2016年11月30日

殺蟲劑如何毒害蜜蜂 幼蟲進而影響生存?

作者/彭繹栴(臺灣大學昆蟲學系碩士班畢業,大學開始投入蜜蜂相關的研究,希望能有對生物及環境更友善的世界。)、楊恩誠(臺灣大學昆蟲學系教授.主要研究興趣為昆蟲神經生理與行為學,2007年開始投入研究非致死劑量的農藥對蜜蜂個體與族群的影響.)

蜂群衰竭失調症候群
農業殺蟲藥劑的初衷是針對害蟲,然而,這樣的使用卻也會影響到益蟲——授粉者。在全球農業生產中,昆蟲授粉佔有很重要的一部分,其中又以蜜蜂對農業以及全球生態系統影響最深。在絕大部分需要昆蟲授粉的作物中,蜜蜂約佔了全部的80%。近幾年來,大量昆蟲授粉者的消失已經造成全球生態系統以及農業產品難以估計的損失。歐洲、北美洲等地區出現了成蜂突然大量消失的現象,蜂箱周圍只發現少數成蜂的屍體,推測是蜜蜂外出採集後,因一些因素造成無法歸巢,死於野外,此現象稱為蜂群衰竭失調症候群(Colony collapse disorder, CCD)。

蜜蜂消失之可能原因
蜂群衰竭失調症候群事件, 現今被認為是多個因素綜合影響所造成。在眾多原因之中,農藥一直被認為是主因之一。由於蜜蜂天然棲地被砍伐,蜜蜂增加到農業用地的採集,而現代農藥逐漸依賴於化學物質做農地雜草、菌類、節肢動物害蟲之防治,進而使前來採集的蜜蜂暴露於這些化學物質之下。而系統性殺蟲劑的大量使用被認為是造成蜜蜂消失的直接原因,如益達胺(imidacloprid)這類新型的類尼古丁殺蟲劑(neonicotinoid)。類尼古丁殺蟲劑為神經毒殺蟲劑,會結合昆蟲菸鹼酸乙醯膽鹼接受器(nicotinic acetylcholine receptor, nAChR),當進入昆蟲體內會使神經系統過度興奮,造成麻痺而死(圖一)。

圖一:神經毒益達胺會結合上昆蟲的菸鹼酸乙醯膽鹼接受器,使得接受器持續打開,神經系統過度興奮,造成麻痺而死。

自1994 年以來,蜜蜂取食向日葵花蜜造成其不正常的行為日趨明顯,蜜蜂無法返巢導致蜂群的衰弱及蜂產品的減少,可能是因為經益達胺處理後的向日葵種子(Gaucho® seed)被大量使用,益達胺由循環系統擴散至植物各部位,殺害前來取食植物的昆蟲。向日葵種子事件讓益達胺對蜜蜂的影響受到重視,益達胺對於蜜蜂的半數致死量(median lethal dosage, LD50)及半致死濃度(median lethal concentration, LC50)也因此開始被廣為研究。益達胺對蜜蜂有很高的口服毒性,觀察顯示對單隻蜜蜂的 LD50 為3.7~102 ng 之間,而口服 LC50 為 140-1570 ppb(微克/ 公斤,μg/kg); 接觸半致死劑量為24 ng。至於益達胺對幼蟲的影響,先前研究指出,當蜂巢中有高劑量殺蟲劑的殘留,會延遲羽化的日期,且壽命會比正常蜜蜂短,存活率也較低;而壽命較短的蜜蜂會有提前轉變成外勤蜂的現象,減少了內勤蜂的比例,這對蜂群大小及發育能力造成很大的影響。因此,益達胺的使用越來越為全球所關注。

在一般毒性指示中,常用半數致死量及半致死濃度為殺蟲劑作為代表,但事實上,在野外,蜜蜂並不會接觸到如此高劑量的農藥殘留,因為蜜蜂是社會性昆蟲,會將在外採集的食物帶回巢中育幼及儲存,若是自然環境中有微量農藥的殘留,除了對成蜂的直接影響,還會造成蜂巢內毒物的累積,由此可知,在研究蜜蜂中毒時,亞致死劑量的益達胺對蜜蜂的影響也需要列入考慮。

益達胺對蜜蜂幼蟲影響
有鑑於此,臺灣大學昆蟲學系神經生物研究室——楊恩誠教授的實驗團隊把研究焦點放在亞致死劑量益達胺對蜜蜂幼蟲期的影響。國外研究顯示,在自然環境中,土壤、花蜜和花粉內所含的益達胺殘留濃度約在10ppb 以下,此為蜜蜂在外採集時可能接觸到的濃度。推測工蜂採集食物回巢餵食幼蟲,將微量的益達胺餵給幼蟲,實驗以此模擬在野外中蜜蜂幼蟲可能遭受的慢性中毒。

在初步的行為研究中, 顯示100ppb 以上的益達胺濃度對幼蟲的封蓋、化蛹及羽化率皆無顯著影響,但外勤蜂從外取食花蜜、花粉回巢儲存,育幼蜂供應下咽頭腺分泌的水狀物加上花粉及蜂蜜餵食幼蟲,若是帶回的蜂糧含有農藥殘留,於蜜蜂幼蟲時期餵食益達胺,會造成蜜蜂羽化後學習能力下降,對身體造成影響。當餵食幼蟲亞致死濃度(10、100 ppb)的益達胺水溶液雖然不會影響其封蓋、化蛹以及羽化率,卻會使羽化後工蜂的嗅覺學習能力明顯降低。因此,從此得知亞致死劑量的益達胺對於蜜蜂幼蟲即有影響,縱使幼蟲可以正常的長大,但是其成蟲之後的嗅覺學習記憶能力卻受損了,而蜜蜂幼蟲受到益達胺的影響之濃度可以小到10 ppb。

有了益達胺影響蜜蜂的行為證據後,另外一個關鍵的問題:此神經毒的農藥到底是影響到蜜蜂腦部的哪個部位?......【更詳細的內容請見科學月刊第564期】

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