大黄蜂（Bombus terrestris）会采集经过草甘膦类除草剂处理的植物的花蜜，尽管这可能会对其行为产生不良影响

《Environmental Pollution and Management》：Bumblebees ( Bombus terrestris) forage on plants treated with glyphosate-based herbicides despite potential behavioral consequences

　　农药残留对传粉昆虫行为的影响研究：以草甘膦为例，发现金尾切叶蜂在非处理植物存在时仍访问处理过的油seed rape，导致GBH暴露。处理组蜂口服GBH后觅食活性显著降低，但在入侵植物存在时处理组蜂反而更活跃。挥发性有机物分析显示处理植物气味变化较小，但GBH摄入直接抑制蜂类觅食行为。

　　农药对全球昆虫传粉者的数量减少是一个公认的威胁因素。其中，除草剂的使用被认为对传粉者构成了潜在的生态毒性风险。除草剂主要通过抑制杂草的生长来发挥作用，但其对传粉者的影响却存在不确定性。本研究探讨了缓冲尾蜜蜂（*Bombus terrestris*）是否会访问被基于草甘膦的除草剂（GBH）处理过的植物，即使在非污染植物存在的情况下。同时，我们还分析了口服接触GBH和入侵植物（*Lupinus polyphyllus*）的存在是否会影响蜜蜂的觅食行为。研究结果表明，蜜蜂会访问最近被GBH处理过的植物，无论是在田间实验还是飞行笼实验中。此外，蜜蜂在仅基于植物散发的挥发性化合物选择时，无法区分GBH处理过的植物和未处理的植物，尽管这些化合物在接触后略有变化。口服接触GBH降低了蜜蜂的觅食活动，暴露于GBH的蜜蜂比对照组蜜蜂更少访问植物。然而，在存在入侵植物的情况下，对照组蜜蜂访问的植物数量少于接触GBH的蜜蜂。这表明，蜜蜂可能会通过访问最近处理过的植物而接触到GBH，这可能对其觅食行为产生影响，因此在使用GBH产品时需要谨慎考虑。

昆虫传粉是农业和陆地生物多样性中不可或缺的生态系统服务，大约35%的农作物植物和78%至94%的开花植物依赖昆虫传粉（Klein et al., 2007；Ollerton et al., 2012）。传粉者通过花的信号识别最有益的植物，以获取花蜜和花粉（Goulson, 2010）。它们能够通过可见的形态特征，如花序的展示（Russo et al., 2020）和颜色（Gumbert, 2000；Kunze & Gumbert, 2001；Peitsch et al., 1992）来区分花朵。同时，嗅觉刺激也能吸引传粉者（Kunze & Gumbert, 2001）。某些传粉者，特别是蜜蜂，其嗅觉系统经过专门设计，能够处理复杂的气味并检测到花香中的细微差异（Laska et al., 1999）。花朵会释放数百种挥发性有机化合物（VOCs），这些独特的气味有助于传粉者找到、识别和区分花朵（Kunze & Gumbert, 2001）。一些农药，如草甘膦，可能会影响VOC的释放（D’Alessandro et al., 2006），从而抑制芳香氨基酸的合成，这些氨基酸是蛋白质和天然产物合成所必需的（Fuchs et al., 2021, 2024；Maeda & Dudareva, 2012）。此外，入侵植物通常具有较大的花序，可能会通过与本地植物竞争传粉者，从而改变传粉动态（Jakobsson & Padrón, 2014；Ramula & Pihlaja, 2012；Thijs et al., 2012；Valtonen et al., 2006），减少传粉者对本地植物的访问，并导致异种花粉转移（Brown et al., 2002；Thijs et al., 2012）。

全球范围内，昆虫传粉者的数量正在下降（Goulson et al., 2008；Potts et al., 2010），已知的潜在驱动因素包括农药的广泛使用（Potts et al., 2010, 2016）。农药是用于消除危害作物、牲畜和环境的害虫的农业化学品。其中，除草剂是最广泛使用的，因为它们用于控制农业、园艺、林业、休闲区和家庭花园中的杂草。商业除草剂由活性成分、共溶剂、惰性成分、助剂和其他成分组成。草甘膦是除草剂中最常用的活性成分之一，目前有超过750种基于草甘膦的除草剂（GBH）产品在市场上（Guyton et al., 2015）。这种非选择性除草剂会针对并抑制植物中的莽草酸途径中的酶——5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸（EPSP）合成酶（Duke & Powles, 2008；Leino et al., 2021）。没有EPSP，植物无法合成色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸等芳香氨基酸（Fuchs et al., 2021；Helander et al., 2012），这些氨基酸是植物生长所必需的。最终，这些氨基酸的缺失会导致植物死亡（Duke & Powles, 2008）。草甘膦通常被认为对非目标生物是安全的，因为动物体内不存在莽草酸途径。然而，最近的研究表明，草甘膦及其基于草甘膦的除草剂（GBH）可能对土壤、根际和内生微生物（Caggìa et al., 2023；Fuchs et al., 2023；Helander et al., 2018；Newman et al., 2016）、水生态系统（Brovini et al., 2021；Carles et al., 2019；Milan et al., 2018）以及地表和地下的生物（Berger et al., 2013；Carpenter et al., 2016；Evans et al., 2010；Gaupp-Berghausen et al., 2015；Jarrell et al., 2020；Maderthaner et al., 2020；Stellin et al., 2018；Takahashi, 2007；Zaller et al., 2014）产生有害影响。此外，一些研究报道了草甘膦和/或GBH对传粉者的有害影响，包括学习能力下降（Helander et al., 2023a；Herbert et al., 2014；Kaakinen et al., 2024）、幼虫发育延迟（Odemer et al., 2020；Vázquez et al., 2020；Weidenmüller et al., 2022）以及肠道微生物群的变化（Helander et al., 2023b；Motta & Moran, 2023；Motta et al., 2018, 2020）。

传粉者可能在摄入被GBH处理过的花朵的花蜜或花粉、接触污染表面或在GBH施用过程中被直接喷洒时接触到草甘膦（B?hme et al., 2018；Gradish et al., 2019）。蜜蜂觅食者可能在访问最近处理过的花朵时接触到较高的草甘膦残留（Thompson et al., 2014）。然而，暴露窗口较短，因为蜜蜂必须在GBH施用后但植物死亡前访问被喷洒的花朵。GBH处理后，植物会迅速失去绿色，并开始组织死亡。之前的研究表明，某些除草剂的施用会减少花朵的访问次数。例如，除草剂百草枯的喷雾漂移（Bohnenblust et al., 2016）和草甘膦的亚致死剂量（Russo et al., 2020）都导致了对处理过的植物的传粉者访问减少。相反，其他研究则表明，蜜蜂可能难以检测到花朵中的花蜜毒素（Tiedeken et al., 2014），甚至可能偏好含有常用新烟碱类杀虫剂的花朵（Kessler et al., 2015）和蔗糖喂食器（Arce et al., 2018）。Thompson等人（2022）发现，蜜蜂会访问纯草甘膦处理过的植物，而且在处理后的几天内，花资源仍然可用。

本研究旨在探讨蜜蜂在觅食过程中是否接触到GBH，以及这种口服接触如何影响其觅食行为。具体而言，我们关注了两个问题：1. 个体蜜蜂是否能够区分GBH处理过的植物和未处理的植物？2. 口服接触GBH和存在一种具有显著花序的常见入侵植物如何影响蜜蜂的觅食行为？我们预测，蜜蜂会比未处理的对照植物更少访问GBH处理过的植物，因为GBH的暴露可能导致花特征的快速降解和VOC排放的改变。为了进一步探索这些行为变化的潜在机制，我们分析了未处理和GBH处理过的植物的VOC排放，假设草甘膦的暴露会改变VOC的组成。此外，我们预测，在存在入侵植物的情况下，蜜蜂会更倾向于访问这种植物而非作物植物，因为入侵植物已被证实对蜜蜂具有吸引力（Ramula & Sorvari, 2017），并且口服接触GBH的蜜蜂会比未处理的对照蜜蜂访问更少的花朵和植物。

研究采用了一系列子研究，包括田间实验、对油菜（*Brassica napus* ssp. *oleifera*）在GBH暴露后花期持续时间的观察、两个飞行笼实验、两个Y型迷宫实验以及对GBH处理过的植物的挥发性分析。研究可以分为两个部分，分别对应我们的研究问题：第一部分调查蜜蜂在觅食过程中是否接触到草甘膦，第二部分探讨这种接触如何影响蜜蜂的行为。在田间实验中，我们设置了16个观察区域（每个区域1平方米，彼此至少相距2米），在其中一半区域喷洒GBH，另一半则喷洒水。GBH溶液由0.6升Roundup Flex（商业产品Roundup Flex，拜耳农业公司）制成。在实验期间，我们记录了所有观察到的传粉昆虫的访问次数，并分析了不同处理对访问率的影响。我们发现，GBH处理、处理后的时间以及它们的交互作用均未对所有观察到的传粉昆虫的访问率产生显著影响（表1；补充表S1）。然而，观察时的温度对访问率有显著影响（表1），较高温度与传粉昆虫的访问次数增加相关（截距 = -0.37，斜率 = 0.23）。当仅分析蜜蜂的访问时，GBH处理、处理后的时间、它们的交互作用以及温度均未对蜜蜂的访问行为产生显著影响。

在飞行笼实验中，我们研究了口服接触GBH对蜜蜂觅食行为的影响，特别是在存在入侵植物的情况下。实验的前两天流程与最初的飞行笼实验相似，其中包含GBH处理过的花朵和未处理的花朵（图1B）。然而，在第二天，我们选择了最活跃的蜜蜂——那些进入实验区域的蜜蜂，并在它们身上标记了微小的数字标签（Bienen-Voigt & Warnholz，Ellerau，德国）。我们固定了这些蜜蜂，并观察了它们在存在或不存在入侵植物的情况下对花朵的访问行为。实验结果显示，接触GBH的蜜蜂比未接触的蜜蜂更少访问花朵，这表明草甘膦可能对蜜蜂的觅食行为产生了负面影响。然而，在存在入侵植物的情况下，未接触GBH的蜜蜂访问的花朵数量少于接触GBH的蜜蜂，这可能意味着入侵植物对蜜蜂具有更大的吸引力，从而改变了它们的觅食偏好。

在Y型迷宫实验中，我们进一步探讨了蜜蜂对GBH处理过的植物和未处理植物的偏好。实验中，蜜蜂被引导进入迷宫，可以选择访问处理过的植物或未处理的植物。结果显示，蜜蜂在仅基于植物散发的挥发性化合物进行选择时，无法区分处理过的植物和未处理的植物。这表明，尽管草甘膦可能改变了植物的挥发性化合物组成，但蜜蜂可能无法感知这些变化，从而继续访问处理过的植物。此外，实验还发现，在存在入侵植物的情况下，蜜蜂更倾向于访问入侵植物而非作物植物，这可能与入侵植物的花序特征和气味有关。

本研究的发现具有重要的生态和农业意义。首先，蜜蜂在访问最近处理过的植物时可能会接触到草甘膦，即使这些植物仍然提供花蜜和花粉。这表明，除草剂的使用可能会间接影响蜜蜂的觅食行为，从而对传粉效率产生负面影响。其次，尽管草甘膦可能改变了植物的挥发性化合物组成，但蜜蜂可能无法感知这些变化，导致它们继续访问处理过的植物。这可能意味着，蜜蜂对除草剂的敏感性较低，或者它们的嗅觉系统无法有效识别这些变化。第三，在存在入侵植物的情况下，蜜蜂更倾向于访问这些植物，这可能意味着入侵植物在竞争传粉者方面具有优势。这种现象可能对本地植物的传粉产生不利影响，进而影响植物的繁殖和生态系统的稳定性。

这些发现为理解除草剂对传粉者的影响提供了新的视角。草甘膦的使用可能不仅影响植物本身，还可能通过改变植物的挥发性化合物组成和吸引传粉者的能力，间接影响蜜蜂的觅食行为。此外，入侵植物的存在可能进一步加剧这种影响，因为它们可能更有效地吸引传粉者，从而减少对本地植物的访问。因此，在农业实践中，合理使用除草剂和管理入侵植物可能是保护传粉者的重要措施。未来的研究可以进一步探讨不同除草剂对传粉者的影响，以及如何通过生态管理策略减少这些影响。此外，研究还可以关注蜜蜂对除草剂的长期暴露效应，以及这些效应如何影响其生存和繁殖。这些研究将有助于制定更有效的保护措施，以确保传粉者的健康和农业生态系统的可持续性。