Blommor, bin och nikotin

Många växter är helt beroende av pollinerande insekter för att kunna fortplanta sig. Insekternas belöning för sitt arbete är oftast nektar, en sockerhaltig vätska i blommorna.

Men det finns även växter som spetsar sin nektar med nikotin, koffein och andra ämnen som vanligtvis ingår i växternas kemiska försvar mot skadeinsekter och mikroorganismer. Det kan verka underligt – växterna vill ju inte skada sina pollinatörer. Så varför spetsa nektarn på det viset? Det har många forskare grubblat över.

Växterna gynnas av att pollinatörerna befruktar så många blommor som möjligt. Det gäller därför att se till att pollinatörerna inte stannar för länge i varje blomma. Nektar som först lockar och sedan väcker obehag skulle kunna vara en lösning på problemet – och kanske kan en gnutta nikotin i nektarn ha den effekten. Det har forskare i Sydafrika undersökt.

Forskarna lät tambin välja mellan ett stort antal skålar som innehöll konstgjord nektar med olika halter av nikotin och socker. De bin som deltog i försöket föredrog ”nektar” med låga halter av nikotin. Men ju högre sockerhalten var, desto högre nikotinhalter accepterade bina.

– Det handlar om smak. Nikotin smakar bittert och socker maskerar den smaken. Vi har funnit samma samband hos solfåglar och andra nektarätande fåglar, att de accepterar mer nikotin ju högre sockerhalten är, säger Sue Nicolson, professor vid University of Pretoria och en av forskarna bakom studien.

Forskarnas experiment indikerar att en gnutta nikotin i nektarn skulle kunna få fart på bina, så att fler blommor blir pollinerade.

– Men för att verkligen bevisa det måste man göra ordentliga fältexperiment, säger Sue Nicolson.

Några av de bisamhällen som ingick i försöken drabbades av sjukdomar. Många bin dog som en följd, men forskarna kunde konstatera att låga doser av nikotin bromsade sjukdomsförloppen. Det stöder en annan teori, nämligen att vissa ämnen i nektar fungerar som medicin för pollinatörer. Ett amerikanskt forskarteam har undersökt detta i detalj.

Forskarna infekterade humlor med magparasiter och försökte sedan bota dem med åtta olika ämnen som förekommer i nektar. Fyra av ämnena hade en tydlig effekt. Nikotin är ett av dem – de övriga är katalpol, tymol och anabasin. Det sistnämnda hade bäst resultat i försöken och minskade antalet parasiter hos humlorna med i genomsnitt 80 procent.

Humlor som infekterats med parasiter ökade självmant sitt intag av nektar som innehöll anabasin. De verkar alltså självmedicinera för att bli av med parasiterna.

Alla som har brottats med ett nikotinberoende vet hur svårt det är att bli av med det. Även koffeinet i vårt kaffe är beroendeframkallande. Vid det här laget kanske du funderar på om insekter som får i sig dessa ämnen utvecklar beroenden som liknar våra – och om det i så fall ingår i en lömsk plan från växterna sida: att skapa så villiga och lojala pollinatörer som möjligt.

Ett brittiskt forskarteam har visat att humlor föredrar nektar som innehåller nikotin framför nikotinfri nektar. Forskarteamet har också undersökt om humlor som får i sig nikotin från nektar blir bättre på att pollinera växter.

Humlorna som deltog i försöket fick leta nektar i konstgjorda blommor. Varje humla fick tillgång till två sorters blommor. Den ena innehöll vatten och den andra innehöll nektar. De två typerna av blommor hade olika färg, så att humlorna kunde lära sig att associera en viss färg med nektar. Hälften av humlorna fick tillgång till blommor med ren nektar, den andra hälften fick tillgång till nektar spetsad med nikotin. På så sätt kunde forskarna undersöka om nikotinet påverkade humlornas inlärningsförmåga.

Alla humlor lärde sig känna igen och undvika de blommor som innehöll enbart vatten. Men inlärningen skedde snabbast hos de humlor som fått tillgång till blommor med nikotinhaltig nektar. Slutsatsen är enligt forskarna att nikotin förbättrar humlornas inlärningsförmåga.

Avslutningsvis undersökte forskarna om nikotinet påverkade humlornas förmåga att tänka om. Forskarna kastade om färgerna, så att de blommor som tidigare gett humlorna en belöning i form av nektar nu i stället innehöll vatten.

Den här gången gick det snabbast för de humlor som inte hade fått nikotin, alltså de som tidigare lärt sig att skilja blommorna med nikotinfri nektar från blommor med vatten i.

För de nikotinberoende humlorna var det svårare att acceptera förändringen.

De här eleganta experimenten visar att en växt som spetsar sin nektar med nikotin bör få pollinatörer som snabbt lär sig känna igen den växtens blommor. Men det behöver inte betyda att pollinatörerna i fråga har blivit beroende av nikotinet.

– Än så länge har ingen lyckats visa att pollinatörerna verkligen blir beroende av nikotin. Men det finns några studier som visar att de påverkas av sådana substanser. Att visa att de blir beroende kommer att kräva många fler experiment, men vi håller på med det i vårt labb just nu, säger Geraldine Wright, professor vid Newcastle university och en av forskarna bakom studien.

Enligt Geraldine Wright är det troligt att nikotinet påverkar belöningscentrum i humlornas hjärna, och att humlorna därför förknippar nikotinet med välbefinnande. Detta kan i så fall motivera humlorna att försöka skaffa mer av samma vara, vilket naturligtvis gynnar växterna.

Nikotin tycks alltså kunna framkalla både välbefinnande och obehag hos pollinatörerna.

– Det är troligt att olika arter av pollinatörer reagerar olika på nikotin och att olika doser kan framkalla olika reaktioner, säger Ola Lundin, forskare vid Sveriges lantbruksuniversitet och expert på samspelet mellan växter, pollinatörer och skadeinsekter.

Andra forskare har sett att koffein tycks ha liknande effekt. Vissa av de så kallade sekundära metaboliter som förekommer i nektarn tycks alltså kunna påverka både hälsa och beteende hos pollinatörerna. I de flesta fall ser detta ut att gynna båda parter – pollinatörerna får mat och medicin och växterna får bättre pollinering.

Men det kan finnas en mörk baksida av detta ömsesidiga utbyte, som är kopplat till en grupp bekämpningsmedel som kallas neonikotinoider. Som namnet antyder är neonikotinoiderna kemiskt besläktade med nikotin, och de har en likartad effekt på insekternas centrala nervsystem. De binder till receptorer på nervcellerna som är avsedda för signalsubstansen acetylkolin. Denna ser till att nervcellerna kan kommunicera med varandra. Halten av acetylkolin regleras av enzymer som snabbt bryter ner signalsubstansen. Dessa enzymer kan även bryta ner nikotin – men de rår inte på neonikotinoider, som därför kan nå så höga koncentrationer att de stör kommunikationen mellan nervcellerna. Det kan leda till förlamning och död hos pollinatörerna.

Brittiska forskare har gjort studier som visar att varken humlor eller tambin kan avgöra om nektar innehåller neonikotinoider eller inte – även i de fall då halterna är så höga att insekterna tar skada. Faktum är att bina och humlorna föredrar nektar spetsad med endera av två neonikotinoider framför ren nektar.

 – Jag tror att neonikotinoider påverkar belöningscentret i binas hjärna på samma sätt som nikotin gör. Därför väljer de att dricka mer av vätskor som innehåller sådana substanser eftersom det ger tillfredsställelse, ungefär som socker kan få oss att må bra, säger Geraldine Wright.

Det är naturligtvis oroande. Om bin och humlor hellre äter nektar som innehåller neonikotinoider än giftfri nektar, så finns det en risk att de får i sig skadliga mängder bekämpningsmedel.

Det finns forskare – och naturligtvis företrädare för de företag som tillverkar neonikotinoider – som anser att den här sortens laboratorieexperiment ger en överdriven bild av de negativa effekterna. En av invändningarna är att pollinatörerna i experimenten utsätts för avsevärt högre doser än vad de kan få i sig när de pollinerar grödor ute i naturen som har behandlats med neonikotinoider. Men under senare år har den invändningen blivit allt mer ifrågasatt.

Svenska forskare blev först i världen med att visa att humlor och ensamlevande bin, så kallade solitärbin, skadas när de pollinerar grödor som är behandlade med neonikotinoider. Resultaten kommer från ett storskaligt fältexperiment som gjordes av forskare vid Lunds universitet och Sveriges lantbruksuniversitet, i samarbete med Jordbruksverket.

Neonikotinoider är mycket effektiva mot jordloppor, små skalbaggar som kan göra stor skada på bland annat raps. Det är själva rapsfröna som behandlas med neonikotinoider – man säger att de betas. När de betade fröna gror, sprids bekämpningsmedlen till hela växten, vilket medför att de även hamnar i pollen och nektar.

Totalt ingick 16 rapsfält i försöket. Hälften av fälten såddes med frön som behandlats med neonikotinoider, resterande fält såddes med obehandlade frön. Forskarna placerade sex tambisamhällen vid varje fält, samt sex humlesamhällen och tre ”biholkar” som innehöll vilda solitärbin. Pollinatörernas aktiviteter vid rapsfälten följdes under hela odlingssäsongen.

Forskarna kunde konstatera att humlekolonierna vid de behandlade rapsfälten växte dåligt jämfört med kolonierna vid de obehandlade rapsfälten. Inga solitärbin lyckades föröka sig i de biholkar som placerats vid de behandlade rapsfälten. Men bekämpningsmedlen hade ingen mätbar effekt på tambinas kolonitillväxt. Ola Lundin tror att storleken på pollinatörernas samhällen bidrog till detta utfall.

– Tambinas samhällen är så stora att de antagligen klarar att ett antal arbetare dör. Humlorna lever i avsevärt mindre samhällen och drabbas därför hårdare. Och solitärbina lever ju ensamma, så om en hona dör så försvinner hela det boet, säger Ola Lundin.

De svenska forskarna publicerade sina resultat 2015. Sedan dess har liknande experiment gjorts i andra länder.

Nyligen publicerades en europeisk studie som handlar om hur solitärbin, humlor och tambin påverkas av neonikotinoider som används i rapsodlingar. Det är en stor studie som omfattar 33 rapsfält fördelade på tre länder: Ungern, Storbritannien och Tyskland.

Rapsfälten såddes i grupper om tre: två fält med rapsfrön som hade behandlats med var sin neonikotinoid och ett tredje fält som såddes med obehandlade rapsfrön för att fungera som kontroll. Bikupor och holkar med humlor och solitärbin placerades vid varje odlingslott.

Forskarna undersökte regelbundet halten av neonikotinoider i den nektar och det pollen som de tre insektsarterna samlade i sina bon. Det visade sig att samtliga bon innehöll neonikotinoider – alltså även de som låg vid de obehandlade åkrarna. Dessutom fann forskarna spår av neonikotinoider som inte användes i försöket, vilket visar att den här sortens preparat är seglivade i naturen.

Ju högre halterna av bekämpningsmedel var, desto färre drottningar fanns det i humlornas samhällen. Och hos solitärbina fanns det en koppling mellan gifthalt och antalet befruktade ägg.

När det gäller tambina, varierade effekten av neonikotinoiderna från land till land. I Ungern och Storbritannien hade bekämpningsmedlen negativ effekt på storleken och utvecklingen av bisamhällena. Men i Tyskland verkade neonikotinoiderna tvärtom gynna bisamhällena.

– Det är svårt att förklara vad det beror på. Men det kan ha funnits andra faktorer som varierade mellan länderna, som förekomsten av sjukdomar samt den generella kvaliteten på landskapen som bina lever i. Om det exempelvis finns god tillgång till andra pollen- och nektarväxter än den besprutade rapsen, så klarar sig bina antagligen bättre i dessa områden än på platser där de är mer beroende av just rapsen, säger Ola Lundin.

Flera av våra mest betydelsefulla grödor är beroende av pollinatörer för sin fortplantning. Utan pollinatörerna kan de inte växa. Den här ekosystemtjänsten kan översättas till pengar och värderas då globalt till drygt 150 miljarder euro per år. Samtidigt kommer allt fler rapporter om minskande bestånd av vilda pollinatörer och om kollapsande bisamhällen (se faktaruta s. 46). Det finns inga exakta siffor på omfattningen av problemen, men ungefär 9 procent av Europas biarter är hotade och 37 procent har minskande bestånd, enligt en rapport från EU. I Sverige finns ungefär 300 arter av humlor och bin, varav en tredjedel är rödlistade.

År 2013 införde EU ett partiellt förbud mot tre av de sju verksamma substanser som finns i neonikotinoider. Preparaten får inte längre användas för att skydda insektspollinerade grödor, eftersom man anser att det finns stöd för att de skadar vilda pollinatörer. Inom EU pågår just nu en ganska hätsk debatt om totalförbud mot neonikotinoider.

Ola Lundin är inte säker på att ett totalförbud är önskvärt i nuläget.

– Neonikotinoiderna är världens mest använda insektsmedel, och vi har i dag en ganska god kunskap om hur de påverkar miljön. Men om de ska förbjudas även i grödor som inte besöks av bin, så måste vi ju utreda vilka miljöeffekter det får och vilka preparat vi ska använda i stället.

Ola Lundin menar att vi måste satsa mer resurser på att utveckla ett integrerat växtskydd för de mest betydelsefulla grödorna. Det innebär att man skräddarsyr strategier för skadebekämpning för varje enskild gröda.

– Det ger sannolikt de bästa förutsättningarna för att få stora skördar och samtidigt minimera användandet av insektsmedel.

Under de senaste åren har det kommit allt starkare bevis för att neonikotinoiderna utgör ett hot mot pollinatörerna. De kan definitivt skada vilda pollinatörer som humlor och solitärbin, och de verkar även kunna skada tambin. Däremot är det osäkert om neonikotinoiderna skapar samma känsla av välbefinnande hos pollinatörerna som nikotinet verkar göra – och om ett begär efter nektar som innehåller neonikotinoider bidrar till att bestånden minskar. Geraldine Wright menar dock att det kan vara så.

– Vår forskning visar att pollinatörer som humlor föredrar mat som innehåller neonikotinoider. Därför verkar det rimligt att de skulle välja att äta nektar från grödor som har behandlats med sådana pesticider, och det bör kunna bidra till att bestånden minskar, säger hon.

Kollapsande bisamhällen

Om alltför många arbetarbin i ett bisamhälle dör eller försvinner på kort tid, så slutar samhället att fungera – det kollapsar. Detta brukar kallas plötslig bidöd eller CCD, colony collapse disorder. Begreppet myntades i USA 2006, då biodlare rapporterade att de förlorat 40–90 procent av sina bisamhällen under vintern. Även många europeiska bisamhällen försvann under samma period. Sedan dess har CCD kommit och gått i vågor.

Det finns flera teorier om orsaken, men troligtvis rör det sig om en kombination av parasiter, sjukdomar, förändrade jordbruksmetoder samt en ökad användning av bekämpningsmedel, inte minst neonikotinoider.