常用除草剂导致熊蜂生育力受损而非生存率下降：揭示环境风险评估中的关键盲点

《Scientific Reports》：Common herbicide impairs fertility but not survival in bumblebees, Bombus impatiens

本刊推荐：为揭示当前环境风险评估(ERA)仅关注致死效应的局限性，研究人员开展了一项关于草甘膦除草剂(GBH)对熊蜂(Bombus impatiens)雄性生育力影响的研究。结果发现，虽然GBH暴露显著延长了雄性熊蜂的寿命（可能源于农药兴奋效应），但却导致活精子数量减少约34%，这表明生存与繁殖之间存在生理权衡。该研究强调了将生育力等健康相关终点纳入生态毒理学评估的紧迫性，为完善农药风险评估体系提供了关键证据。

　　

在全球昆虫数量持续下降的背景下，农业化学品的使用受到了广泛关注。当前的环境风险评估(ERA)框架主要聚焦于化学品的致死效应，常常忽略了其对生物健康（如繁殖能力）等关键参数的影响。这种评估盲点可能导致对农药环境风险的严重低估，无法有效解释和遏制昆虫种群的衰退。尤其对于熊蜂这类具有单次交配特性的社会性昆虫，雄蜂的生育能力直接关系到蜂群的建立和种群动态，其生殖健康显得尤为重要。

草甘膦除草剂(GBH)是全球使用最广泛的农药之一，占据了超过50%的市场份额。尽管草甘膦的作用机制是通过抑制莽草酸途径来特异性影响植物和微生物，但其螯合特性可能对非靶标生物产生副作用，例如已有研究表明GBH会损害熊蜂的视觉和学习能力。然而，由于GBH对蜜蜂等昆虫通常被认为是安全的，其商业制剂往往免于严格的毒性测试。值得注意的是，农药助剂在驱动毒性方面扮演着关键角色，例如有meta分析显示，三分之二的研究表明商业化制剂比单一活性成分对非靶标生物的危害更大。尽管如此，GBH对雄性昆虫生育力（如精子数量和活力）的潜在影响仍知之甚少。

为了解决这一知识空白，由Andrew F. Brown、Pierre Giovenazzo、Marilène Paillard等研究人员在《Scientific Reports》上发表的研究，以常见熊蜂(Bombus impatiens)的雄蜂为模型，探究了在田间现实浓度下，慢性暴露于一种商业化的草甘膦除草剂对其生存、取食行为和生殖生理（即精子特征）的影响。

为开展本研究，研究人员主要应用了以下几项关键技术：从超过30个蜂群中随机采集了220只新羽化的雄性熊蜂以建立已知年龄队列；采用经济合作与发展组织(OECD)改良的毒性测试方案进行实验室慢性暴露实验；通过精确称重记录个体和群养条件下的蔗糖消耗量以评估取食行为；应用Kaplan-Meier生存分析和Cox比例风险回归模型评估生存率；通过解剖雄蜂生殖系统并采用标准化精子计数和活力检测协议（包括精子样本匀浆和染色分析）来评估总活精子数(TLS)等关键生殖指标。

生存率分析

研究人员对208只雄性熊蜂进行了为期最多66天的观察。生存分析显示，暴露于GBH的雄蜂中位生存期为28天（95%置信区间为28-29天），而对照组为23天（95%置信区间为22-28天）。统计分析表明，GBH暴露组的生存率显著高于对照组（P=0.002）。笼子类型（单独饲养或群养）对生存率没有显著影响。这一结果出人意料地表明，GBH暴露反而延长了雄蜂的寿命。

取食行为与暴露剂量

在单独饲养的雄蜂中，对照组和GBH处理组的每日蔗糖消耗量没有显著差异。然而，在群养条件下，GBH暴露的雄蜂每日消耗的蔗糖量比对照组减少了约9.6%（P<0.05）。根据消耗量计算，群养雄蜂在3天和10天后的累积GBH暴露量平均值分别为2,547纳克和9,840纳克。

精子活力与数量

研究的关键发现体现在雄蜂的生殖能力上。在暴露3天后，对照组和GBH处理组之间的总活精子数(TLS)没有显著差异。然而，经过10天的慢性暴露后，GBH处理组雄蜂的TLS平均值（28,730）显著低于对照组（43,938），降幅约为34%（P=0.04213）。进一步的相关性分析显示，总活精子数与GBH暴露剂量呈显著负相关（R=-0.44, P=0.003），表明暴露剂量越高，活精子数量越少。

这项研究首次清晰地证明，暴露于草甘膦除草剂会显著损害雄性昆虫的生育能力。尽管暴露于GBH的雄蜂表现出更长的寿命（这可能是一种农药诱导的兴奋效应），但其活精子数量却大幅减少。这表明在生存和繁殖能力之间可能存在一种生理上的权衡，即生物体将资源优先分配给维持生存的机制，而减少了对生殖的投资。

这一发现对当前的环境风险评估(ERA)框架提出了严峻挑战。仅仅依赖致死终点作为评估标准，很可能导致“假阴性”结果，严重低估农用化学品对昆虫种群的真实生态风险。本研究的结果与越来越多的证据相一致，这些证据表明农用化学品会损害多种生物类群的雄性生育力。考虑到新烟碱类农药的相关数据以及环境中普遍存在的农药污染，雄性昆虫不育可能是人为化学暴露的一个广泛存在但被极大忽视的后果。

研究人员指出，导致精子数量减少的潜在机制可能包括内分泌干扰（如激素失调）、氧化应激（如细胞毒性增加）以及能量代谢干扰（如抑制ATP合酶活性）。此外，草甘膦对昆虫肠道微生物群（包括最近在蜜蜂精囊中发现的共生菌）的干扰，也可能通过影响生殖功能而损害精子质量。

综上所述，该研究强调了一个迫切的需求：环境风险评估(ERA)需要一场根本性的范式转变，必须将生殖健康参数纳入评估体系，特别是雄性昆虫的精子特性，这些指标易于量化且具有重要的生态学意义。只有这样，才能更准确地评估农用化学品的生态影响，并有效应对全球昆虫数量持续下降的严峻挑战。这项研究为修订和完善农药监管政策提供了强有力的科学依据。