Ny forskning belyser effekten av en av världens mest använda insekticider på strömmar av makroryggradslösa samhällen i samband med klimatförändringar.

Forskningen är den första som studerar de kombinerade effekterna av neonikotinoidinsekticiden imidakloprid och höjda vattentemperaturer på grund av klimatförändringar på experimentella bäcksamhällen, med det prisbelönta ExStream-systemet som utvecklats av forskare vid University of Otago.

Huvudförfattare Dr Sam Macaulay, examen från Zoologiska institutionen, säger de kombinerade effekterna av insekticiden, ökad temperatur och en tio dagars naturlig värmebölja som inträffade under experimentet orsakade en förskjutning av strömmen ryggradslösa djur.

"Relativa mängder av föroreningskänsliga insektsarter som majflugor, stenflugor och tornflugor minskade, och samhällena dominerades istället av mer toleranta ryggradslösa djur som strömlevande maskar, kräftdjur och sniglar, " säger Dr Macaulay.

Studien utvärderade bekämpningsmedel och uppvärmningseffekter i snabbströmmande och långsamt strömmande experimentströmmar, simulera effekterna av vattenuttag på minskad flödeshastighet.

"Övergripande, fann vi att samhällen med ryggradslösa sötvatten påverkades avsevärt av miljömässigt realistiska koncentrationer av det vanliga bekämpningsmedlet imidakloprid, och att samhällen som finns i snabbt strömmande och ouppvärmda experimentströmmar var de mest negativt påverkade eftersom de innehöll ett högre antal föroreningskänsliga arter, "Dr Macaulay säger.

"Även om bekämpningsmedel appliceras på land, många löses lätt upp i vatten och sköljs ut i bäckar och floder där de kan döda vatteninsekter som är viktiga för hälsan hos vattendrag och de omgivande ekosystemen de stödjer."

Studien, publicerades nyligen i den ledande vetenskapliga tidskriften Global förändringsbiologi , föreslår att bevarandeinsatser därför kan vara mest effektiva när de allokeras till att skydda friska, olika system från exponering för bekämpningsmedel.

"För att upprätthålla den biologiska integriteten hos strömmar och de ekosystem de stöder, strömmar med snabba flöden behöver tillräckligt skydd mot bekämpning av bekämpningsmedel, samt skydd mot överdriven vattenuttag."

Användningen av bekämpningsmedel i Nya Zeeland är hög, med tanke på landets ekonomiska beroende av jordbruk, med uppskattningar från FN:s livsmedels- och jordbruksorganisation på mer än 5, 000 ton appliceras årligen.

Många av dessa bekämpningsmedel är vattenlösliga och kan hamna i grundvatten eller ytvatten. Dock, eftersom Nya Zeeland inte har något regelbundet övervakningsprogram för ytvattenförekomster som vattendrag och sjöar, mycket lite är känt om förekomst av bekämpningsmedel eller koncentrationer i dessa sötvatten.

Forskningen utfördes vid Kauru-floden i norra Otago med hjälp av det experimentella ExStream-systemet utvecklat av University of Otago-forskarna professor Christoph Matthaei och Dr. Jeremy Piggott, båda medförfattarna till den publicerade studien.

Under en period av sju veckor, experimentet simulerade effekterna av tillförsel av bekämpningsmedel och höjd vattentemperatur på ryggradslösa samhällen representativa för snabba och långsamma strömmande mikrohabitat i vattendrag.

Dr Macaulay säger att medan den experimentella forskningen simulerade ökade vattentemperaturer som förutspås med klimatförändringar, den fångade allvarligt också effekterna av en naturlig värmebölja som inträffade samtidigt.

"Kombinationen av den simulerade klimatuppvärmningen och den naturliga värmeböljan reducerade kraftigt populationer av värmekänsliga insektslarver i våra experimentsamhällen, belyser hur negativa effekter kan förvärras när mer än en stressfaktor påverkar ett ekosystem."

Imidakloprid är ett av de mest använda insekticiderna i världen. I Nya Zeeland, det är den aktiva ingrediensen i flera jordbruksinsekticider, och används också i applikationer som loppbehandling och vissa hushållsinsekticider.

Dess mycket giftiga effekter på icke-målinsekter, inklusive bin, har lett till förbud mot majoriteten av neonikotinoidinsekticider (inklusive imidakloprid) för utomhusbruk i Europeiska unionen sedan 2019. I Nya Zeeland, dessa bekämpningsmedel fortfarande används och det finns begränsad information tillgänglig om importerade volymer, säljs eller används.

Professor Matthaei säger att ytterligare undersökningar av vattendrag i avrinningsområden där bekämpningsmedel används i kända mängder krävs, så lite är känt om koncentrationer av bekämpningsmedel i Nya Zeelands sötvatten.

"Den enda regelbundna övervakningen av bekämpningsmedel som genomförs i Nya Zeeland är en fyraårig undersökning av grundvatten, och följaktligen är mycket lite känt när det gäller in-stream-bekämpningsmedelskoncentrationer, " säger professor Matthaei.

"Kontamination av bekämpningsmedel i sötvatten är ett globalt problem, och förekomsten av användning av bekämpningsmedel och de effekter de har på vatteninsekter som är avgörande för att upprätthålla sunda strömekosystem kräver omedelbar uppmärksamhet."