Resumen de Monitorización ambiental de plaguicidas empleando muestreo pasivo en colmenas de abeja melífera
- español
La presencia de plaguicidas en los ecosistemas es un fenómeno ampliamente demostrado por un gran número de estudios. Éstos y otros contaminantes pueden alterar el ciclo de vida de los organismos debido a una exposición puntual o prolongada a sustancias que pueden provocar efectos tóxicos agudos o crónicos. Los seres humanos somos también susceptibles de sufrir efectos negativos relacionados con la presencia de plaguicidas en el entorno, ya sea de forma directa (a través de la ingesta o el contacto directo con las sustancias) o indirecta. Respecto a las implicaciones indirectas, los efectos negativos producidos por los plaguicidas en organismos beneficiosos repercuten en última instancia la salud humana y la biodiversidad, entre otros. Es el caso, por ejemplo, de la disminución a nivel global registrada recientemente del número de abejas polinizadoras, en especial Apis mellifera, una especie esencial en los modelos actuales de agricultura y en la producción de miel y polen. La desaparición y muerte masiva de estos insectos está relacionada, entre otros factores, con su exposición permanente a los productos fitosanitarios aplicados a los cultivos, así como a los productos veterinarios utilizados por los apicultores para mitigar las infestaciones producidas por patógenos.
Las abejas constituyen de este modo un importante bioindicador ambiental, pues en sus colmenas se acumulan los contaminantes a los que están expuestas durante sus actividades de forrajeo. El uso de muestreadores pasivos es una estrategia que podría complementar o sustituir el muestreo activo de matrices apícolas (como polen, cera, miel o abejas, entre otros), ayudando a superar las limitaciones asociadas al análisis de dichas muestras. Para el desarrollo de tal estrategia de muestreo, en la presente Tesis Doctoral se ha realizado un trabajo dividido en tres grandes bloques.
En primer lugar, se ha realizado una monitorización de plaguicidas en colmenas de abejas, que permitiera evaluar las ventajas y limitaciones del muestreo activo de matrices apícolas. Dicho estudio permitió constatar las principales tendencias de acumulación de los plaguicidas en diferentes partes de la colmena, así como evaluar la migración de estos residuos hacia los seres más vulnerables de la colonia: las abejas en estado larvario. Este estudio aportó la información necesaria para comprender qué aspectos deberían considerarse durante el diseño de un muestreador pasivo que sustituyera el análisis de matrices apícolas.
A continuación, los resultados obtenidos se tuvieron en cuenta durante la selección de un material adsorbente con capacidad para captar sustancias con diferentes propiedades fisicoquímicas, escogiéndose a tal fin el polímero Tenax®. La forma del muestreador, así como la naturaleza del soporte, fueron asimismo diseñados de forma que facilitara el proceso de muestreo y se minimizara el impacto en las colonias. Se desarrolló de este modo la APIStrip (Adsorb-Pesticide-Inhive Strip), una herramienta cuya principal finalidad consiste en simplificar y hacer más eficiente la monitorización ambiental a través de colmenas de abejas.
Por último, una vez diseñadas y optimizadas, las APIStrips se aplicaron en estudios de campo que incluyeron monitorizaciones a gran escala en diferentes puntos de Europa. Estas monitorizaciones se realizaron en el marco del proyecto europeo INSIGNIA durante los años 2019 y 2020, atrayendo además la atención de diferentes grupos de investigación y apicultura de todo el mundo. Estos estudios han constatado la facilidad de uso de las APIStrips, así como su capacidad para adsorber los plaguicidas que se acumulan típicamente en las diferentes matrices apícolas. Los resultados de estas monitorizaciones han proporcionado información valiosa acerca de la presencia de contaminantes en el medioambiente de diferentes países y entornos. Por otro lado, las APIStrips se han empleado para estudiar los fenómenos de disipación y contaminación cruzada de los productos más ubicuos en el interior de las colmenas: los tratamientos veterinarios empleados por los apicultores para controlar las infestaciones.
- English
The presence of pesticides in ecosystems has been widely demonstrated by a large number of studies. Pesticides and other pollutants can disrupt the life cycle of organisms due to one-time or prolonged exposure to these substances, which can cause acute or chronic toxic effects. Humans are also susceptible to adverse effects related to the presence of pesticides in the environment, either directly (through ingestion or direct contact with the substances) or indirectly. With regard to indi-rect consequences, the negative effects produced by pesticides on certain organisms may ultimately affect the human health and the biodiversity, among others. This is the case, for example, of the global decline in the number of pollinating bees, especially Apis mellifera, an essential species in the current agricultural models and the honey and pollen production. The massive disappearance and death of these insects is related, among other factors, to their exposure to plant protection products applied to crops, as well as to the veterinary products used by beekeepers to mitigate infestations.
Bees are thus an important environmental bioindicator, as the pollutants to which they are exposed during their foraging activities accumulate in their hives. In this context, the passive sam-pling approach can complement or replace the classical active sampling of apicultural matrices including pollen, wax, honey or bees, among others, and therefore, help overcome the limitations associated to these samples. In order to develop such a sampling strategy, this Doctoral Thesis has carried out a study divided into three main sections.
Firstly, a pesticide monitoring in beehives was carried out to evaluate the advantages and lim-itations of the active sampling of bee matrices. This study made it possible to determine the main trends in the accumulation of pesticides in different parts of the hive, as well as to evaluate the migration of these residues towards the most vulnerable beings in the colony: bees in larval stage (bee brood). This study provided the necessary information to understand which aspects should be considered during the design of a passive sampler to replace the analysis of bee matrices.
Secondly, the obtained results were considered during the selection of an adsorbent mate-rial with the capacity to capture substances with different physicochemical properties; Tenax® pol-ymer was chosen for this purpose. The sampler shape, as well as the nature of the support, were also designed to facilitate the sampling process and minimize the impact on the colonies. This led to the development of the APIStrip (Adsorb-Pesticide-Inhive Strip), a tool whose main purpose is to simplify and streamline the environmental monitoring of pesticide residues through honey bee hives.
Finally, once designed and optimized, the APIStrips were applied in field studies involving large-scale monitoring in different European countries. These monitoring studies were carried out in the framework of the European INSIGNIA project during 2019 and 2020, attracting the atten-tion of different research and beekeeping groups from all over the world. These studies have con-firmed the ease of use of APIStrips, as well as their ability to adsorb pesticides that typically accu-mulate in the different beehive matrices. The results of these monitoring studies have provided valuable information about the presence of contaminants in the environment in different countries and landscapes. Additionally, the APIStrips have also been used to study the dissipation and cross-contamination phenomena of the most ubiquitous products inside hives: the veterinary treatments.
