PSZCZELNICZE ZESZYTY NAUKOWE Rok XXXIX, Nr 1 1995 TOKSYCZNOŚĆ DLA PSZCZÓŁ KARBOSULFANU I BIFENTRYNY W PREPARACIE TESTOWANYM DO ETAPU TOWARU RYNKOWEGO M i l: h a ł G r u m i s z, Z o f i a G r u m i s z Instytut Sadownictwa i Kwiaciarstwa, Oddział Pszczelnictwa, ul. Kazimierska 2,24-100 Puławy Streszczenie Testowany preparat o roboczej nazwie Marshal/Talstar zawiera 35 % karbosuifanu i 1% bifcntryny jako substancje czynne. W działaniu żołądkowym stosowany w 6 poziomach stężenia, od 0,0078125% do 0,15%, wywoływał odpowiednio śmierć od 8,8% do 98.4% pszczół (grupa kontrolna 3,1 %). Natomiast w działaniu kontaktowym użyty w stężeniu 0,15% był jeszcze śmiertelny dla 100% pszczół po upływie 17 dni od skażenia podłoża. Słowa klul'zowe: pestycydy, pszczoła miodna, toksyczność, karbosulfan, bifentryna. WPROW ADZENIE W doskonaleniu ochrony roślin nieprzerwanie poszukuje się nowych pestycydów, skuteczniejszych w działaniu od już znanych. Takim nowym środkiem ochrony roślin, jeszcze w postaci produktu eksperymentalnego, jest preparat, który nosi tirmową nazwę roboczą Marshal/Talstar. Jako substancje czynne zawiera on karbosulfan i bifentryne. W zamierzeniach ma on być między innymi przeznaczony do zwalczania wielkopąkowca porzeczkowego Cecidophyopsis ribis. Związek karbosulfan jako substancja czynna wchodzi w skład używanego w ochronie ruślin preparatu Marshal z grupy karbaminianów, a bifentryna preparatu Talstar, zaliczanego do pyrermidów syntetycznych. Do niedawna zwalczanie wielkopakowca porzeczkowego opierano na preparacie Thiodan. Obecnie do tego celu zaleca się także preparat Marshal, jako skuteczniejszy (S m o I a r z 1990; G a j e k, L a b a n o w s k a 1994). Oba te preparaty są wysoce toksyczne dla pszczół. W stosunku do Thiodanu znalazło to potwierdzenie w badanich G r o m i s z o w ej (1980). Można wiec oczekiwać, że preparat Marshal/Talstar będzie również niebezpieczny dla pszczół, tym bardziej że zawiera dwa komponenty czynne, z grupy karbaminianów i z grupy pyretroidów. Co do pyretroidów wiemy także, że 5(} skuteczne w małych dawkach i że reakcja pszczół na ich działanie jest nieraz nieobliczalna (G r o m i s z Z., G r o m i s z M. 1993). W zwalczaniu wielkopakowca porzeczkowego stosuje się stężenie preparatu raczej 87
wysokie, na przykład 0,2 % w przypadku preparatu Marshal (S m o I a r z 1990), co zwiększa ryzyko skażenia środowiska na większą skalę. Obecnie w ochronie roślin przeważają tendencje zmierzające do ograniczenia roli silnie działających insektycydów. Testuje się nowe preparaty nie tylko pod względem ich szkodliwego działania na szkodniki i choroby, ale także selektywności dla fauny pożytecznej. Chodzi o rozwijanie produkcji rolnej bez szkody dla środowiska naturalnego (N i e m c z y k, N o w a k o w s k i 1994). W opracowaniu tym prezentujemy laboratoryjne badania wrażliwości pszczoły miodnej na szkodliwe działanie preparatu Marshal/Talstar. METODYKA Badania laboratoryjne wrażliwości pszczół na szkodliwe działanie żołądkowe i kontaktowe preparatu Marshal/Talstar przeprowadzono w 1992 roku. Do testowania posłużyły pszczoły rasy kaukaskiej, pobierane z 6 rodzin, traktowanych jako powtórzenia. Preparat Marshal/Talstar zawierał w J I 350 g karbosulfanu i 10 g hifentryny, jako substancje czynne. W badaniach uwzględniono następujące jego stężenia: 0,25 %, 0,125 %, 0,0625 %,0,03125 %, 0,015625% i 0,0078125%. Działanie żołądkowe. Preparat podawano w syropie cukrowym dla pszczół zamkniętych w klateczkach (13xllx4,5 cm), po 20 robotnic. Po 24 godzinach zamieniano pokarm skażony na czysty, oznaczając wagowo spożyte dawki. Pszczoły grupy kontrolnej otrzymywały przez cały czas syrop czysty. Klateczki z pszczołami przetrzymywano w cieplarce utrzymującej temperaturę 26 C. Codziennie usuwano i liczono martwe osobniki. W sumie obserwacjami objęto pszczoły w 90 klateczkach, w trzech seriach (po 30 klateczek), zakładanych kolejno 22 VII, 29 VII i 5 VIII. Każda seria składała się z 6 kombinacji, po 6 klateczek (powtórzenia), jedna z kombinacji stanowiła grupę kontrolną, zaś pozostałym przyporządkowano 5 poziomów stężeń preparatu z sześciu badanych. Działanie kontaktowe. Pszczoły umieszczano po 10 sztuk w szalkach Petriego, o średnicy II cm, wysłanych bibułą filtracyjną skażoną wodnym roztworem preparatu w ilości 2 mi. Po 1 dobie przetrzymywania w temperaturze pokojowej (22-24 "C). liczono martwe osobniki. Testowanie rozpoczęto nakładając pszczoły na bibułę świeżo nasączoną, w przypadku grupy kontrolnej wodą destylowaną. Następne serie badań sprowadzały się do określania czasu, po którego upływie od nasączenia bibuły traci ona toksyczne właściwości. W ten sposób założono w dniach 21 VII-I I VIII 12 serii, uwzględniając następujące stężenia preparatu: 0,25%, 0,125%, 0,015625% i 0,0078125%. Najdłuższy okres wysychania bibuły skażonej wynosił J 7 dni. Jako wskaźnik szkodliwego działania preparatu dla pszczół przyjęto 88
poziom śmiertelności po upływie 72 godzin w teście żołądkowym i 24 godzin w teście kontaktowym, licząc od podania do klateczek pokarmu skażonego lub nałożenia owadów do szalek. W celu wyeliminowania wpływu naturalnego ubytku pszczół na wartość wskaźników szkodliwości, zastosowano przeliczenia według wzoru Abbotta: p = loo(po-c):(l OO-c) gdzie: P - odpowiada śmiertelności skorygowanej, Po - śmiertelności obserwowanej i c - śmiertelności stwierdzonej w grupie kontrolnej, wyrażonych w procentach. Analizy zmienności przeprowadzano w razie potrzeby na wartościach transformowanych, korzystając z wzoru Freema'na-Tukey'a (przypadki śmiertelne) lub przez pierwiastkowanie (wskaźniki długości życia pszczół). W ocenie istotności różnic wykorzystano test Duncana, przyjmując poziom wiarygodności 0,05. Różnice istotne symbolizowano różnymi literami alfabetu (nieistotne tą samą literą). W tekście pracy i tabelach podano wartości średnich obliczone z liczb rzeczywistych, a nie z przeliczania ze średniej dla wartości trans formowan ych. WYNIKI Działanie żołądkowe. Objawy toksycznego działania preparatu Marshal/Talstar wystąpiły zaraz po pobraniu przez pszczoły syropu skażonego. Przy najwyższym stężeniu preparatu 0,25 %, było już po 3 godzinach 66 % martwych pszczół. W pozostałych klateczkach naliczono ich znacznie mniej, proporcjonalnie do wysokości stężenia, które obniżano do połowy w kolejnych kombinacjach. Objawy zatrucia praktycznie nie uwidoczniły się w tym czasie po spożyciu syropu z preparatem w stężeniu 0,015625% i o połowę niższym (ryc. 1). Po upływie jednej doby przyrost ilości martwych pszczół był jednak w tych kombinacjach duży, stosunkowo o wiele większy niż przy stężeniu najwyższym, któremu odpowiadało 98% śmiertelności. Te tendencje zmian utrzymywały się także przez następną kolejną dobę obserwacji pszczół, czyli do 48 godzin od zatrucia. Później nie odnotowano w tym obrazie większych. przesunięć, co potwierdzają wskaźniki śmiertelności (tab. 1). Zawiera on więc opis reakcji pszczół na zmiany stężenia preparatu w syropie, który one pobierają. W ogóle pszczoły doświadczalne pobierały syropu skażonego o wiele mniej niż syropu czystego (tab. l). Nie występowały jednak tutaj jakieś szczególne preferencje ilościowe związane ze stężeniem preparatu w syropie. Z tego powodu stężenie preparatu miało bezpośredni wpływ na wielkość jego dawek, które pobierały pszczoły. Z kolei od wielkości dawek zależał poziom śmiertelności l. testowanych pszczół, co w ujęciu średnim przedstawiono w tabeli 89
.m*letnoec 100 80 80 - morl.tity ~--------------~~--------------~ d --------~----------:Cd ~----------------_* o --A'l--------- l be 40 sb 20 a O 03h 24 h 48 h Stężenie preparatu - Concentration of formulation --.- 0.25" d --ir 0.125" cd ~ 0.0825" c -e- 0.03125" be -- 0.01&825" ab -+- 0.0078125". 72 h Ryc.l. Dynamika wzrostu śmiertelności pszczół przy różnych stężeniach preparatu Marshal/Talstar w syropie cukrowym (ubytki naturalne pszczół wyeliminowano) The dynamics of an increase in bee rnortality at various levels of a Marshal/Talstar fonnulation in sugar syrup (natural cases of death were not taken into account) Spożycie syropu skażonego i śmiertelność. pszczół The contaminatcd syrup intake and bee mortality Tabela Stężenie Liczba Spożycie Śmiertelność Dawka substancji preparatu w powtó- syropu pszczół po 72 czynnych w ng/pszczołę syropie rzeń skażonego godzinach Dose of active Drug Number mg/pszczołę w% components ng/bec concentration of Intake of The mortality in syrup replica- contaminated rate of becs tions syrup after 72 hrs karbosulfan bifentryna (mg/bee) (%) 0,25% 6 11,3 a 98,4 e 7932 227 0,125% 2x6 17,8 a 83,7 de 6241 178 0,0625% 3x6 11,0 a 75,0 d 1949 56 0,03125% 3x6 17,2 a 65,2 cd 1516 43 0,015625% 2x6 17,1 a 35,5 be 759 22 0,0078125% 6 17,2 a 5,1 ab 380 11 0% 3x6 36,8 b 3,1 a O O 90
Lecz związek pomiędzy dawką preparatu a śmiertelnością pszczół kształtował się w sposób szczególny. Śmiertelność jedynie w przedziale 30%- 90% wzrastała systematycznie z zwiększaniem dawki preparatu, karbosulfanu od 700 do 2000 ng i bifentryny od 20 do 60 ng na l pszczołę. Przy dawkach wyższych ginęły praktycznie wszystkie pszczoły. Przy dawkach niższych natomiast śmiertelność dość stromo się obniżała, do 5% przy dawce karbosulfanu 380 ng i bifentryny 10 ng, które odpowiadały stężeniu 0,0078125% preparatu w syropie cukrowym (ryc. 2). emiertelnoec - IIIOrtallty ( l r-------------------------------------------~100 krzywa emiertelnoeci.. IIIOrtallty cur'iw 80 60 40 20 ww~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~o karb.: O bl'en.: O karb. - karboaul'an bilen. - bil.nlryna 380 720 1U~1I 115015 1878 11 21 88 43 64 Dawki aubel. aktywnej (ng/puczoł,> Do ol acll..,.. forlllulallon (ng/b l 2333 ng 81 ng Ryc.ż. Dawki substancji aktywnych (ng/pszczolę) i śmiertelność pszczół w % (ubytki naturalne pszczół wyeliminowano) Active substance doses (ng/bee) versus bee mortality in % (natural cases of death were not taken into account) Oceniając stopień zagrożenia w kategoriach stężenia preparatu, stwierdzamy że przekroczenie progowej wartości 0,0 l % wnosi istotne niebezpieczeństwo dla pszczół, ale nie pozbawia z mety szans na przeżycie jakiejś ich części. Szanse jednak maleją w miarę dalszego podwyższania stężenia, aż do pułapu 0,06%, kiedy to tylko pojedynczym pszczołom udaje się przeżyć przynajmniej 3 dni. Z pozycji skuteczności tego preparatu, w naszym przypadku negatywnie ocenianej, dalsze zwiększanie jego stężenia w syropie było więc nieracjonalne. Osiągano jedynie przyspieszenie umierania pszczół, które i tak w krótkim czasie było im sądzone. Zaznaczamy, że w warunkach doświadczenia pszczoły miały swobodny dostęp do pokarmu skażonego w ciągu jednej doby. Dla wielu z nich nie dane było jej przeżyć. To natychmiastowe i silne działanie toksyczne sprawia, że preparat Marshal/Talstar w wyższych 91
stężeniach jest groźny dla pszczół nawet wtedy, gdy one pobierają niewielkie jego dawki, czego w warunkach polowych nie można wykluczyć, gdy dojdzie do skażenia roślin miododajnych w fazie kwitnienia. Jak na warunki laboratoryjne pszczoły w kombinacji kontrolnej, w której otrzymywały wyłącznie syrop czysty, żyły dość długo. Dopiero po upływie 44 dni ginęło ich 75%, natomiast 9 dni przed tym terminem śmiertelność sięgała 50%. Prawie dorównywały im pod tym względem pszczoły, które otrzymały syrop z domieszką preparatu naj niższą z badanych (0,0078125%): 39 dni (dla poziomu 50% - 29 dni) - różnice nieistotne. Bliskie tym wskaźnikom były także wyniki odpowiadające stężeniu preparatu 0,015625 %, ale w porównaniu z grupą kontrolną stwierdzono istotność różnicy. Natomiast dla stężenia 0,25 % te progi śmiertelności zostały przekroczone zaledwie w kilka godzin po poddaniu pokarmu skażonego, co uniemożliwiło z powodów technicznych uwzględnienie tej kombinacji na rycinie 3, na której podano graficznie liczbę dni jakie upływają do ubytku 25%, 50% i 75% pszczół. Przy wyższych stężeniach skrócenie życia pszczół było niebagatelne, przy poziomie śmiertelności 50% rzędu 5-6 tygodni w porównaniu z grupą kontrolną. Na ten rachunek rzutują przede wszystkim straty w pszczołach poniesione bezpośrednio po zatruciu. 50 liczb. dni - number ol d.y. 50 40 30 30 20 20 26.. 60.. 76'!io.mlerlelno.C P.zczOr - mort.llly or bee _ 0.12511. ~ 0.01682611. ~ 0.082511. BIB 0.007812611. flzl 0.0312511. D 011..I,i. prep. - concenlr. of lorl'lulation Ryc.3. Żywotność pszczół po zatruciu syropem z domieszką preparatu Marshal/Talstar w różnym stężeniu. Liczba dni do ubytku 25%,50% i 75% pszczół. Bee viability after the poisoning with Marshal/Talstar formulation-syrup mixtures containing various concentrations of the drug. Periods (in days) corresponding to a 25%,50%, ano 75% mortality rate. 92
Działanie kontaktowe. Pszczoły naniesione na bibułę świeżo nasączoną roztworem preparatu w stężeniu 0,25 % ginęły w ciągu 1-2 godzin. Przy stężeniu naj niższym z badanych 0,0078125% w podobnej sytuacji naliczono po 2 godzinach tylko 15% pszczół martwych, pozostałe przy życiu zginęły jednak przed upływem doby. Trzydniowe wysychanie bibuły przed nałożeniem na nią pszczół nie wnosiło zmian w przypadku stężenia 0,25% - ginęły wszystkie pszczoły. Przy stężeniu 0,125 % również nie przeżywały wszystkie pszczoły, ale jednak 25 % z nich po 24 godzinach zdradzało jeszcze byle jakie odznaki życia. Natomiast po tym czasie przy stężeniu 0,015625% żyło nadal 59% pszczół, a przy stężeniu 0,0078125% - 56,7%. Był to sygnał, że preparat Marshal/Talstar w tego rzędu stężeniach może tracić po 3 dniach toksyczne działanie kontaktowe. Lecz ten preparat użyty w tych samych stężeniach po 7 dniach wysychania bibuły wywoływał śmiertelność pszczół w pierwszym przypadku 81,7%, w drugim 68,3 %. Wprawdzie różnice w smiertelności (nieistotne) są tutaj adekwatne do poziomu stężenia preparatu, ale porównanie pod tym względem kombinacji z 3-dniowym i kombinacji z 7-dniowym wysychaniem bibuły (różnice istotne) komplikuje ten prosty schemat. W każdym bądź razie przychodzi nam stwierdzić, że po tygodniu wysychania bibuły utrzymywały się nadal jej toksyczne właściwości kontaktowe, nawet gdy zastosowano do skażenia bardzo małe koncentracje prepareatu Marshal/Talstar. Dla jego stężenia 0,25 % terminy wysychania bibuły wydłużano kolejno do 3, 7, 10, 14 i 17 dni - kontakt był w każdym przypadku śmiertelny dla 100% pszczół. W szalkach grupy kontrolnej we wszystkich kombinacjach łącznie zginęła tylko pojedyńcza pszczoła (0,14%). DYSKUSJA Aktywnie biologicznie związek karbosulfan wchodzi w skład znanego u nas pestycydu o handlowej nazwie Marshal 250 EC w ilości 25 %, a związek bifentryna w ilości 10% - pestycydu Talstar 100 EC. Obie te substancje czynne są skumulowane w preparacie MarshallTaIstar, który testowano. Był on równie groźny w działaniu toksycznym jak postacie handlowe preparatu Marshal i preparatu Talstar, które były również testowane, jednak w innych badaniach i na pszczołach innej rasy - kraińskiej (Gromisz Z., Gromisz M. 1995). Marshal zastosowany żołądkowo w stężeniu 0,025%, 0,0125% i 0,00625% prowadził do śmierci 96,1%,80,7% i 28,8%, natomiast Talstar w stężeniu 0,02%, 0,01 % i 0,005% - 92,3%,86,4% i 51,3%. W innej serii badań stwierdzono, że preparat Marshal w stężeniu 0,00125% wywoływał śmierć 4% pszczół, a preparat Talstar w stężeniu 0,000625 % - 7,2 %. Syrop skażony łącznie tymi dwoma preparatami był śmiertelny dla 10,6% pszczół. 93
Działanie kontaktowe preparatu Marshal było następujące: stężenie 0,1 %, czas wysychania bibuły 14 dni - wszystkie pszczoły ginęły (w ciągu 20 godzin), a po 35 dniach wysychania - 74% w ciągu 24-godzinnego kontaktu (reszta ginęła przed upływem 48 godzin). Natomiast preparat Talstar: w stężeniu 0,025 % po 23 dniach wysychania bibuły naliczono 82 % martwych pszczół; pozostałe przy życiu były sparaliżowane. WNIOSKI I. W działaniu żołądkowym i kontaktowym preparat Marshal/Talstar w wersji eksperymentalnej jest wysoce toksyczny dla pszczół. 2. W działaniu żołądkowym śmiertelność pszczół wzrastała systematycznie ze zwiększeniem dawek preparatu do 2000 ng na I pszczołę karbosulfanu; przekroczenie tego progu: śmierć wszystkich pszczół. 3. Niezależnie od stężenia preparatu pszczoły pobierały podobne porcje syropu skażonego; stosowanie wyższych stężeń zwielokrotnia zatem zagrożenie dla pszczół. 4. W działaniu kontaktowym preparat Marshal/Tałstar jest niebezpieczny i wnosi poważne potencjalne zagrożenie pszczołom poprzez długotrwałe utrzymywanie aktywności na podłożu skażonym. LITERATURA G a je k D., L a b a n o w s k a B. H. (1994) - Skuteczność rożnych programów ~LlIIlil wielkopąkowca porzeczkowego. Ogólnopolska Konferencja Ochrony Roślin Sadowniczych, Skierniewice ~-3 lutego 1994, s. 115-116. G r o m i s z Z. (1980) - Wrażliwość pszczół na szkodliwe działanie niektórych pestycydów. Prace Instytutu Sadownictwa i Kwiaciarstwa, seria C. nr 4. s. 34-37. G r o m i s z Z., G r o m i s z M. (1993) - Z laboratoryjnych badań toksyczności syntetycznych pyretroidów dla pszczół. Pszczeln.Zesz: Nauk. 37: 145-15~. G r o m i s z Z., G r o m i s z M. (1995) - Laboratoryjna ocena szkodliwości dla pszczół pestycydu Marshal/Talstar. XXXII Naukowa Konferencja Pszczelarska. Puławy 14-15 marca 1995. s. ~2-~3. N i e m c z y k E. N o wa k o w s k i Z. (1994) - Integrowana produkcja owoców wl993 roku ze szczególnym uwzględnieniem ochrony przed szkodnikami. Ogólnopolska Konferencja Ochrony Roślin Sadowniczych. Skierniewice 2-3 lutego 1994. s. 11-18. S m o I a r z S. (1990) - Wielkopąkowiec porzeczkowy (Cecidophyopsis ribis Westw) poraża nowe odmiany porzeczek i możliwość jego ograniczenia. Prace Instytutu Sadownictwa i Kwiaciarstwa. seria C, nr I-~. s. 67-68. 94
CARBOSULFAN AND BIFENTHRIN TOXICITY IN BEES EXPOSED TO THE FORMULATION TESTED FOR MARKET PURPOSES M. G r o m i s z, Z. G r o m i s z Summary A Marshal/Talstar formulation containing biologically active carbosulfan (35 %) and bifenthrin (l %) was examined using the alimentary and contact toxicity tests. This cxaminations were done on 20 workers (6 replications and 6 bee colonies) rnaintained in closed cages. The contact toxicity test was performed within 24 hrs on bees kept in Petri dishes (lo bees per dish) lined with filter paper saturated with a water solution of thc formulation. The alimentary toxicity test showed that the formulation administered at six-level concentrations (0.0078125 % to 0.25 %) in sugar syrup produced thc bee mortality rates in the rangę of 8.8% to 98.4%, respectively, whereas the mortality rate in the controls was 3.1 %. Harmful actions of the formulation tested were consistent with the doses used. Moreover, a similar relationship was found between the dose sizes and the drug intakes. The contact test revealed a highly dangerous action of the formulation irrespective o f its water concentrations examined. Toxic effects were also observed after cessation of the exposure. The lowest drug eoncentrarion used produced a 60% bee mortality rate within 7 days postexposurę. The mortality rate of bees cxposed to a 0.25 % concentration of the formularion was 100% within 17 days postexposurę. Keywords: pesticide, honey bee, toxicity, carbosulfan, bifenthrin, 95