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Johannes Fischer

• Diese Dissertation befasst sich mit den Auswirkungen von nicht letalen Dosen von Neonikotinoiden auf Bienen. Neonikotinoide stellen eine Klasse von Insektiziden dar, die auf den nikotinischen Acetylcholin Rezeptor wirken. In dieser Dissertation wurden die Neonikotinoide Imidacloprid, Clothianidin und Thiacloprid benutzt. Die beiden erst genannten unterliegen zum Zeitpunkt des Verfassens dieser Arbeit einem temporären Verkaufs- und Ausbringungs-Stopp. Damit sind die Ergebnisse dieser Arbeit wichtig für die Bewertung der Gefahren von Neonikotinoiden. Neonikotinoide werden im großen Maße in der Landwirtschaft als Spritzmittel und Saatgutbeize eingesetzt. Dabei können sie in Rückständen von Bienen beim Sammeln von Nektar und Pollen aufgenommen und zum Stock gebracht werden. Um einen weiten Blick auf die Auswirkungen der Stoffe zu werfen wurden deshalb Experimente an einzelnen Sammlerinnen durchgeführt, ebenso wie an Bienenvölkern, bei denen die Substanzen verfüttert wurden. Als neuronal aktive Substanzen können sie die normale Funktion des Nervensystems von Bienen beeinflussen, was Veränderungen im Verhalten hervorrufen kann. Dies zeigt sich in Veränderungen in der Bewegung, Orientierung oder auch Interaktion mit anderen Bienen. Die Wirkung am Rezeptor variiert, trotz gleichen molekularen Ziels, stark zwischen den verwendeten Neonikotinoiden. Clothianidin wurde als Agonist beschrieben, der sogar stärkere Ströme als Acetylcholin bei gleicher Konzentration hervorrufen kann. Imidacloprid dagegen wurde bereits als partieller Agonist beschrieben, der geringere Ströme über den Rezeptor auslöst. In dieser Arbeit wurde ein erster Versuch durchgeführt um Thiacloprid ebenfalls als Agonist am nikotinischen Acetylcholin Rezeptor der Biene zu beschreiben. Hierbei wurde an einer Zelle in Kultur ein geringerer Strom ausgelöst. Bienenvölker wurden unter kontrollierten Bedingungen gehalten, bei denen je eins der Neonikotinoide Clothianidin, Imidacloprid oder Thiacloprid in das Futter gemischt wurden. Hierfür wurden Dosen gewählt, bei denen davon ausgegangen werden konnte, dass keine akute Beeinflussung der Sammlerinnen bestand. Es konnte festgestellt werden, dass chronisches Füttern mit einer Zuckerlösung mit 8,876 mg/kg Thiacloprid zu einer verringerten Sammelleistung führte. Ebenso wurde die Entwicklung der Eier stark eingeschränkt, wobei die Königin weiterhin Eier legte. Es konnten nur vereinzelte verdeckelte Brutzellen, die ein spätes Entwicklungsstadium der Bienen darstellen, gefunden werden. Damit konnte gezeigt werden, dass geringe Dosen die Larval-Entwicklung von Bienen beeinflussen, eventuell durch Einflüsse auf die Kommunikation zwischen Ammenbienen und der Brut. Um Auswirkungen auf einzelne Tiere zu zeigen, wurden unterschiedliche Parameter im Heimflug von Bienen nach Fütterung mit je einem der Neonikotinoide analysiert. Bienen mussten sich nach der Fütterung orientieren und von einer neuen Position den Heimweg zum Stock finden. Der Heimflug wurde per Radar verfolgt und so ein Flugprofil erstellt, das aus zwei Flugphasen bestand. Diese wurden durch die Navigation nach Vektorintegration und durch Landmarken unterteilt. Aus dem Flugprofil konnte abgelesen werden, wie lange die Bienen für die Phasen des Flugs benötigten, in welchem Hauptflugwinkel sie die erste Flugphase absolvierten, in welche Richtung sie am Ende der ersten Flugphase flogen und wie gerichtet der Flug war. Auch wurde erfasst, ob die Bienen überhaupt in der Lage waren zum Stock zurückzukehren. Hier zeigte sich, dass die Fütterung mit Zuckerwasser mit 0,6 µM und 0,9 µM Imidacloprid, ebenso wie mit 0,1 mM Thiacloprid zu einer verringerten Heimkehrwahrscheinlichkeit führte. In der ersten Flugphase konnte auch gezeigt werden, dass 0,2 µM Clothianidin im Zuckerwasser zu einem schnelleren Flug führte und dass der Flugwinkel im Vergleich zur Kontrolle in Richtung der wahren Position des Stocks verschoben war. Beide Imidacloprid-Gruppen zeigten eine ähnliche, signifikante Verschiebung des Flugwinkels, ebenso konnte im Flug selbst eine häufige Änderung der Richtung festgestellt werden. In der zweiten Flugphase zeigte sich, dass Bienen, welche mit Thiacloprid behandelt wurden häufiger eine inkorrekte Heimflugrichtung wählten, was in längeren Heimflügen resultierte. Die mit Clothianidin behandelten Bienen legten eine längere Flugstrecke zurück. Bienen, welche Imidacloprid beider Konzentrationen konsumierten, zeigten einen häufigen Wechsel ihrer Flugrichtung. Damit konnten bei allen drei gewählten Neonikotinoiden Einflüsse auf spezifische Komponenten der Navigation von Bienen gefunden und Einschränkungen im Heimkehr- und Orientierungsverhalten einzelner Sammlerinnen gezeigt werden. Somit konnten die eingehenden Fragen zumindest teilweise beantwortet werden und die Datenlage zur Frage der Schädlichkeit der, auch politisch umstrittenen, Substanzen erweitert werden.