The Impacts of glyphosate and glyphosate-based herbicides on bumblebees

Abstract

Pollination is an essential process for the sexual reproduction of seed plants, and the majority of flowering plants worldwide benefit from insect pollinators. However, insect pollinators have been declining globally, and their decreasing numbers and species diversity could have serious environmental, food production, and economic consequences. Several factors have been proposed to explain pollinator decline, including land-use changes, biodiversity loss, climate change, and pesticide use. In this dissertation, I investigated the impacts of glyphosate, the world’s most widely used herbicide, and its commercial formulations (glyphosate-based herbicides) on the buff-tailed bumblebee (Bombus terrestris). Although concerns have arisen in recent decades about glyphosate being more harmful than previously thought, there is no consensus on the extent of its effects, specific mechanisms, or exposure routes. First, I investigated whether bumblebees could be exposed to glyphosate while visiting flowers. The results showed that bumblebees did not avoid glyphosate-sprayed plants, even when untreated plants were available. Second, I studied the effects of glyphosate on cognitive abilities considered crucial for bumblebee survival. Glyphosate-based commercial formulations did not affect the duration of daily foraging trips in freely flying bumblebees, but the number of trips nearly doubled, while the number of flower visits per trip decreased. Exposure to the commercial formulation did not impair the bees' ability to return to the colony. While the formulation had no impact on learning or memory, the same amount of pure glyphosate weakened learning performance. Third, I examined the effects of glyphosate and its commercial formulation on the gut microbiota of bumblebees, as some gut bacteria are potentially sensitive to glyphosate. The results indicated that pure glyphosate increased microbiota diversity, whereas the commercial formulation decreased it. However, both treatments reduced the abundance of Snodgrassella alvi, a bacterium beneficial to bumblebee immunity. Overall, my findings suggest that both glyphosate and its commercial formulations have harmful effects on bumblebees. My research provides new insights into exposure routes and individual-level effects, but further studies are needed, particularly on glyphosate’s mechanisms and its impact on entire colonies.

<b>Glyfosaatin ja glyfosaattipohjaisten rikkakasvien torjunta-aineiden vaikutus kimalaisiin</b>

Pölytys on siemenkasvien suvullisen lisääntymisen kannalta välttämätöntä ja valtaosa kukkakasveista hyötyy hyönteisten suorittamasta pölytyksestä. Pölyttäjähyönteiset ovat kuitenkin vähentyneet maailmanlaajuisesti ja niiden vähenemiseen on esitetty monia syitä, kuten maankäytön muutokset, luonnon monimuotoisuuden vähentyminen, ilmastonmuutos ja torjunta-aineet. Väitöskirjassani tutkin maailman käytetyimmän rikkakasvien kemiallisen torjunta-aineen, glyfosaatin, ja sen kauppavalmisteiden vaikutuksia kontukimalaisiin (Bombus terrestris). Vaikka glyfosaatin epäilläänkin olevan luultua haitallisempaa ei-kohde-eliöille, sen vaikutusten laajuudesta, tarkoista vaikutusmekanismeista ja altistumisreiteistä ei olla yksimielisiä. Tutkin ensin, voivatko kimalaiset altistua glyfosaatille vieraillessaan kukilla. Tulosten perusteella kimalaiset eivät vältelleet glyfosaatilla ruiskutettuja kasveja, vaikka käsittelemättömiä kasveja olisi ollut tarjolla. Toiseksi tutkin, miten glyfosaatti vaikuttaa kimalaisten selviytymisen kannalta tärkeinä pidettyihin kognitiivisiin ominaisuuksiin. Glyfosaatin kauppavalmiste ei vaikuttanut vapaana lentävien kimalaisten päivittäisten ravinnonhakumatkojen kestoon, mutta päivässä tehtyjen matkojen määrä lähes kaksinkertaistui ja matkan aikana tehtyjen kukkavierailujen määrä laski. Kauppavalmisteelle altistuminen ei vaikuttanut kimalaisten kykyyn löytää takaisin yhdyskuntaan. Kauppavalmiste ei vaikuttanut kimalaisten oppimiskykyyn tai muistiin, mutta sama määrä puhdasta glyfosaattia heikensi oppimistuloksia. Kolmanneksi selvitin glyfosaatin ja sen kauppavalmisteen vaikutuksia kimalaisten suolistomikrobistoon, sillä jotkut suoliston bakteereista ovat potentiaalisesti herkkiä glyfosaatille. Tulosten perusteella puhtaalla glyfosaatilla ja kauppavalmisteella oli erilainen vaikutus, sillä puhdas glyfosaatti lisäsi, kun taas kauppavalmiste vähensi suolistomikrobiston monimuotoisuutta. Molemmat kuitenkin vähensivät kimalaisten vastustuskyvylle hyödyllisen Snodgrassella alvi-bakteerilajin runsautta. Tulosteni perusteella sekä glyfosaatilla, että glyfosaattipohjaisilla kauppavalmisteilla on haitallisia vaikutuksia kimalaisiin. Väitöskirjani tuo uutta tietoa glyfosaatin altistumisreiteistä ja vaikutuksista yksittäisille kimalaisille, mutta jatkotutkimukset glyfosaatin vaikutusmekanismeista ja vaikutuksista kokonaisiin kimalaisyhdyskuntiin ovat tarpeen.