综述:解读化学负担:2020–2025年关于杀虫剂毒性、风险评估、缓解策略以及对蜜蜂(Apis spp.)未来影响的见解

时间:2026年1月19日
来源:Pesticide Biochemistry and Physiology

编辑推荐:

本文综述2020-2025年农药对蜜蜂健康影响的研究,分析其分子机制(神经毒性、氧化应激等)及与其他环境压力(病原体、营养不足等)的协同效应,探讨检测与风险评估进展及缓解策略,为保护蜜蜂提供科学依据。

广告
   X   

苏米特·辛格|陈泽贤|法拉赫·梅赫布|吴晓颖
海南大学三亚繁殖与育种研究所,中国三亚572025

摘要

蜜蜂是重要的生态和经济授粉者,它们的服务以及蜂巢产生的产品支持着全球的粮食生产和生态系统健康。然而,近几十年来,蜜蜂的数量急剧下降,其中农药是最关键的化学压力源之一。尽管不同的蜜蜂种类对农药的敏感性各不相同,但本文主要关注蜜蜂(Apis属),并综合了2020年至2025年间发表的研究,以评估农药对蜜蜂健康的不利影响及其潜在机制。我们总结了主要的暴露途径和关键毒性过程,包括急性和慢性效应、神经毒性、氧化应激、免疫抑制以及转录组和表观遗传变化。这些分子和生理上的紊乱共同导致了群体层面的后果,如觅食行为或记忆能力受损、繁殖适应性降低、幼虫异常,最终可能导致蜂群崩溃。我们还探讨了农药暴露与其他环境压力因素(如病原体、营养不良和极端气候)的协同作用。本文还强调了检测和风险评估方面的最新进展,包括基于组学的生物标志物和计算模型,并提出了可以实施的关键策略来减轻农药的影响。通过整合最新的多学科证据,本文提供了一个更新的、全面的框架,指出了关键的知识空白,并概述了在化学和环境压力不断增加的时代保护授粉者所需的研究重点。

引言

授粉者对于88%的开花野生植物的繁殖至关重要,能够提高75%的主要全球粮食作物的产量(Klaus等人,2024年)。其中,蜜蜂(Apis属)是管理最严格且分布最广的授粉者,通过维持作物和野生植物的平衡发挥着生态基石的作用(Yotapakdee等人,2024年)。Apis属目前包括八个公认的物种:Apis floraA. andreniformisA. dorsataA. laboriosaA. melliferaA. ceranaA. koschevnikoviA. nigrocincta,其中A. mellifera(西方蜜蜂)是全球分布最广且管理最广泛的物种(Brunet和Fragoso,2024年)。它原产于欧洲、非洲和中东,已被广泛引入南美洲、北美洲和澳大利亚,现在除了南极洲外遍布所有大陆。
尽管蜜蜂在生态和经济上具有关键作用,但过去几十年里,全球范围内的蜜蜂种群数量一直在减少,农药是导致这一现象的主要化学压力因素之一(Nath等人,2022年;Lu等人,2020年;Wood等人,2020年)。亚洲某些地区的年损失率仅为个位数百分比(Tang等人,2020年),而北美某些地区则超过40%(Aurell等人,2024年),非洲和南美的养蜂系统报告的损失率介于两者之间(Villalba等人,2020年;Nganso等人,2025年)。
这种广泛的下降是由多种非生物和生物压力因素共同作用的结果,包括栖息地丧失、营养不足、病原体、极端气候和农业化学品污染(Lamas等人,2024年;Rajagopalan等人,2024年;Brunet和Fragoso,2024年)。在所有这些环境压力因素中,农药是最普遍且记录最详尽的压力源之一。大量相关研究、实验和建模表明,农药对蜜蜂健康和种群数量有显著影响(Straw等人,2022年)。全球农药使用量持续增加,2022年达到了370万吨活性成分,比1990年增长了13%,几乎是当时的两倍(FAO,2024年)。自20世纪90年代初以来,除草剂的使用量增加了约121%,杀菌剂和杀虫剂分别增加了约54%(FAO,2024年)。这些农业化学品在土壤、植物、水和蜂巢环境中长期存在,通过花蜜、花粉、受污染的蜂蜡和环境飘移等多种途径暴露给蜜蜂(Kegley等人,2024年;Shepherd等人,2024年)。即使在低剂量或亚致死剂量下,这些化学农药也会损害蜜蜂的关键生理、行为和发育过程,从而影响个体和整个蜂群的健康(Hsieh和Dolezal,2024年)。
随着新的农业化学品不断引入,评估它们对蜜蜂健康的潜在影响变得越来越重要。过去十年中,美国环境保护署(USEPA)和欧洲食品安全局(EFSA)等监管机构不时发布各种指南,帮助研究人员和政策制定者评估农药对蜜蜂种群的风险(Minucci等人,2021年)。现代风险评估认识到,农药压力很少单独发生,而是与病原体、营养不足和气候压力因素协同作用,加剧了蜂群的衰退(Straw等人,2022年)。因此,监管框架越来越多地要求进行综合评估,考虑综合和长期影响而不仅仅是急性毒性(Minucci等人,2021年)。
在这篇综述中,我们汇总了2020年至2025年间发表的关于农药对蜜蜂(Apis属)毒性影响的研究。我们研究了蜜蜂的主要农药暴露途径及其潜在的分子毒性机制,包括神经毒性、免疫抑制、氧化应激和转录组或表观遗传效应,以及由此导致的群体层面的影响,如觅食行为或记忆能力受损、繁殖适应性降低、幼虫发育异常和最终蜂群崩溃。此外,还评估了危害评估方面的最新进展,包括基于组学的生物标志物、肠道微生物群指标、实际残留物分析和人工智能驱动的预测模型。本文还指出了重要的知识空白,并提出了在农业化学品负担不断增加的时代保护关键授粉者的各种基于证据的缓解策略。

农药对蜜蜂的影响:概述

蜜蜂长期暴露于各种具有不同化学结构、持久性和作用机制的危险化学农药中。主要类别包括杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂、除草剂,以及新兴的纳米农药和RNAi基农药(图1)。其中,由于杀虫剂的神经活性和系统作用特性,它们仍然是导致蜜蜂死亡和亚致死压力的主要因素。

环境中威胁蜜蜂的农药暴露途径

蜜蜂通过多种环境途径接触到各种化学农药,这些途径远远超出了处理过的作物范围。它们可能会直接接触到喷洒在植物表面(如叶片和花朵)的农药,或者摄入受污染的花蜜、花粉或水,甚至可能在蜂巢内部接触到杀螨剂和其他化学物质的残留物(Minucci等人,2021年;Zhang等人,2023a;Zhang等人,2023b)。这些多种途径共同作用……

2020–2025年关于农药在蜜蜂体内的毒性机制的研究

了解农药在分子层面的危害机制对于将其视为环境威胁而不仅仅是农业工具至关重要。2020年至2025年的研究表明,蜜蜂通过多种相互关联的毒性途径对农药压力作出反应,包括急性和慢性毒性效应以及更具体的机制,如神经毒性、氧化应激和免疫系统影响……

农药对蜜蜂的群体层面和行为影响

即使单个蜜蜂仅接触到亚致死剂量的农药,整个蜂群的觅食活动、幼虫质量和繁殖成功率也会显著下降。这些群体层面的结果反映了慢性化学压力带来的更广泛的生态后果。例如,Lu等人(2025年)报告称,暴露于低剂量吡虫啉的蜜蜂群体表现出觅食活动、食物摄入量、幼虫养育、蜂群体重等方面的逐渐下降……

与其他压力因素的相互作用

在农业环境中,蜜蜂不仅面临农药的影响,还面临着疾病、营养不良、极端天气条件和栖息地丧失等问题。这些综合压力因素会使农药的危害加剧,加速蜂群的衰退。农药暴露还会增加蜜蜂对病原体(如Nosema ceranaeNosema apis、畸形翅病毒(DWV)和以色列急性麻痹病毒(IAPV)的易感性。同时,这些病原体的感染也会加剧……

2020–2025年蜜蜂农药风险评估的综合和预测方法进展

2020年至2025年间,农药影响的研究越来越多地转向预测毒理学,结合分子、生理、行为和计算方法来提高授粉者风险评估的准确性(表3)。表3列出了最近报道的一些蜜蜂风险检测和评估方法,突出了其主要关键点和代表性发现。这些方法共同展示了跨学科方法的重要性……

减轻农药对蜜蜂影响的策略

为了减轻农药对蜜蜂的不利影响,可以采取以下四种相互关联的方法(Zhang等人,2023a;Zhang等人,2023b):
  • i
    通过使用精准喷雾器、改进的种子涂层、驱虫剂以及战略性的或谨慎的蜂巢位置来限制田间施药过程中的农药暴露。
  • ii
    通过综合害虫管理(IPM)、栖息地恢复和蜂巢内农药降解技术来减少农药的使用和残留。
  • iii
    通过……

农药-授粉者研究中的关键知识空白

尽管在理解农药对授粉者的负面影响方面已经取得了很大进展,但仍存在一些关键的知识空白,如下所述:
  • 物种覆盖范围有限:大多数风险评估研究仍然主要集中在Apis mellifera上,而像OsmiaMegachile这样的独居蜜蜂往往被忽视,尽管有证据表明它们对农药的敏感性和暴露程度更高(Chan和Rondeau,2024年;Jütte等人,2023年)。
  • 单一压力因素的关注:

结论与未来展望

全球蜜蜂种群的减少已成为作物生产、生物多样性和整个生态系统稳定性的重大问题,其中不受控制和随意使用农药是主要原因之一。这种广泛的化学农药暴露,加上其他环境压力因素(如病原体、营养不良和气候变化),扰乱了蜜蜂体内的关键分子和生理过程。

作者贡献声明

苏米特·辛格:撰写——综述与编辑、初稿撰写、方法论、调查、正式分析、概念化。陈泽贤:初稿撰写、验证、方法论、正式分析。法拉赫·梅赫布:综述与编辑、验证、正式分析。吴晓颖:综述与编辑、初稿撰写、验证、监督、方法论、正式分析。

未引用的参考文献

He等人,2022年
Phan等人,2025年

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有