Frågan om hur bekämpningsmedel påverkar folkhälsan och miljön har väckt stor uppmärksamhet i Québec. Bekämpningsmedel används flitigt och hamnar ofta i vår naturliga miljö.

Bekämpningsmedel är användbara för att döda ogräs (herbicider), svampar (fungicider), skadeinsekter inom jordbruket och loppor hos husdjur (insekticider). De används också för att minska antalet bitande insekter i stads- och landsbygdsmiljöer.

Vi har nyligen studerat de indirekta hälsoeffekterna på grodor av ett biobekämpningsmedel som har använts i flera decennier, främst för att minska antalet besvärande myggor.

Bakterieproteiner är naturligt förekommande insekticider

Bti är ett av ett antal bekämpningsmedel som används över hela världen för att minska populationerna av bitande insekter som häckar i våtmarker. Denna biologiska insekticid består av naturliga toxiner från bakterien Bacillus thuringiensis israelensis .

Dessa toxiner, syntetiserade i form av kristaller, tillhör Cry-familjen av proteiner och riktar sig mot larverna från bitande insekter som myggor och svartflugor. Efter att larverna har fått i sig kristallerna löses de upp i matsmältningskanalen och omvandlas till giftiga proteiner som förstör tarmens väggar och dödar larverna.

Cry-toxiner bör i princip inte påverka tarmväggarna hos ryggradsdjursarter (däggdjur, fåglar, reptiler, amfibier och fiskar) eftersom matsmältningsförhållandena för dessa arter inte gynnar omvandlingen av kristallerna till destruktiva proteiner. Enligt Health Canada är Bti inte en hög risk för andra djur och människor.

Användningen av Bti förblir dock kontroversiell.

Toxiska effekter eller inga effekter av Bti-formuleringar?

Bti appliceras ofta direkt på små vattenförekomster, såsom kärr, för att specifikt rikta in sig på vattenmygga- och svartfluglarver. Det kan potentiellt påverka andra vattenlevande djurarter, som grodyngel, som är kända för att vara känsliga för föroreningar.

Vissa studier har visat att Bti-formuleringar kan vara direkt giftiga för grodor, medan andra inte har visat några effekter.

Till exempel rapporterade två argentinska studier att en kommersiell formulering av Bti, kallad Introban, var giftig för grodyngel från den kreolska grodan. Vårt arbete visade dock att en Bti-formulering som kallas VectoBac inte orsakade dödlighet hos skogsgrodor och amerikanska paddor.

Dessa kontrasterande resultat kan tillskrivas de olika Bti-formuleringarna som används i ett eller annat land, produktens styrka, arten som används eller miljöförhållandena under experimenten. Varje kommersiell Bti-produkt innehåller också tillsatser som endast är kända för sina tillverkare och vars effekter på grodyngel inte är kända.

Vårt team har skrivit om dessa skillnader i en artikel publicerad i den vetenskapliga tidskriften Archives of Environmental Contamination and Toxicology .

Metamorfos och tarmmikrobiota

Resultaten av vår studie, publicerade nyligen i tidskriften Environmental Science &Technology , avslöjade att VectoBac kan påverka grodas metamorfos – övergången från grodyngel till ung groda.

Hos skogsgrodor och amerikanska paddor förändrade två typer av VectoBac den tid det tog en grodyngel att förvandlas, antingen försenade metamorfosen med nästan fem dagar eller förflyttade den med en dag, beroende på behandlingen. Studier på grodekologi har fastställt att tidig metamorfos minskar en grodas chans att överleva, vilket i slutändan kan minska populationens storlek.

Förutom metamorfos förändrade båda typerna av VectoBac vi studerade sammansättningen av tarmbakteriesamhället av exponerade unga paddor. Indeed, with the application rates recommended by the manufacturer, there was an increase in the relative abundance of certain families of gut bacteria. The impact of these changes remains unknown.

A 2017 study by Jason Rohr of the University of Pittsburgh showed that disruption of the microbiota of amphibians decreases resistance to parasites later in life. Our team will focus on determining whether Bti-induced changes in microbiota impact the physiology of frogs in the long-term.

The precautionary principle

Should the precautionary principle, which states that "a substance should be considered potentially harmful to human health and the environment until proven otherwise," be applied to amphibian habitats?

Our results indicate that the impact of commercial Bti products on amphibian health is variable among the species we studied, but our understanding remains limited. Bti formulations contain ingredients other than just natural toxins and we do not yet know if these have any effects on tadpoles.

As a result, we recommend that the application of Bti products in amphibian-rich ecosystems be targeted and minimized, taking into account sensitive periods during a frog's life cycle, including reproduction and development of eggs into young frogs.

These precautions should be applied until research is conducted to assess whether the observed changes in metamorphosis and gut microbiota have adverse effects on amphibian populations.