Universiteit Utrecht

Copernicus Institute

Bijensterfte en systemische insecticiden

Dr. Jeroen P. van der Sluijs

Copernicus Institute, Utrecht University

Middelburg, 25 september 2012

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

De wereldwijde achteruitgang van bestuivende insecten is een grote bedreiging voor de biodiversiteit

Oorzaken zijn ondermeer: nieuwe pesticiden, veranderend landgebruik en klimaatverandering http://www.alarmproject.net

Europees onderzoeksproject ALARM:

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

2011

2011

2006

2010

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Het belang van bestuivers• 90 belangrijke voedselgewassen (35% wereld

voedsel productie) heeft bestuivers nodig.• Voedingstoffen vit A/C/E, anti-oxidanten,lycopeen, foliumzuur: 90-100% van dierlijk-bestoven gewassen• Europa: 14,2 miljard Euro / jaar• 80% van alle bloeiende planten: dierlijke

bestuiving vereist voor voortplanting en evolutie

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Wereldwijd ca. 25000 bijensoorten

NL: ca. 350 waarvan 181 op rode lijst

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Gemiddelde wintersterfte 2009-10 Europa, Turkije en Israel (Van der Zee e.a., 2012; Coloss) http://dx.doi.org/10.3896/IBRA.1.51.1.12

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Oorzaken bijensterfteBijensterfte is samenspel van:• Monoculturen (te eenzijdig stuifmeelaanbod)• Verlies biodiversiteit (stuifmeeltekort +

eenzijdig)• Ziekteverwekkers (Varroa, virussen, Nosema)• Chronische blootstelling aan neonic-pesticiden

• Imkerpraktijken• Wereldmarkt van bijenkoninginnen• Klimaatverandering: watergebrek en

pollenseizoen

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Bijensterfte is multicausaal

PPP•Pollen•Pathogenen•Pesticiden

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Professor Shinzo Kagabu ontving van American Chemical Society de Internationale Onderzoeksprijs voor Agrochemie 2010 als erkenning voor zijn uitvinding van imidacloprid (IMI) en thiacloprid, waarmee het neonicotinoiden tijdperk van systemische gewasbescherming aanbrak.

(Tomizawa & Casida, 2010, DOI:10.1021/jf103856c)

Systemische insecticiden: revolutie in gewasbescherming

Systemisch = gewas neemt gif op in de sapstroom, maakt plant van binnen uit giftig

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Giftigheid van neonicotinen t.o.v. oude middelen

Pesticide ® GebruikLD50 

(ng/honingbij)Giftigheidsindex

t.o.v.  DDT

DDT Dinocide insecticide 27000 1

Amitraz Apivar insecticide / acaricide 12000 2

Coumaphos Perizin insecticide / acaricide 3000 9

Tau‐fluvalinate Apistan insecticide / acaricide 2000 13.5

Methiocarb Mesurol insecticide 230 117

Carbofuran Curater insecticide 160 169

‐cyhalothrin Karate insecticide 38 711

Deltamethrine Decis insecticide 10 2700

Thiamethoxam Cruise insecticide 5 5400

Fipronil Regent Insecticide 4.2 6475

Clothianidine Poncho Insecticide 4.0 6750

Imidacloprid Gaucho Insecticide 3.7 7297Toxicity of insecticides to honeybees compared to DDT. The final column expresses the toxicity relative to DDT. (Source: Bonmatin, 2009) http://www.bijensterfte.nl/images/Bonmatin-conclusions-sentinelle-gb-2009.pdf

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Mais gecoat met Gaucho (imidacloprid)

75 gram imidacloprid / ha mais100000 zaden per ha

0.00075 gram imidacloprid/zaad

3.7 nanogram is dodelijk voor een bij

202702 dodelijke doses per maiszaadje

Copernicus Institute

Universiteit Utrechthttp://www.bijensterfte.nl/sites/default/files/Neonicotinoid_e.pdf

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Systemische insecticiden• Systemisch: residuen in nectar en stuifmeel• Zeer krachtig zenuwgif voor bijen, hommels, vlinders• Hoge persistentie in bodem en water• Afbraakproducten ook krachtig zenuwgif voor bijen• Acute effecten (overdosering, zaaistof, spuitschade…)• Subletale effecten• stapeleffect bij herhaalde blootstelling (chronisch)• Risico in het veld hoog: PEC/PNEC >> 1• Wederzijds versterkende werking met andere

pesticiden• Wederzijds versterkende werking met

ziekteverwekkers (Nosema, Wing Deform Virus)• Belangrijke factor in de verzwakking van

bijenvolken

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

http://goo.gl/3HnYl

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

http://goo.gl/gLMNk

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Wereldproductie imidacloprid

China grootste producent: 13.620 ton imidacloprid per jaar

India haalt China in komende 10 jaar

Huidige wereldproductie ca. 20.000 ton imidacloprid per jaar

(CCM International Ltd, March 2011)

Source: http://www.researchandmarkets.com/reportinfo.asp?report_id=649028&t=d&cat_id=

• (vergelijk met DDT piekgebruik 80.000 ton in 1959 en bedenk dat imidacloprid 7297x giftiger is voor insecten)

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Toelatingen imidacloprid NL• 1994: bloemisterijgewassen (onder glas) , zaden van suiker- en voederbieten• 1995: snijmaïs en korrelmaïs (zaaizaadbehandeling)• 1996: pootaardappelen (grondbehandeling bij het poten)• 1999: sierplanten in potten en bakken• 2000: planten op terras en balkon• 2002: zaden van sla• 2004: appels , peren (2 keer per seizoen), aubergine, augurk, courgette,

komkommer, tomaat en paprika (teelt onder glas), lelie (gewas- en dompelbehandeling), bloemisterijgewassen (vollegrond), boomkwekerijgewassen en vaste planten

• 2007: Radicchio rosso, groenlof, andijvie, sluitkool, spruitkool, boerenkool, bloemkool, zaadprei en prei (zaadbehandeling inclusief dummy pil), onbedekte teelt van hop en in de pennenteelt van witlof, bedekte teelt van Spaanse peper en paprika, bedekte teelt van gerbera, chrysant, teelt van bloembol- en bloemknolgewassen, bolbloem- en knolbloemgewassen

• 2007: “blanco cheque”: alle zaaizaden (zonder enige beperking) zolang bedoeld voor de export

• 2010 gras (golfbanen, sportvelden, etc)

Bron: Databank College voor de Toelating van Gewasbeschermingsmiddelen en Biociden (CTGB), Wageningen

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Effecten op bijen• Acute vergiftiging• Chronische vergiftiging• Subletale effecten• Synergie effecten

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Pomurje, Slovenië April 2011, Zaaiperiode clothianidine maïs

Schade 2500 volken dood

> 100 miljoen bijen

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Hoe krijgen bijen het binnen?• Behandeld gewas

– Contact– Stuifmeel (uitgestelde consumptie!, opslag in kast)– Nectar (uitgestelde consumptie!, honing)– Extrafloraal nectar– Honingdauw (van luizen)– Guttatie (uitscheiding plantensap)– Dauw/regen (waterdruppels op plant)– Zoete gewasresten (suikerbiet).

• Systemische opname door wilde planten op behandeld perceel• Systemische opname vervuild water door wilde planten/bomen• Drift van spuiten en zaaistof naar bloeiende velden• Direct contact met stof (vliegen door zaaistof-wolk)• Fourageren op vervuild oppervlaktewater (drinken en koeling)• Residu in grondsof voor (invert)suikerstroop/suikerdeeg• Etc……..

Voorbeeld: bijen verzamelen honingdauw uitgescheiden

door luizen

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Veldproef in PaduaMobiele kooitjesDodelijke wolk van onzichtbaar zaaistof< 30 seconden 10m afstand:300 tot 4000 ng imidaclopridper bij – acuut dodelijk

http://www.bijensterfte.nl/en/node/507

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Krupke e.a. 2012 studie Giftige paardenbloemen bij maïsveld

Krupke e.a. 2012. Multiple Routes of Pesticide Exposure for Honey Bees Living Near Agricultural Fields. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0029268

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Geven bomen imidacloprid uit oppervlaktewater door aan hun stuifmeel en nectar?Dit voorjaar namen we monsters van wilgen (Salix) in vervuild gebied

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

T. Seeley, The wisdom of the hiveChapter 9 regulation of water collection

Blootstelling Via guttatie?

Via watervoor drinkenen koelen?

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Chronische giftigheid imidacloprid voor hommels

Micro kolonies gevoed met imidacloprid:• 200 ppm 100% sterfte enkele uren• 20 ppm 100% sterfte 14 dagen• 2 ppm 100% sterfte 28 dagen• 0.2 ppm 100% sterfte 49 dagen • 20 ppb 15% sterfte (77 dagen)• 10 ppb 0% sterfte (77 dagen)NOEC reproductie <2.5 ppb

http://dx.doi.org/10.1007/s10646-009-0406-2 Mommaerts e.a. 2010

Laycock e.a. 2012: NOEC reproductie 0.8 ppb

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

http://www.boerenlandvogels.nl/sites/default/files/Tennekes_2010_Toxicology_17.pdf

http://www.boerenlandvogels.nl/sites/default/files/Tennekes_Sanchez-Bayo_JEAT_2011_Review%20Article_7.pdf

2010

2011

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Time to 50% mortality for several arthropod species imidacloprid (Cypridopsis vidua and Daphnia magna) and thiacloprid (other species). Concentrations for Sympetrum and Simulium species are in g/l; for all other species in mg/l.

http://dx.doi.org/10.1080/03601230701229239

Daphnia

Cypridopsis

Sympetrum

Simulium

Gammarus

Copernicus Institute

Universiteit UtrechtScience, 29 Mar 2012 http://dx.doi.org/10.1126/science.1215025

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Subletale effecten• Fourageergedrag / navigatie• Taakdifferentiatie in het volk• Hygiënisch gedrag (grooming)• Immuun systeem• Broed• Vertraagde ontwikkeling van larven• etc.

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Using video-tracking to assess sublethal effects of pesticides on honey bees

• Bees exposed to 0.05, 0.5, 5.0, 50, and 500 ppb imidacloprid in a sugar agar cube

• significant reduction in distance moved at 50 and 500 ppb imidacloprid (p<0.001).

• Obvious biological gradient

Figure: a=distance, b=time in foodzone, c=time interacting http://dx.doi.org/10.1002/etc.1830

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Lu e.a. 2012 Harvard University- 5 Apr 2012

In situ replication of honey bee colony collapse disorder

http://goo.gl/1a0Aa

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Japanse studie Yamada 2012

D= dinotefuran 10, 50, 100x verdundS= clothianidin 10, 50, 100x verdundtov veldconcentratie behandeld gewas

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Japanse studie Yamada 2012D= dinotefuran 10, 50, 100x verdundS =clothianidin 10, 50, 100x verdundtov veldconcentratie behandeld gewas

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Advertisment “NEW - Premise 200SC”What is Premise 200SC plus Nature?

• Low doses of Premise 200SC, such as the edge of the Treated Zone, disoriented the termites and cause them to cease their natural grooming behaviour. Grooming is important for termites to protect them against pathogenic soil fungi. When termites stop grooming, the naturally occuring fungi in the soil attack and kill the termites. Premise 200SC makes fungi 10,000 times more dangerous to termites. Nature assists Premise in giving unsurpassed control. This control is called Premise 200SC plus Nature.

• Premise 200SC containing the active ingredient imidacloprid, belong to new chloronicotinyl group of chemicals.“

http://www.elitepest.com.sg/brochure/Premise_200SC.pdf

Copernicus Institute

Universiteit Utrechthttp://dx.doi.org/10.1088/1748-9326/5/1/014006

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Industrial bias in risk assessment

• Example (1) of the ICPBR Bee Brood WG (2008)• Composition: 2 representatives of the industry, 3

of governmental agencies and 1 of a consulting company; academic scientists and beekeepers absent

• Proposal of thresholds for considering a pesticide as being of low risk for the bee brood:- 30% loss of bee brood- 50% of eggs or other larval stages

• For beekeepers: unacceptable (these values = hives weakened on the long term)

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Who makes the standardized tests and guidelines? (example 2)

Alix et al. (2009) (ICPBR) => EPPO (2010)

Alix et al. (2009) = 9 members: academic scientists under- represented, beekeepers absent

• 3 from pesticide companies (Bayer, Dow Chemicals and Syngenta),

• 3 from the previous AFSSA (French Food Safety Agency); (some worked for the pesticide producing companies before working for AFSSA),

• 1 is member of a governmental structure in UK and has already published together with persons from Bayer,

• 1 is member of a private consultancy company providing services for companies,

• only 1 is a university researcher.

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

• Sterke invloed agro- chemische industrie op toelatingsprotocollen

• Slager keurt eigen vlees & ontwerpt keuringsprotocol!

• Samenstelling ICPBR werkgroep protocol invloed landbouwgif op bijenbroed: 1x Bayer, 1x BASF, 1x industrie-consultant,3x toelatingsautoriteit

Veel onderzoek bijensterfte gefinancierd door Bayer

http://bee-life.eu/medias/news/future-of-bees.pdf

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Een greep uit het repertoire• Eenzijdig financieren van welgevallige vraagstellingen;• Belangrijke aspecten buiten de vraagstelling houden;• Aannames maken en deze retorisch ipv feitelijk onderbouwen;• Opzettelijk foutieve proefopzet kiezen om gewenst resultaat te krijgen;• Opzettelijk verkeerd toepassen van statistiek;• Wegmoffelen onzekerheden;• Ongeoorloofde generalisatie;• Weglaten van ongewenste uitkomsten, negeren onwelkome kennis;• Verbod op openbaarmaking uitkomsten of langdurig embargo (IPR);• Vervalsen gegevens literatuuronderzoek, waarneming of experiment;• Bewust verkeerd of tendentieus weergeven van onderzoek van anderen;• Onderzoeksgegevens uit de duim zuigen/fraude;• Opzettelijk onjuiste conclusies trekken / stelliger dan gerechtvaardigd;• In de hand werken van onjuiste interpretaties door de media;• Het onheus bejegenen van collega’s om onderzoek te beïnvloeden;• Veinzen van expertise (acquisitie, media, hoorzittingen 2e kamer);• Spindoctor technieken inzetten tegen onwelgevallige kennis;• Gohst writing;• Pal review (vriendjespolitiek);

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Klakkeloos gebruik van opmerkelijke veldproeven

Herbeoordeling neonicotinoïden houdende bestrijdingsmiddelen 29 juni 2011 Ctgb p.44:

• “In a field study, Cutler and Scott-Dupree (2007) found no effects on brood and colony development (including overwintering) after foraging on treated oilseed rape (residue levels up to 2.59 ppb, in pollen).”

• Veldstudies wegen zwaarder dan labstudies in toelatingskader!

http://goo.gl/arZDG

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Veldproef Cutler & Scott-Dupree, 2007: Exposure to Clothianidin seed treated canola has no long-term impact on honey bees. J. Econ. Entomol 100, 765-772 [ref]

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Veldproef opmerkelijk opgezet!• Afstand case en control 295 meter; volk (40000 bijen)

foerageert in straal van 3km! (2800 ha)• Blootstelling 3 weken, bijen fourageren 25 weken voor

wintervoorraad• 1/2800 x 3/25 x 100% = 0,004 % van de wintervoorraad

kwam van proefveld• Clothianidine gevonden in controle groep: case en control

aten van elkaars veld• Percentage koolzaadstuifmeel niet aangegeven in de studie • Hidden sponsor: Bayer US$ 134367 [ref]• In 2010 diskwalificeerde US-EPA deze studie [ref]• Zomer 2011 baseerde Ctgb in NL zich klakkeloos op deze

studie [p44 ref]• Ctgb wordt gefinancierd door agrochemische industrie

[ref]

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Problemen met veldstudies• Sommige veld studies bekeken slechts 1 volk

(Schmuck 2001)• Grote tekortkomingen in opzet van de

veldexperimenten voor het toelatingsdossier• Veel veldstudies hebben verborgen financier:

Bayer Cropscience, Syngenta• Voorbeeld: Cutler & Dupree 2007 studie• In toelatingsprocedure wegen veldsudies

(onterecht!) zwaarder (zelfs foutief opgezette en te kleinschalige). Wetenschappelijk gezien zijn labstudies veel betrouwbaarder!

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Sinds 2004:NederlandsOppervlakte-water zwaar verontreinigd met imidacloprid

www.bestrijdingsmiddelenatlas.nl

Slechts 1.6 tot 20% van toegepaste neonicotinoiden wordt opgenomen door het gewas (Sur & Stork 2003)80 tot 98.4% lekt weg naar bodem, en water!

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Heeft dit gevolgen voor het insectenleven?

We combineerden 2 databestanden:• Monitoringsgegevens van de waterschappen

van 7 opeenvolgende jaren• >600000 metingen (x, y, t, soort, aantal) van

macro invertebraten• 18898 metingen van imidacloprid binnen

straal 1 km & < 160 dagen tijdverschil• Gegevens van 4009 soorten van 92 ordes

http://www.bijensterfte.nl/sites/default/files/FinalThesisTvD.pdf

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Significant negatief verband tussen aantallen per soort en imidacloprid

concentratie aangetoond voor:• Alle soorten samen• Amphipoda (schaaldieren)• Diptera (vliegen en mugjes)• Ephemeroptera (eendagsvliegen)• Isopoda (schaaldieren)• Odonata (juffers en libellen)• Basommatophora (slakken)

Voor een orde vonden we een positief verband: Actinedida (mijten en spinnen)

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

log10 imidacloprid concentration (ng/l) versus log10 macro-invertebrate species abundance in surface water for a) Amphipoda, b) its most abundant species Gammarus tigrinus, c) Actinedida and d) its most abundant species Limnesia undulata.

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Grafiek: gemiddelde en standaard fout van aquatische macro- invertebraten aantallen bij mediane imidacloprid concentraties in NL oppervlaktewater onder en boven de Maximaal Toelaatbaar Residu norm van 13 ng/liter.

* significant verschil bij p<0.05 Mann Whithney test.

0

10

20

30

40

50

60

70

MTR-norm< 13 ng/l

Spe

cies

abu

ndan

ce

*

Vervuild water ±70% minder macro-invertebraten

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Wiping out the insects from the global food web has very large scale ecological impacts

http://www.bijensterfte.nl/sites/default/files/Neonicotinoid_e.pdf

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

www.jvds.nl

www.bijensterfte.nl

Twitter: @bijensterfte

Copernicus Institute

Universiteit Utrecht

Verder lezen• Bijensterfte, een nieuw risico

http://www.jvds.nl/Bijensterfte_overzicht.pdf• The Threat of Neonicotinoid Pesticides on Honeybees, Ecosystems, and Humans

http://www.bijensterfte.nl/sites/default/files/Neonicotinoid_e.pdf• Global honey bee colony disorders and other threats to insect pollinators (UNEP 2011

report) http://www.unep.org/dewa/Portals/67/pdf/Global_Bee_Colony_Disorder_and_Threats_insect_pollinators.pdf

• The puzzle of honey bee losses: a brief review http://www.bulletinofinsectology.org/pdfarticles/vol63-2010-153-160maini.pdf

• Tennekes 2010: The toxicity of neonicotinoid insecticides to arthropods is reinforced by exposure time http://www.boerenlandvogels.nl/sites/default/files/Tennekes_2010_Toxicology_17.pdf

• Tennekes & Sánchez-Bayo 2011: Time-Dependent Toxicity of Neonicotinoids and Other Toxicants http://www.boerenlandvogels.nl/sites/default/files/Tennekes_Sanchez- Bayo_JEAT_2011_Review%20Article_7.pdf

• The impact of neonicotinoid insecticides on bumblebees, Honey bees and other nontarget invertebrates http://www.bijensterfte.nl/sites/default/files/Iimpact_neonicotinoid_insecticides_non-target_invertebrates.pdf

• The Effects of Pesticide-Contaminated Pollen on Larval Development of the Honey Bee, Apis mellifera http://archives.evergreen.edu/masterstheses/Accession86-10MES/burlew_daMES2010.pdf

• Effects of neonicotinoid pesticide pollution of Dutch surface water on non-target species abundance http://www.bijensterfte.nl/sites/default/files/FinalThesisTvD.pdf

• The systemic insecticides - A disaster in the making http://www.disasterinthemaking.com/

• Late lessons from early warnings http://www.eea.europa.eu/publications/environmental_issue_report_2001_22

• http://www.bijensterfte.nl