie erste Versuche mit Hummeln und repräsentativen Solitärbienenarten durch. Ziel ist es, gültige Methoden festzulegen, bevor die Produkte standardisiert getestet werden können. Das braucht Zeit, wie sich anhand der Tests mit Honigbienenlarven zeigt. Bienenarten sind nicht gleich – die Sicherheit von Pflanzenschutzmitteln für verschiedene Arten in unterschiedlichen Entwicklungsstadien sicherzustellen, ist aber eine wichtige Voraussetzung für nachhaltige Landwirtschaft.

 
Beekeeper

Die Experten bei Bayer müssen sicherstellen, dass ihre Produkte bei korrekter Anwendung sicher für Bienen sind. Deshalb führen sie auch Studien an der jüngeren Generation dieser Insekten durch: den Honigbienenlarven.


Fazit

Pflanzenschutzmittel können für erwachsene Honigbienen eine niedrige intrinsische Toxizität haben, für ihre Brut aber möglicherweise schädlicher sein.

Bayer-Forscher testen Pflanzenschutzmittel deshalb bereits an Bienenlarven. Bayer unterstützt außerdem die Entwicklung neuer Studienarten, die sich mit Hummeln und Solitärbienen Die Bienenlarven werden bei 35 Grad Celsius in einem befassen.


 
Infographic

Tests für gesunde Bestäuber
Damit ein Pflanzenschutzmittel zugelassen wird, muss es eine Reihe von Tests durchlaufen. Dieser vereinfachte Ablauf (oben) zeigt die verschiedenen Testphasen. Erst wenn die Substanz in Labor- und teilweise auch in Freilandprüfungen genauestens untersucht wurde, wird sie als „bienenungefährlich“ ausgewiesen. Produkte, bei denen eine intrinsische Toxizität festgestellt wurde, dürfen nur unter genau festgelegten Bedingungen eingesetzt werden – zum Beispiel dürfen sie nicht auf blühenden Pflanzen ausgebracht werden.




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