Pesticide residues in the environment and their effects on bee

Pollinators play an important role in food production. It has been estimated that approximately 75% of crop plants rely on animal pollination. However, the situation regarding pollinating insects is alarming and their decline is causing global concern. Pesticides represent one of the main reasons for pollinator decline. To protect pollinators from pesticides, extensive legislation is implemented across the European Union (EU). The first aim of my thesis was to study pesticide residue levels in honeybee- collected pollen in boreal landscapes (Paper I). The residue levels were studied in Finnish agriculture, where data on environmental pesticide residues and their levels is lacking. Of the seven active substances found in pollen, one, thiacloprid, exceeded the level where its residues may have caused sublethal effects on honeybees. Furthermore, the study concluded that multi-site and multi-year studies are required to obtain a comprehensive picture of pesticide residues in the Finnish agricultural environment. The second aim of my thesis was to study how pesticide residues found in the Finnish agricultural environment affect bumblebee cognitive abilities (Paper II and III). The studied pesticides were the thiacloprid-based insecticide Calypso SC480 (Paper II) and the azoxystrobin-based fungicide Amistar (Paper III). The results presented in Paper II showed that the thiacloprid residues in pollen and nectar in the Finnish agricultural environment may be sufficiently high that they impair bumblebee colour discrimination. The results presented in Paper III showed for the first time that a fungicide may impair bumblebee colour discrimination. Though the identified trend was statistically non-significant, the study indicated a strong need for examining further the effects of Amistar on bee cognition. The third aim of my thesis was to study whether EU Regulations (EC) No. 1107/2009, 283/2013 and 284/2013 successfully protect bees from the unacceptable effects of pesticides (I-III). The results in Paper I indicate that the EU pesticide risk assessment process adequately covers the acute toxicity effects of pesticides on honeybees, though the diversity of active substances found in pollen indicates an urgent need for including studies on pesticide synergistic effects in the process. Based on the bumblebee cognition studies (Papers II-III), the process should include more challenging and diverse cognitive studies than those currently required. Furthermore, the process should take into consideration that fungicides such as Amistar, which we studied in Paper III, may affect bee cognition even though their LD50 values are often higher than those of insecticides. Finally, all the studies included in this thesis emphasize that the risk assessment process covers mainly honeybees, even though the diversity of pollinators is far wider in the agricultural environment. Thus, requirements for studying the effects of pesticides on different pollinator species should be created as soon as possible.Pölyttäjillä on suuri vaikutus ruoantuotannolle, sillä ne parantavat monien viljelykasvien sadon määrää ja laatua. Pölyttäjäkato kuitenkin uhkaa ruoantuotantoa, ja kasvinsuojeluaineiden käytön on tunnistettu edistävän kantojen taantumista. EU-lainsäädännön tehtävänä on vähentää kasvinsuojeluaineiden käytöstä aiheutuvia haittoja. Väitöskirjassani tarkastelen, kuinka hyvin EU-lainsäädäntö suojelee mehiläisiä kasvinsuojeluaineilta. Työssäni keskityn erityisesti mehiläisten altistumiseen niiden ravinnon, siitepölyn ja meden kautta. Tutkin kasvinsuojeluainejäämiä siitepölyssä Kanta-Hämeessä vuosina 2019 ja 2020. Tulosten perusteella tutkin, kuinka siitepölyssä havaitut jäämät vaikuttavat kimalaisten värioppimiseen ja muistiin. Väitöskirjani tulosten perusteella EU-lainsäädännön vahvuutena on, että se suojelee etenkin tarhamehiläisiä kasvinsuojeluaineiden tappavilta annoksilta (letaalit vaikutukset). Lainsäädäntöä ja siihen liittyviä velvoitteita tulee kuitenkin parantaa siten, että seuraaviin kolmeen kokonaisuuteen kehitetään ja vaaditaan käytettäväksi tutkimusmenetelmiä 1) kasvinsuojeluaineiden vaikutukset mehiläisten kehitykseen ja käyttäytymiseen (subletaalit vaikutukset), 2) useamman kasvinsuojeluaineen yhteisvaikutukset (synergistiset vaikutukset) ja 3) kasvinsuojeluaineiden vaikutukset luonnonvaraisiin mehiläislajeihin. Lisäksi Suomeen pitää perustaa kattava ja jatkuva kasvinsuojeluaineiden ympäristöjäämien seurantaohjelma