Biologiska effekter

Syfte 

Syftet med verksamhetsområdet är att studera effekter av bekämpningsmedel på biologiska system i fält, i vatten- och landmiljöer, i typiska svenska jordbruksområden. Vidare syftar den planerade verksamheten till att stärka expertisen om biologiska effekter av bekämpningsmedel och att utveckla biologiska indikatorer som kan användas för miljöriskbedömningar.

Verksamhetsmål 2023 - 2027

1. Studera biologiska effekter av bekämpningsmedel i akvatiska och terrestra ekosystem
2. Utveckling av biologiska indikatorer för bekämpningsmedelspåverkan på ekosystem, samt främja användning av dessa
3. Bidra med att förbättra och förenkla miljöriskbedömningen

Genomfört och pågående arbete

Biologisk övervakning

CKB genomför årlig provtagning av bottenfauna och kiselalger i fyra vattendrag i södra Sverige. Alla fyra vattendragen ligger i de så kallade typområdena där nationell övervakning av bekämpningsmedel utförs, vilket innebär att funna halter bekämpningsmedel kan kopplas till biologin.

Den senaste publikationen med sammanställning av data:

• Hallstan, S., Boström, G. & Gönczi, M. 2020. Övervakning av biologi i vattendrag i jordbruksintensiva områden - Resultat av elva års övervakning samt utvärdering av övervakningsprogrammet. CKB rapport 2020:2. Sveriges lantbruksuniversitet.

Forskningsprojekt

År 2022 inleddes två fältstudier i svenska jordbruksbäckar för att undersöka hur bekämpningsmedel påverkar sötvattenekosystem bortom vad som normalt fångas upp genom vattenövervakning.

Jämförande profilering av bekämpningsmedel i olika akvatiska matriser 

Denna studie undersökte förekomsten av bekämpningsmedel i flera akvatiska matriser – vatten, biofilm, akvatiska ryggradslösa djur och sediment – i två jordbruksbäckar och en referensbäck.

Viktiga slutsatser: 

• Många bekämpningsmedel, särskilt de som är mer fettlösliga (högt logK_OW) det vill säga främst insekticider och vissa fungicider, återfanns i biologiska matriser som biofilm och ryggradslösa djur men inte i vattenproverna.
• Denna diskrepans tyder på att traditionell vattenbaserad övervakning underskattar den faktiska exponeringen av vattenlevande organismer.
• Det här understryker behovet av att titta bortom vattenprover för att bedöma ekologiska effekter.

Vetenskaplig publicering av resultaten pågår.

Biofilm (perifyton) som indikator för bekämpningsmedel och näringsämnen 

Denna studie undersökte användningen av perifyton (ett samhälle av alger och mikroorganismer på undervattensytor) som bioindikator för bekämpningsmedel och näringsföroreningar. Prover togs under tre sommarmånader i två jordbruksbäckar och en referensbäck.

Viktiga slutsatser:

• Perifyton ackumulerade upp till 30 olika bekämpningsmedel, med tydliga och bestående kontamineringsmönster som inte speglades i vattenproverna.
• Studien kopplade även bekämpningsmedelsackumulering till förändringar i algsammansättning och fettsyraprofil, vilket kan påverka hela näringsväven.
• Resultaten visar att perifyton är en värdefull och integrerande matris för att bedöma långsiktiga ekologiska effekter av bekämpningsmedel i sötvattenekosystem.

Vetenskaplig artikel över resultaten är inskickad till tidsskrift.

SAFE Fungi (Sensitivity Assessment of Fungi to Exposure)

Vattenlevande svampar spelar en viktig roll i sötvattenekosystem genom att bidra till näringscirkulation och nedbrytning av organiskt material. Trots deras ekologiska betydelse är de i dagsläget förbisedda inom reglerande ekotoxikologiska tester, som främst fokuserar på fisk, ryggradslösa djur och alger. Samtidigt har fungicider som används inom svenskt jordbruk påträffats i biofilm (perifyton), med upp till 11 olika fungicider identifierade i biofilm i jordbruksbäckarna undersökta i studien ovan. Detta väcker oro för möjliga oavsiktliga effekter på svampar.

Syftet med detta projekt, som börjar 2025, är att utveckla ekotoxikologiska tester för att bedöma vattenlevande svampars känslighet för fungicider. De inledande testerna kommer att omfatta exponering av enskilda arter för enskilda ämnen och fokusera på effektparametrar såsom tillväxt, respiration, nedbrytning och reproduktion. Målet är att fastställa toxiska tröskelvärden (t.ex. EC₅₀, LC₅₀) och att utvärdera om befintliga regulatoriska gränsvärden för andra organismer (t.ex. RAC, PNEC) också ger tillräckligt skydd för vattenlevande svampar. I framtida delar av projektet kommer även blandningseffekter och ytterligare miljöstressorer att inkluderas. Projektet är en del av EU-projektet PARC, mer beskrivet nedan.

Utveckling av ekologiska indikatorer

Inom vattenförvaltningen används olika biologiska indikatorer (bedömningsgrunder) för att bedöma ekologisk status. Det finns dock idag inga officiella indikatorer som specifikt fångar upp biologiska effekter av bekämpningsmedel. Eftersom bekämpningsmedel sällan förekommer isolerat utan ofta samverkar med andra stressfaktorer, såsom förhöjda näringsnivåer, är det svårt att särskilja bekämpningsmedlens effekter.

Vid CKB arbetar vi aktivt med att identifiera och utveckla indikatorer som bättre speglar ekosystemens respons på bekämpningsmedel och som kan förbättra miljöriskbedömningar. Vissa index har redan testats i olika sammanhang och vi utvärderar dem med data från långtidsövervakning och biologisk provtagning.

Två huvudsakliga index vi arbetar med:

• SPEAR (Species At Risk) – Ett traits-baserat index utvecklat i Tyskland som använder känsligheten hos bottenlevande ryggradslösa djur för att bedöma bekämpningsmedelsstress.
• Kiselalgsmissbildnings-index – Baserat på andelen missbildade kiselalgsskal. Indexet är utvecklat vid SLU och används som stödparameter i svensk vattenförvaltning.

Vidareutveckling av SPEAR pågår inom PARC-projektet (se nedan) där vi samarbetar med europeiska partners för att bedöma indexets tillämplighet på olika övervakningsdata, inklusive svenska bäckar. Inom forskningsprojektet PollinERA (se nedan) utvecklas även ett nytt index, PollSPEAR, som särskilt fokuserar på att fånga bekämpningsmedelseffekter på pollinatörer.

PARC

SLU deltar i Partnership for the Assessment of Risk from Chemicals (PARC) – ett stort EU-projekt (2022–2028) med målet att förbättra riskbedömning av kemikalier för att bättre skydda människors hälsa och miljö. CKB är involverad i de delar som rör riskbedömning av växtskyddsmedel (WP 6.4.4). Vi samarbetar med andra europeiska forskargrupper för att minska komplexiteten i riskbedömningarna utan att sänka skyddsnivån. Målet är att bättre koppla resultaten från laboratorietester till faktiska effekter i fält. Projektet startade i maj 2022 och vår inledande insats är att bidra med bekämpningsmedels- och biologiska data samt svenska fälterfarenheter. Fältstudierna och SAFE Fungi är en del av PARC.
Även inom verksamhetsområdet Riskbedömningsverktyg pågår arbete inom PARC.

Pollinatörer

Pollinatörer är avgörande för jordbruket och den biologiska mångfalden då de tillhandahåller viktiga ekosystemtjänster såsom pollinering av grödor och vilda växter. Deras insatser är centrala både för livsmedelsförsörjning och fungerande ekosystem. Vid CKB bedriver vi aktiv forskning om bekämpningsmedelseffekter på bin och andra pollinatörer. Pågående projekt inkluderar PollinERA och Screening av bekämpningsmedel i pollen från honungsbin i norra zonen (se mer under Kemisk analyskompetens och Miljöövervakning).

PollinERA (2024–2028)

Projektets mål är att vända trenden med minskning av pollinatörer och att minska bekämpningsmedels negativa effekter. Det sker genom att gå bortom dagens metod att enbart bedöma enskilda ämnen på honungsbin, till ett mer ekologiskt relevant angreppssätt som omfattar flera pollinatörarter och deras samspel med miljön. Projektet pågår under 2024-2028 och leds av professor Christopher John Topping, Aarhus Universitet. Forskningsprojektsidan för PollinERA.

SLU:s huvudsakliga bidrag:

• Utveckling av multimetodanalys för bekämpningsmedel i olika pollinatörer och exponeringsmatriser
• Kvantifiering av bekämpningsmedel i dessa matriser
• Utveckling av indikatorn PollSPEAR för att bedöma bekämpningsmedelseffekter på pollinatörer