PSZCZELNICZE ZESZYTY NAUKOWE Rok XXXVlll 1994 LABORATORYJNA OCENA TOKSYCZNOŚCI ŻOŁĄDKOWEJ PREPARATU FASTAC DLA PSZCZÓŁ Z o f i a G r o m i s z, M i c h a ł G r o m i s z Instytut Sadownictwa i Kwiaciarstwa, Oddział Pszczelnictwa, ul. Kazimierska 2, 24-100 Puławy Streszczenie Badania dotyczyły szkodliwego działania na pszczoły preparatu Fastac 10 EC, którego substancją czynną jest alfametryna w ilości 10%. Preparat podany w syropie cukrowym wywoływał po 72 godzinach śmiertelność pszczół średnio na poziomic 12,8 %, zależnie od jego koncentracji w syropie (0,01 % - 10,8% i 0,02% - 14,8%) oraz rasy pszczół (kaukaska 17,1 % i kraińska 8,1 %). Słowa kluczowe: pyretroidy, toksyczność, pszczoła miodna, rasy pszczół. WPROW ADZENIE Wśród środków owadobójczych znaczącą pozycję zajmują syntetyczne pyretroidy. Odznaczają się one dużą aktywnością biologiczną w stosunku do owadów, co pozwala stosować je w bardzo małych stężeniach. Na ogół działają silnie kontaktowo, a także żołądkowo. Są mało selektywne, mogą zatem zagrażać zatruciami owadom pożytecznym, w tym również pszczole miodnej, co stwierdzają publikacje wielu autorów. Ich lektura wskazuje na złożoność tego procesu, wynikającą ze specyficznego działania preparatów tej grupy (A t - k i n s i inni 1978; A r z o n e, P a t e t t a 1987; F r i e s, W i b r a n 1987; G r o m i s z 1991; G r o m i s z Z., G r o m i s z M. 1980, 1993; M a l i n o w s k i 1982; R i e t h, L e v i n 1987; S v e n d s e n 1983). Działanie pestycydów z grupy syntetycznych pyretroidów opiera się na różnych substancjach czynnych, o zwyczajowych nazwach jak alfametryna, bioresmetryna, cypermetryna, deltametryna, fenwalerat, permetryna. Na temat ich szkodliwości dla pszczół prowadzono sporo badań, stosunkowo nieliczne z nich dotyczyły alfametryny (W a e l, L a e r e 1987). Ten związek chemiczny jest także brany pod uwagę jako ewentualny składnik preparatów warrozobójczych (V e s e l y i inni 1987), przede wszystkim jednak stanowi substancję czynną preparatu Fastac, popularnego w ochronie roślin. Preparat Fastac jest insektycydem produkowanym przez firmę Shell. Działa on kontaktowo i żołądkowo. Służy do zwalczania szkodników gryzących 49
i ssących w uprawach rolniczych, sadowniczych, warzywniczych, zielarskich, roślin ozdobnych oraz w leśnictwie. W firmowej charakterystyce zakwalifikowany został jako praktycznie nieszkodliwy dla pszczół, a w zalecanych dawkach opryskiwanie można bez ograniczeń wykonywać w okresie kwitnienia roślin uprawnych. W niniejszym opracowaniu pragniemy przedstawić wyniki badań laboratoryjnych toksyczności żołądkowej dla pszczół tego preparatu. METODYKA Doświadczenie przeprowadzono w 1984 roku. Materiał badany stanowiły pszczoły z 3 rodzin rasy kaukaskiej i z 3 rodzin rasy kraińskiej. Z każdej z rodzin pobierano pszczoły do klateczek, po 20 sztuk do każdej. Ogółem pszczeli materiał doświadczalny liczył 720 pszczół, zamkniętych w 36 klateczkach. Klateczki o wymiarach 13 x 11 x 4,5 cm miały jedną ściankę z siatki drucianej, druga przeciwległą zamykała płytka szklana. Zasiedlano je wychwytując pszczoły bezpośrednio z plastra w części gniazda między czerwiem a zapasami pokarmu. Klateczki z pszczołami przetrzymywano w cieplarce utrzymującej temperaturę około 26 "C. W doświadczeniu uwzględniono działanie trzech czynników na przeżywalność pszczół: pestycydu; 3 poziomy stężenia: 0,02 %, 0,01% oraz 0% (grupa kontrolna), terminów (serii) pobierania prób pszczół; pobierano 2-krotnie w odstępie 8 dni, 19 VI i 27 VI, właściwości genetycznych pszczół; dwie rasy: kaukaska (cau) i kraińska (car). Pszczoły w klateczkach podkarmiano syropem cukrowym (1: 1) podawanym w probówkach. W czasie pierwszej doby otrzymały one zależnie od kombinacji albo syrop skażony preparatem Fastac w stężeniu 0,02 % lub stężeniu 0,01 % albo syrop czysty (grupa kontrolna). Ilość pokarmu spożytego określano wagowo z dokładnością do 10 mg, następnie przeliczano tę ilość na 1 robotnicę, przyjmując ich stan wyjściowy. Uzyskano w ten sposób dane do obliczania spożytych porcji pestycydu i dawek substancji czynnej. Preparat Fastac 10 EC, który użyto do skażenia syropu cukrowego, w postaci handlowej stanowi koncentrat do spożadzania emulsji wodnej. Jego substancja czynną jest związek chemiczny o nazwie alfametryna, w ilości 10%. W tabeli toksyczności dla pszczół zaliczono go do klasy III i wyznaczono mu l-godzinny okres prewencj i. Jako wskaźnik szkodliwego działania preparatu dla pszczół doświadczalnych, przyjęto poziom śmiertelności po upływie 72 godzin (3 doby) od podania do klateczek pokarmu skażonego. W celu wyeliminowania wpływu naturalnego ubytku pszczół na wartość wskaźników szkodliwości zastosowano 50
przeliczenia według wzoru Abbotta (postać zmodyfikowana): p = 20 (P, - c) : (20 - c) gdzie P odpowiada śmiertelności skorygowanej, P, śmiertelności obserwowanej i c - śmiertelności stwierdzonej w grupie kontrolnej. Analizę zmienności liczbowych przypadków śmiertelnych przeprowadzono na wartościach transformowanych, obliczjąc je z wzoru Freernan'a-Tukey'a. W tekście pracy przytaczano liczby rzeczywiste, a nie przeliczane z wartości transformowanych, od których się nieco różnią (w tabeli przeliczane). W ocenie istotności różnic między średnimi wykorzystano test Duncana, przyjmując poziom wiarygodności 0,05. Różnice istotne symbolizowano literami według wzoru a-b (nieistotne a-a). WYNIKI Po upływie pierwszej doby doświadczenia, gdy zabierano z klateczek pokarm skażony pestycydem, stwierdzono już pierwsze martwe pszczoły. W dwa dni później śmiertelność pszczół wynosiła średnio 15,0% i 10,8% po spożyciu syropu z domieszką 0,02 % i 0,0 I % preparatu Fastac. W grupie kontrolnej, w której pszczoły spożywały wyłącznie syrop czysty, śmiertelność w tym terminie wynosiła 0,04%. W działaniu żołądkowym preparat Fastac był więc dla pszczół szkodliwy. Wzrost z tej przyczyny śmiertelności pszczół nosił cechy istotności w analizie statystycznej, ale nie sięgał zbyt wysokiego poziomu. Tę właściwość preparatu należy brać pod uwagę w praktycznym interpretowaniu wyników badań laboratoryjnych. Syrop cukrowy z domieszką prepareatu Fastac wyraźnie tracił swoje walory pokarmowe dla pszczół. W czasie doby jego spożycie w przeliczeniu na jedną pszczołę wynosiło zaledwie 60,2 % porcji, którą pobierały pszczoły w grupie kontrolnej (tab. 1). W spożyciu syropu zawierającego 0,01 % i 0,02 % preparatu nie stwierdzono znaczniejszej ilościowej różnicy, było ono jednak niższe o 8,8% w wyższej koncentracji. Może to świadczyć o tym, że domieszka preparatu Fastac odstrasza pszczoły od pobierania skażonego pokarmu, ale nie ma na to wpływu stopień zanieczyszczenia. Brak pod tym względem zróżnicowania nie ogranicza w sposób samorzutny wielkości dawki preparatu, którą może pobrać jednorazowo pszczoła i przynieść do ula. Po przekroczeniu bowiem bariery, jaką mogą stanowić repelencyjne właściwości tego preparatu, nie ma przeszkód w postaci ostrego działania toksycznego, które skutecznie hamuje pobieranie większych ilości trucizny. W praktyce oznacza to, że wielkość dawki preparatu, jaką może pszczoła pobrać z pola, zależy w stosunku prostym od jego koncentracji we wziątku. W naszym doświadczeniu dawki substancji czynnej (alfametryna) sprowadzały się do dwóch średnich poziomów: 285,7 ng i 521,4 ng w przeliczeniu na l pszczołę. Śmiertelność, która odpowiadała tym poziomóm, wynosiła 10,8% i 14,8% po wyeliminowaniu ubytków naturalnych. Wzrost 51
spożycia substancji czynnej o 82 % powodował więc przyrost śmiertelności pszczół o 37%. Zależność ta w średnim ujęciu jest oczywista i wydaje się prostolinijna. Zachowanie się pszczół w poszczgólnych klateczkach odbiegało jednak od tego prostego schematu. Jest to zrozumiałe z powodu zmienności indywidualnej materiału doświadczalnego, jaka może zaciemniać obraz zależności ubytku pszczół od zaaplikowanej im dawki preparatu. Tabela Spożycie syropu i dawki subslancji czynnej oraz śmiertelność pszczół Intake of syrup and of active ingredient as related lo mortality rate of bees Rodzaj syropu i Syrop spożyty Dawka alfamestężenie preparatu mg/pszczołę tryny ng/pszczolę Syrup and form ula lngesled syrup Dose of alphaconcentration mg/bec mctrin ng/bee Śmiertelność pszczół po 72 godzinach w % Bec mortality after 72 hr (%) + Faslac - 0,01 % 35,43 a 285,7 8,52 b + Fastac - 0,02% 32,33 a 521,4 13,37 b czysty - 0% pure syrup 58,31 b O 0,06 a a-b różnice istotne, a-a lub b-b różnice nieistotne a-b significant diffcrcnccs, a-a or b-b non-significant differences Zmienność ubytków pszczół w obsadzie klateczek grupy kontrolnej (12 klateczek) praktycznie równała się zero (po 3 dniach na 720 pszczół jedna martwa). Natomiast śmiertelność pszczół, które otrzymały syrop skażony, wynosiła w poszczególnych klateczkach od O do 30%. Różnice w rozmiarach zmienności, którą można obliczać dla grupy kontrolnej i grup traktowanych preparatem, są więc dowodem na to, że środek chemiczny nie jest dla pszczół obojętny. W analizie matematyczno-statystycznej zjawisko to ma metodyczne znaczenie, nas natomiast interesuje strona praktyczna tego zagadnienia. Pragniemy wskazać na to, jak rozmaicie mogą zachować się pszczoły w ogóle, a po podtruciu środkiem chemicznym w szczególności, gdy w grę wchodzą terminy zakładania serii doświadczalnych (zmienność sezonowa) i rasy pszczół (zmienność na podłożu genetycznym) oraz poziom koncentracji środka trującego w pokarmie. Uwzględniając te czynniki otrzymaliśmy w naszym doświadczeniu 12 kombinacji, każda reprezentowana przez próbki pszczół z 3 rojów. Na rycinie 1 zestawiono te z nich, w których poddawano syrop skażony, porzadkując je według malejących ilości pobranego przez pszczoły pestycydu. Okazuje się, że najwyższym dawkom preparatu nie odpowiadają najwyższe wskaźniki śmiertelności pszczół. Pszczoły pobierane w drugim terminie (27 VI) 52
były bardziej podatne na szkudliwe działanie preparatu Fastac niż pobierane tydzień wcześniej. Podobny układ uwidaczniał się także między pszczołami rasy kaukaskiej (cau) i rasy krairisklej (car). '000 ng/p.zczoło; - ng. per' bee 80 800 60 600 400 40 200 20 o " o.r oau "oau o.r 1& VI oau "oar cau oar :<17VI o c:j alfametryna w ng _ amlertelnoał; w "'- alplnuuetriu iu ug. lu CIrtali ty iu % Ryc. l. Ilość spożywanej alfamelryny przez pszczoty (lewa skala) i ieh śmiertelność (prawa skala) w zależności 00 stężenia preparatu w syrnpic(*-o.oi %. **-0,02%) i terminu założenia serii (19 VI. 27 VI) oraz rasy (all/. car) (kombinacje uporządkowano wg malejącej ilości spożywanej alfamelryny) Arnount of alphametrin ingestcd by hees (leli axis) and thcir mortality (right axis) as affceted by thc eoncentranon of the formula in thc syru!, (*-0,01 %. **-0,02 %) and by thc starring dale of cxperimcnt scries (June 19, June 27) and the race (cali, car) (trcatmcntcs were sortcd by thc decreas ing amounl of ingestcd a lphamctrin) Różnice zachowania się pszczół pobieranych du badań w pierwszym (19 VI) i drugim (27 VI) terminie potwierdziły się w analizie statystycznomatematycznej co do spożywania pokarmu. Lecz o ile w ilości pobranego syropu, a więc i dawki preparatu były one nawet wysoce istotne (19 VI - 65,8 mg i 27 VI - 22,5 mg), to w poziomie śmiertelności mieściły się w granicach błędu (odpowiednio 6,7% i 10,8%). Stwierdzono ponadto w pobieraniu pokarmu istotność współdziałania między terminami a stężeniem preparatu w syropie, co wskazuje na złożoność reakcji pszczół poddanych oddziaływaniu czynników doświadczenia. Gdy chodzi o rasy pszczół, to pszczoły cali pobierały w ogólnym rachunku więcej syropu niż pszczoły car o 21 % (różnica wysoce istotna), w tym syropu czystego o 30%, skażonego 0,0 I % o ł 3 % i skażonego 0,02 % o 41 %. W tych ostatnich dwóch kombinacjach ginęło odpowiednio pszczół kaukaskich więcej O 98 % i 182 % niż pszczół krairiskich podczas gdy łączny wskaźnik śmiertelności po odliczeniu ubytków naturalnych wynosił dla cali 17, l % a dla car 8, l % (różnica istotna). Ginęło zatem 2, l razy więcej pszczół kaukaskich niż pszczół kraińskich, podczas gdy spożywały one tylko 1,2 razy większą dawkę preparatu. Pszczoły rasy krairiskiej uzyskują więc opinię mniej 53
wrażliwych na toksyczne działanie żołądkowe preparatu Fastac. Ryzyko zatrucia się ich jest zatem niższe niż pszczół rasy kaukaskiej, a to wynika z ich większej odporności. Możemy wykluczyć tutaj bowiem preferencje rasowe w stosunku do repelencyjnego oddziaływania preparatu, jakie Fastac niewątpliwie wykazuje. Pod względem atrakcyjności wypadał on podobnie dla pszczół obu ras. Pszczoły kaukaskie pobierały ogółem więcej syropu niż pszczoły kraińskie (1,2 razy), ałe proporcje, które odnosiły się do syropu czystego (l,4 razy) i syropu skażonego (1,1 razy) były zbliżone. WNIOSKI Preparat Fastac można uznać za jeden z pestycydów mniej szkodliwych dla pszczół w działaniu żołądkowym. Wprawdzie w badaniach laboratoryjnych wykazywał on właściwości toksyczne, ale jego szkodliwość kształtowała się na niskim poziomie, który w warunkach polowych prawdopodobnie nie zawsze znajdzie pełne potwierdzenie. W stosunku do tego preparatu obserwowano dużą zmienność zachowania się pszczół co do ilości spożycia syropu skażonego i poziomu śmiertelności. Źródeł tej zmienności dopatrujemy się zarówno w cechach indywidualnych poszczególnych rodzin pszczelich, jak i właściwości pszczół: zmienność sezonowa, odmiennośc genotypów, zróżnicowana reakcja na repełencyjne działanie preparatu, która wyraźnie się zarysowuje. Pszczoły rasy kraińskiej wykazywały wyższą odporność na szkodliwe działanie preperatu Fastac, niż pszczoły rasy kaukaskiej. Ryzyko zatrucia zwiększa się zatem w przypadku pszczół kaukaskich. LITERATURA A r z o n e A., P a t c t t a A. (1987) - Rcscarches on thc action of Ilucythrinate, propiconazolc, pyridafcnthion and quinalphos on honeybecs. Thc XXX1st Intcrnathional Apicultural Congrcss Warsaw, August 19-25, 1987. Apimondin Publishing Hause, Bucharcst, 272-778. A t k i n s E. L., K e I I u m D., A t k i n s K. W. (1978) - Integrated pest management stralegies for protecting honey bces from pesticides, Am.Bee J., 118(8):542-543,547. F r i e S J., W i b r a n K. (1987) - Effects on honcy-bee colonies following application of pyrethroids cypcrmethrin and PP 321 in flowering oilseed rape. Am.Bee J., 127(4): 266-269. G r o m i s z Z. (1991) - Wpływ temperatury na działanie preparatu Decis na pszczoły. Pszczeln.Zesz.Nauk., 35:63-68. G r o m i s z Z., G r o m i s z M. (1980) - Szkodliwość pestycydów Ambusz i Zołonc w stosunku do pszczół różnych ras. Pszczeln.Zesz.Nauk., 24:61-68. l r o m i s z Z., G r o m i s z M. (1993) - Z laboratoryjnych badań toksyczności syntetycznych pyrctroidów dla pszczół. Pszczeln.Zesz.Nauk., 37: 145-152. 54
M a 1 i n o w s k i H. (1982) - Wpływ temperatury na aktywność owadobójczą foto stabilnych pyretroidów. Rocz. Nauk. Roi. seria E, 12(1-2):245-255. R i e t h 1. P., L e v i n M. D. (1987) - The pyrethroid insecticide hazard to honey bees. Am.Bee i., 127(11):789-790. S v e n d s e n O. (1983) - Labor- und Felduntersuchungen iiber die Bienentoxizitat synthctischer Pyrethroide. Der XXIX Internathionale Bienenziichterkongress,Budapest, 25-31 August 1983. Bucharest, Apimondia-verlag, 301-304. V e s e I y V., T i t c r a D., M a I a L, B a c i I c c k L, G e s n erm. (1987) - Pyrethroids in the controi of the Varroa disease. The XXX1st lnternacjonal Apicultural Congress Warsaw, August 19-25.1987, Apimondin Publishing Hause, Bucharcst, 268-269. W a e 1 L. de, L a c r c O. van (1987) - Toxicity and the repellent activity of synthetic pyrethroids towards the houeybee (Apis mellifera L.). The XXX lst International Apicultural Congress, Warsaw, August 19-25, 1987. Apimondia Publishing Hause, Bucharest, 209-216. LABORATORY ASSESSMENT OF GASTRIC TaXICITY OF THE FASTAC FORMULA TO BEES Z. G r o m i s z, M. G r o m i s z Summary The study was concerned with the hannful cffcct of the formuła Fastac 10 EC on bces. The formula is a synthetic pyrethroid and contains 10% of thc active ingredient by the name of alphametrin. The formula was fed to becs in sugar syrup at concentrations of 0,01 % and 0,02 %. Cages with bees were kept inan incubating chamber at a temperaturę of 26 C. The intakes of alphametrin corresponding to those concentrations were, on average, 286 ng and 521 ng per l bee. Those magnitudes of the active ingredient dose resulted after 72 hr. in bee mortality rate at 10,8% and 14,8%, respectively, natural losses being discarded and the mortality rate in the control group being 0,04%. With a mortality rate of 17,1 % the bees of the Caucasian race were more susceptible to Fastac than the bccs of the Ukrainian thc lcttcr showing thc monality of 8,1 % upon exposurę to the formula. Fastac also showed bcc-rcpelling propcrties similar with rcspect to either race. The general conclusion from the test is that Fastac may be qualified as one of the pesticides less hazardous to bees. However, risk of poisoning varies among bees of different races. Keywords: pyrethroids, toxicity, honey bee, bec races. 55