Subletale Effekte des Insektizids Imidacloprid bei verschiedenen Regenwurmarten (Eisenia fetida, Aporrectodea caliginosa und Lumbricus terrestris) auf unterschiedlichen Ebenen biologischer Organisation (biochemisch, histologisch, organismisch).

Abstract

Das Neonicotinoid Imidacloprid zählt derzeit zu den am meisten verwendeten Insektiziden weltweit. Nach Applikation in der Landwirtschaft können auch Nicht-Zielorganismen - wie z.B. Regenwürmer - mit Imidacloprid in Kontakt kommen und geschädigt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden drei Regenwurmarten (Eisenia fetida, Aporrectodea caliginosa und Lumbricus terrestris) gegenüber unterschiedlichen Imidaclopridkonzentrationen (0.2, 0.66, 2 und 4 mg kg-1 Trockenerde) exponiert und auf verschiedenen Ebenen biologischer Organisation untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass das Insektizid Imidacloprid bei den unterschiedlichen Regenwurmarten auch bereits in umweltrelevanten Konzentrationen auf verschiedenen Ebenen biologischer Organisation Schadeffekte hervorrufen kann. Unter anderem wurden bei den Testorganismen auch Effekte nachgewiesen, welche sich möglicherweise negativ auf Böden auswirken (z.B. reduzierte Grabaktivität). Daher muss der Einsatz von Imidacloprid in der Landwirtschaft als kritisch angesehen werden. Der in der vorliegenden Dissertation neu entwickelte und für zwei Regenwurmarten etablierte Losungsproduktionstest hat sich als sehr sensitiver, schneller und kostengünstiger Biotest erwiesen, welcher durch die indirekte Messung der Regenwurmaktivität von hoher ökologischer Relevanz ist. Am konstantesten konnten die histologischen Untersuchungen sowie Gewichtsmessungen Schadeffekte bei allen Testorganismen anzeigen. Der Grad der Sensitivität der eingesetzten Biomarker war in der Regel stark abhängig vom jeweiligen Testorganismus. Entgegen früher erhobener Forschungsergebnisse reagierte der Standardtestorganismus Eisenia fetida bei einigen Versuchen in der vorliegenden Arbeit am sensitivsten. Insgesamt machen die erzielten Ergebnisse deutlich, dass kein Testorganismus und kein Biotest per se am sensitivsten reagieren. Deshalb sollten für eine relevante Risikoabschätzung von Schadstoffen nach Möglichkeit immer verschiedene Biomarkertests kombiniert und mehrere Vertreter eines Taxons parallel geprüft werden.

Imidacloprid is one of the most frequently used insecticides in agriculture worldwide and is known to cause negative effects also on non-target and important organisms, including earthworms. In the present study, specimens of three different earthworm species (Eisenia fetida, Aporrectodea caliginosa und Lumbricus terrestris) were exposed in the laboratory to various concentrations of imidacloprid (0.2, 0.66, 2 and 4 mg kg -1 dry soil). Sub-lethal effects were assessed by way of bio-tests, on different levels of biological organisation (biochemical, histological and organismic). Negative effects on the tested species were observed already after imidacloprid exposure at environmentally relevant concentrations. Amongst others, some effects were detected which might have a negative impact on soils (e.g. reduced burrowing activity). Therefore the extensive use of imidacloprid in agriculture might be of environmental concern. The cast production test – which has been developed for two earthworm species within the framework of this dissertation – proved to be a quick, sensitive and cost-effective tool to indirectly measure earthworm activity, and was thus an endpoint of high ecological relevance. Regarding the overall results, body mass change and histopathology proved to be the most sensitive and reliable biomarkers in the present work. However, biomarker sensitivities were strongly dependent on the tested earthworm species. Unlike in former studies, Eisenia fetida proved to be highly sensitive in most of the experiments of the present work. All in all, the results gained in this dissertation underline that there is no test organism or bio-test per se, that can be said to react most sensitively. Therefore a range of test species - being representatives of an animal taxon – as well as a set of different bio-tests should be included in ecotoxicological studies in order to draw more precise conclusions in risk assessment.