How would it be a world without bees?

In recent years, the idea of a world without bees has transcended numerous social and political spheres. The scientific community has been warning about the disappearance of bees during years without any consequence. But now, it has become an issue of major concern, acquiring a media relevance like never before. At the end of 2017, the EU decided to take matters into its own hands to prevent this tragic ending for bees.

Why would it be a problem that bees disappear from Earth? And which measures has the UE take in order to address this problem?

The DDT and Rachel Carson

The use of pesticides has been a common agricultural practice from the very beginning of agriculture. At the beginning, the use of organic chemicals derived from naturals sources, as well as inorganic substances such as sulphur, mercury and arsenical compounds, was very common. However, they eventually stopped being used due to their toxicity (especially, phytotoxicity). The growth in synthetic pesticides accelerated in the mid-twentieth century, especially with the discovery of the effects of DDT, which became one of the most widely used pesticides of all time. DDT became famous due to its generalist insecticidal effects and low toxicity to mammals and plants, being used to eradicate household pests, fumigate gardens and control agricultural pests.

Picture above: cover of a March 1947 brochure on DDT from the U.S. Department of Agriculture (source). Picture below: kids being showered with DDT during a campaing against poliomyelitis, which was believed to be transmitted by a mosquito (source).

DDT resulted to be very effective against insect vectors of deadly diseases such as malaria, yellow fever and typhus, thus becoming even more popular.

However, the overuse of this and other pesticides eventually began to cause severe human and environmental health problems, because some of these products started to contaminate soils, plants and their seeds, and to bioaccumulate within the trophic nets, finally affecting mammals, birds and fishes, among others. The indiscriminate use of pesticides and their effects were denounced by Rachel Carson through her most famous publication, “Silent Spring”, which was distributed in 1962.

Silent Spring, by Rachel Carson (source).

From Carson to the neonicotinoids

Since Carson denounced the abusive use of pesticides, the world has witnessed the birth of many new substances to fight crop pests. Since then, researches have focused on finding less toxic and more selective products in order to minimize their impact on both human and environmental health. Could we say it has been a success?

Yes… and no. Although their use stopped being so indiscriminate and famers started betting on the use of more selective products, there were still some open fronts. Fronts that would remain open until today.

Between 1980 and 1990, Shell and Bayer companies started working on the synthesis of a new assortment of pesticides to face the resistances that some insects have acquired to some of the most widely used substances those days: the neonicotinoids. Neonicotinoids are a class of neuro-active insecticides chemically similar to nicotine; they effect the insect nervous system with a high specificity, while having a very low toxicity to mammals and birds compared to their most famous predecessors (organochlorides, such as the DDT, and carbamates). The most widely used neonicotinoid nowadays (and also one of the most widely used pesticides worldwide) is the imidacloprid.

However, far from getting famous for their effectiveness, the use of neonicotinoids began to get controversial for their supposed relationship with the disappearance of bees.

How do these pesticides affect bees?

For some years now (2006 onwards) the neonicotinoids are in scientists’ spotlight as one of the main suspects of the disappearance of bees. However, it has not been until now that something that scientists had been denouncing for years has finally been assumed: that neonicotinoids cause a greater impact than it was thought.

Dead bees in front of a hive. Public domain.

Unlike other pesticides that remain on plant surfaces, some studies state that neonicotinoids are taken up throughout their tissues, thus being accumulated in their roots, leaves, flowers, pollen and nectar. Also, that nearby fields are polluted with the dust created when treated seeds are planted and that plants derived from these seeds will accumulate a major amount of pesticide than sprayed plants (as it is explained in this publication of Nature). This causes bees (as well as other pollinating insects) to be exposed to high levels of pesticides, both in the crops themselves and in the surrounding foraging areas. These same studies have revealed with less support that these products may persist and accumulate in soils, which may affect future generations of crops.

Some of the negative effects on bees that have been related to neonicotinoids are:

• Altered immune system, reduced overwintering success and reproduction in both honeybees and wild bees (according to this recent study published in Science).
• Risk of disorientation in bees when looking for food (foraging habits) in both honeybees and wild bees, as well as communication disruption in colonial bees.
• Enhanced negative effects by the interaction with other pesticides.
• Contribution to the CCD (Colony Collapse Disorder). This phenomenon is characterized by the massive disappearance of worker bees from a colony, which leave behind the queen along with food, its larvae and some bees that take care of them. This phenomenon has been recorded numerous times throughout history; the last one occurred in the USA in 2006, when a large number of honey bee colonies (Apis mellifera) began to collapse (until 2013, about 10 million hives have disappeared, almost 2 times more than what is considered normal). The CCD is a multifactorial phenomenon, in which the action of pesticides seems to be only one of a long list of possible triggers.

In addition to the effects of neonicotinoids, other important causes must be taken into account: climate change, less food sources and changes in soil uses.

What would happen if bees disappear?

Colonial bees (like honeybees) are the most famous among bees. However, they only represent a mere portion within the great diversity of known bees, most of which have solitary life habits and build their nests inside small cavities. The ecological importance of solitary bees is equal to or greater than that of honey bees, but effects that neonicotinoids have on them are still poorly studied. Together, bees are among the most efficient pollinating organisms.

Solitary bee entering in its nest. Public domain.

According to this study carried out in German territory and published in POLS One at the end of 2017, a large part of flying insect diversity (including numerous pollinators) and up to 75% of their biomass have decreased in the last three decades due to the interaction of several factors. And if that was not enough, the authors say that these numbers can probably be extrapolated to other parts of the world.

What would happen if both colonial and solitary bees disappear?

• Disappearance of crops. The production of many crops, such as fruit trees, nuts, spices and some oils, depends entirely on pollinators, especially on bees.
• Decrease in the diversity and biomass of wild plants. Up to 80% of wild plants depend on insect pollination to reproduce, as it happens with many aromatic plants. A decrease in the vegetal surface would lead to serious problems of erosion and desertification.
• Less recycling of soil nutrients. With the disappearance of the plants, the washing and deposition of soil nutrients would go down.
• Less biological pest control. Some solitary bees are parasitoids of other solitary bees and other groups of insects (natural enemies); their absence could trigger the recurrence of certain pests.
• Negative effects on higher trophic levels. The disappearance of bees could cause a decrease in the diversity and biomass of some birds that feed on pollinators.
• Disappearance of bee-derived products, such as honey or wax.

The UE bans the use of neonicotinoids

Facing this reality, several governments have tried to limit the use of pesticides as a part of the measures to stop the decline of bee populations and the resulting economic losses. To give some examples, since 2006 the biomass of honey bees has decreased by 40% in the US, 25% in Europe since 1985 and 45% in the United Kingdom since 2010, according to data published by Greenpeace.

To date, the more restrictive measures limited the use of neonicotinoids in certain situations or seasons. But at the beginning of 2018, the EU, after preparing a detailed report based on more than 1,500 scientific studies carried out by the EFSA (European Food Safety Authority), decided to definitively ban the use of the three most used neonicotinoids in a maximum period of 6 months in all its member states after demonstrating that they are harmful for bees: imidacloprid, clothianidin and thiamethoxam.

Will the objectives of this report be accomplished? We will have to wait …

.           .           .

Although slowly, the fight against the abusive use of pesticides is paying off. However, we will have to see if the gap left by some products is filled with other substances or if governments commit to adopt more environment friendly agricultural models.

Main picture obtained from [link].

Què passaria en un món sense abelles?

En els darrers anys, la idea d’un món sense abelles ha transcendit nombroses esferes socials; així, el que abans preocupava únicament els científics ha passat a ocupar un lloc de rellevància entre els temes d’actualitat. Tant és així, que a finals del 2017 la Unió Europea va decidir intervenir per tal d’evitar aquest tràgic desenllaç.

Per què seria problemàtic que desapareguessin les abelles? I quines mesures ha pres la Unió Europea envers aquesta problemàtica?

Sobre el DDT i Rachel Carson

L’ús de pesticides ha format part de les pràctiques agrícoles des de fa milers d’anys. Inicialment, era comú l’ús de substàncies orgàniques i inorgàniques sense adulterar, com els compostos de sulfurs, mercuri o arsènic. Tanmateix, la seva elevada toxicitat els va dur al desús. A mitjans del segle XX, concretament en la dècada de 1950, es disparà l’aplicació de pesticides sintètics, essent el DDT la màxima expressió de l’ús indiscriminat d’un insecticida fins a dia d’avui. Donada la seva acció generalista i la seva suposada baixa toxicitat directa en plantes i mamífers, es feia servir en tot tipus d’àmbits: per eliminar els insectes a la llar, fumigar jardins o controlar plagues agrícoles.

Adalt, portada d’un tríptic sobre el DDT publicat l’any 1947 pel Departament d’Agricultura dels EUA (font). A sota, nens en una piscina ruixats amb DDT com a estratègia per combatre la pòlio, la qual es creia que era trasmessa per un mosquit (font).

El DDT resultava molt efectiu envers insectes vectors de malalties mortals com la malària, la febre groga o el tifus, fet que el va convertir en un membre més de la família.

L’ús indiscriminat d’aquest i d’altres pesticides, però, va començar a generar problemes greus de salut en humans i en el medi ambient, ja que molts d’ells es bioacumulaven i contaminaven el sòl, les plantes i les seves llavors, i impactaven finalment a nivells superiors de les xarxes tròfiques (mamífers, aus, peixos, etc.). L’ús indiscriminat de pesticides i les seves terribles conseqüències van ser denunciats per Rachel Carson en la seva publicació “Silent Spring” (Primavera Silenciosa), distribuïda l’any 1962.

Silent Spring, de Rachel Carson (font).

Des de Carson als neonicotinoides

Des què Rachel Carson denunciés l’ús abusiu de pesticides, el món ha presenciat el naixement de noves substàncies per combatre les plagues agrícoles. Des d’aleshores, el rumb de les investigacions ha estat obtenir productes menys tòxics i més selectius per tal de minimitzar els impactes sobre la salut humana i ambiental. Podríem dir que ha estat un èxit?

Sí … i no. Si bé el seu ús va deixar de ser tan indiscriminat i s’apostava per l’ús de productes més selectius, encara hi havia alguns fronts oberts. Fronts que seguirien presents fins a l’actualitat.

Entre 1980 i 1990, les empreses Shell i Bayer van començar a treballar en la síntesi d’un nou assortit de pesticides per donar solució a les resistències que els insectes havien generat a certes substàncies emprades fins al moment: els neonicotinoides. Els neonicotinoides són una família d’insecticides amb una estructura molecular similar a la nicotina que actuen directament sobre el sistema nerviós central dels insectes, revolucionaris per la seva elevada especificitat sobre aquests organismes i la seva baixa toxicitat en mamífers i aus en comparació als seus predecessors més famosos (organoclorats, com el DDT, i carbamats). El neonicotinoide més usat a nivell mundial és l’imidacloprid, sent a més a més un dels pesticides més emprats actualment.

Tanmateix, més enllà de fer-se famosos per la seva efectivitat, els neonicotinoides van començar a aixecar polseguera per la seva suposada relació amb la desaparició de les abelles.

Com afecten aquests pesticides a les abelles?

Des de fa ja alguns anys (aprox. 2006 fins a l’actualitat) que els neonicotinoides es troben en el punt de mira dels científics en tractar-se d’uns dels principals sospitosos de la desaparició de les abelles. No obstant això, no ha estat fins a l’actualitat que s’ha  reconegut un fet que la comunitat científica portava denunciant des de fa anys: que els neonicotinoides causen un impacte major del que es creia.

Abelles mortes davant d’un rusc. Imatge de domini públic.

A diferència d’altres pesticides que romanen en la superfície de les plantes, diversos estudis afirmen que els neonicotinoides són assimilats pels seus teixits, acumulant-se en arrels, fulles, flors, pol·len i nèctar; d’altra banda, les llavors tractades amb aquests productes alliberen residus en forma de pols que es dispersen per l’aire i les plantes que deriven d’aquestes acumulen una major quantitat de pesticida (tal com comenta Nature en aquesta publicació). Això fa que les abelles (entre d’altres insectes pol·linitzadors) estiguin exposades a elevats nivells de residus, tant en els propis camps com en les zones circumdants on s’alimenten. Aquests mateixos estudis han revelat, encara que amb menys suport, que aquests productes poden arribar a persistir i acumular-se en el sòl, podent afectar futures generacions de cultius.

Els efectes negatius sobre les abelles que s’han associat als neonicotinoides són, entre altres:

• Alteració del sistema immune, menor capacitat per sobreviure a l’hivern i menor capacitat reproductiva (tant individual como colonial), afectant especialment l’èxit reproductiu en abelles solitàries (segons aquest estudi recent publicat a Science).
• Possible alteració sobre els hàbits i les rutes de cerca d’aliment (desorientació) tant en abelles solitàries com colonials, així com sobre la comunicació entre membres d’abelles colonials.
• Efectes negatius potenciats per interacció amb altres pesticides.
• Contribució al CCD (Colony Collapse Disorder). Aquest fenònem es caracteritza por la desaparició massiva de les abelles obreres d’una colònia, les quals deixen enrere la reina juntament amb aliment, les seves larves i algunes abelles que cuiden d’elles. Aquest fenòmen ha estat registrat nombrosos cops al llarg de la història, l’últim dels quals als EUA l’any 2006, quan una gran quantitat de colònies d’abelles de la mel (Apis mellifera) van començar a col·lapsar (fins el 2013, s’estima la pèrdua de fins a 10 milions de ruscs, quasi 2 cops més del que és considerat normal). El CCD és un fenòmen multifactorial, en el que l’acció dels pesticides només seria un de tants.

Als efectes negatius dels pesticides se li uneixen el canvi climàtic (canvis en els règims hídrics i de temperatura), menor quantitat d’aliment i els canvis en l’ús del sòl.

Què passaria si desapareguessin les abelles?

Les abelles colonials són les més famoses entre les abelles; tanmateix, només suposen un modest percentatge dins de la gran diversitat d’abelles conegudes, moltes de les quals són formes solitàries que construeixen nius en petites cavitats. La importància ecològica de les abelles solitàries és igual o més gran que la de les abelles de la mel i, no obstant això, l’efecte dels neonicotinoides sobre elles està molt poc estudiat. En conjunt, les abelles es troben entre els organismes pol·linitzadors més eficients.

Abella solitària entrant al seu seu niu. Imatge de domini público.

Segons aquest estudi realitzat en territori alemany i publicat en PLOS One a la fi del 2017, gran part de la diversitat i fins a un 75% de la biomassa d’insectes voladors (incloent nombrosos pol·linitzadors) hauria disminuït en les últimes tres dècades a causa de la interacció de nombrosos factors, valors que podrien extrapolar-se a nivell mundial.

Què passaria si les abelles, tant colonials com solitàries, desapareguessin?

• Desaparició de cultius. La producció de molts cultius, como la d’arbres fruiters, fruits secs, espècies i alguns olis, depèn completament dels pol·linitzadors. Dins d’aquests, les abelles en serien els més importants.
• Disminució de la diversitat i biomassa de plantes salvatges. Fins a un 80% de plantes salvatges depenen de la pol·linització per insectes per reproduir-se, com és el cas de moltes aromàtiques. La disminució de la superfície vegetal conduiria a greus problemes d’erosió i desertització.
• Menor reciclatge de nutrients del sòl. Amb la desaparició de les plantes, el rentat i deposició de nutrients del sòl aniria a la baixa.
• Menor control biològic de plagues. Algunes abelles solitàries són parasitoids d’altres abelles solitàries i d’altres grups d’insectes (enemics naturals); la seva absència podria disparar la recurrència de certes plagues.
• Efectes negatius sobre nivells tròfics superiors. Possiblement, la desaparició de les abelles es traduiria en una disminució de la diversitat i biomassa d’algunes aus que inclouen les abelles dins la seva dieta. Això sense comptar amb el consegüents efectes en cadena dins les xarxes tròfiques.
• Desaparició de productes derivats, com la mel o la cera.

La UE prohibeix l’ús de neonicotinoides

Donada aquesta situació, diferents governs han intentat limitar des de fa alguns anys l’ús de pesticides com a part de les accions per frenar el declivi de les poblacions d’abelles i les consegüents pèrdues econòmiques. Per posar alguns exemples, des de l’any 2006 la biomassa d’abelles de la mel ha disminuït un 40% als EUA, un 25% a Europa des de l’any 1985 i un 45% al ​​Regne Unit des de l’any 2010, segons dades publicades per Greenpeace.

Fins a l’actualitat, les mesures més restrictives simplement limitaven l’ús dels neonicotinoides en certes situacions o èpoques de l’any. Però a principis de 2018, la UE, després de l’elaboració d’un minuciós informe basat en més de 1.500 estudis científics realitzat per l’EFSA (Autoritat Europea de Seguretat Alimentària), va decidir prohibir definitivament l’ús dels tres neonicotinoides més usats en un període màxim de 6 mesos en tots els seus estats membres després de demostrar que afectaven a les abelles: imidacloprid, clotianidina i tiametoxam.

S’assoliran els objectius d’aquest informe? Caldrà esperar…

.           .           .

Tot i que lentament, la lluita contra l’ús abusiu dels pesticides va donant els seus fruits. Tanmateix, caldrà veure si el buit deixat per alguns productes és omplert per d’altres o si s’aposta per adoptar models agrícoles més amistosos amb el medi ambient.

Imatge de portada obtinguda de [link].