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DOI: http://dx.doi.org/10.1065/uwsf2004.12.088.1

Präambel. In den vergangenen zwei Jahrzehnten hat die Besorgnis über mögliche Risiken von Pflanzenschutzmitteln (PSM) für die Struktur und Funktion von Bodenbiozönosen zugenommen. Dadurch stieg der Bedarf an aussagekräftigen Methoden, mit deren Hilfe mögliche unerwünschte Wirkungen von PSM auf Bodenökosysteme erfasst und beurteilt werden können. Während in gemäßigten Regionen erhebliche Anstrengungen zur Erarbeitung solcher Methoden unternommen wurden (z.B. Løkke & Van Gestel 1998) und damit auch entsprechende Daten zur Verfügung stehen, gibt es bisher nur wenige Studien über Nebenwirkungen von PSM in den Tropen. Dabei ist zu bedenken, dass sich die biotischen and abiotischen Faktoren, die sowohl das Verhalten von Chemikalien als auch das von Organismen bzw. von ökosystemaren Prozessen beeinflussen, in den verschiedenen Regionen stark unterscheiden können. Solche Unterschiede sind zu beachten, wenn das Risiko der Anwendung von PSM in den Tropen beurteilt werden soll. Da die meisten für diesen Zweck verwendbaren Daten auf standardisierten Studien beruhen, die in den gemäßigten Breiten erarbeitet wurden, ist zu befürchten, dass die Extrapolation solcher Daten auf tropische Verhältnisse zu einer fehlerhaften Risikobeurteilung führen kann.

Ziel der hier in zwei Beiträgen vorgestellten Untersuchungen war es daher, die wissenschaftliche Basis für eine tropische Bodenökotoxikologie zu verbreitern. Dazu wurden die Auswirkungen dreier ausgewählter PSM auf die Struktur (Regenwürmer, Arthropoden) und Funktion (Streuabbau) der Bodenbiozönose in Amazonien (Brasilien) untersucht. Schwerpunkte bildeten die beiden Fragen:
(1) Unterscheiden sich das Verhalten und die Wirkungen dieser PSM unter tropischen und gemäßigten Bedingungen? (2) Sind die aus gemäßigten Breiten stammenden Daten für eine Risikobeurteilung in den Tropen ausreichend?

Wegen der Komplexität der Interaktionen zwischen verschiedenen PSM, Organismen und Umwelteigenschaften (z.B. Bodentypen, Temperatur usw.) sowie der praktisch nicht vorhandenen Kenntnisse zu diesem Thema war es nicht die Aufgabe dieser Arbeit, eine Kausalanalyse der beobachteten Wirkungen durchzuführen.

Aufgrund der Vielzahl der in dieser Studie erarbeiteten Daten kann an dieser Stelle nur ein Überblick gegeben werden. Detaillierte Beschreibungen der einzelnen Tests sind Garcia (2004) zu entnehmen.

Ziel und Hintergrund. Bodenorganismen sind ein wichtiger Bestandteil terrestrischer Ökosysteme. Pflanzenschutzmittel (PSM) können toxisch für diese Organismen sein und damit auch negative Wirkungen auf die von ihnen beeinflussten Bodenfunktionen haben. Die Auswirkungen von PSM in tropischen Ökosystemen wurden bisher wenig erforscht. Daher wurde in dieser Studie untersucht, ob sich das Verhalten und die Wirkung von PSM unter tropischen und gemäßigten Bedingungen unterscheiden und ob Daten aus gemäßigten Regionen für die ökologische Risikobeurteilung (ERA) von PSM in den Tropen verwendet werden können.

Methoden. Die Auswirkungen zweier Fungizide (Benomyl, Carbendazim) und eines Insektizids (lambda-Cyhalothrin) auf Bodenorganismen (Regenwürmer, Arthropoden) wurden in standardisierten Labortests untersucht, die hinsichtlich der Faktoren Temperatur, Boden und Testspezies für tropische Bedingungen modifiziert wurden. Neben zwei Varianten der Regenwurmart Eisenia fetida (aus Deutschland bzw. Brasilien stammend) sowie einer peregrinen Asselart (Porcellionides pruinosus) als Standardtestorganismen wurden auch einige native Arten als Testorganismen eingesetzt. Die Testchemikalien wurden in zwei natürliche bzw. zwei künstliche Böden eingemischt. Eine tropische Kunsterde (TAS), die als organisches Material Teile einer Farnpflanze (Xaxim) oder Kokosnussmehl enthält, wurde in dieser Studie entwickelt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen. Die in den Tests bestimmten Wirkwerte (LC50, NOEC, EC50) für alle drei PSM unterschieden sich von den für gemäßigte Breiten bekannten Ergebnissen. Die Toxizität der beiden Fungizide war unter tropischen Bedingungen geringer als unter gemäßigten, während es bei dem Insektizid umgekehrt war. Der aus den Tropen stammende Regenwurm Pontoscolex corethrurus reagierte empfindlicher gegenüber Carbendazim als die Standardtestspezies Eisenia fetida, während sich die Ergebnisse bei den Arthropoden weniger unterschieden.

Empfehlungen und Ausblick. Einzelheiten der Risikobeurteilung der drei Modellchemikalien auf der Grundlage der hier beschriebenen Laborergebnisse (unter Einbeziehung von Daten aus Halbfreiland- und Freilandergebnissen) werden in Teil 2 dieser Mini-Serie vorgestellt.

Abstract

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Goal, Scope, and Background. Soil organisms play a crucial role in the terrestrial ecosystem. Plant Protection Products (PPPs) are known to affect soil organisms and might have negative impacts on soil functions influenced by these organisms. Little research has been done to day on the impact of PPPs on tropical ecosystems. Therefore, in this study it was investigated whether fate and effects of pesticides differ between tropical and temperate regions and whether data generated under temperate conditions can be used for the Environmental Risk Assessment (ERA) in tropical regions.

Methods. In the first part of this study, the effects of two fungicides (Benomyl and Carbendazim) and one insecticide (lambda-Cyhalothrin) on soil invertebrates (i.e. earthworms and arthropods) were evaluated in laboratory tests modified for tropical conditions (temperature, soil, test species). Besides using some native species, the tests were done mainly with two (temperate and tropical) strains of earthworms (Eisenia fetida) and the peregrine isopod species Porcellionides pruinosus as standard test species. The chemicals were spiked in two natural and two artificial soils. A tropical artificial soil (TAS), containing a tropical fern product (Xaxim) or coconut coir dust as organic matter, was developed in this study.

Results and Conclusions. The results from the laboratory tests showed that all three test chemicals differed from those gained under temperate conditions. In the case of the fungicides the toxicity was lower but in the case of the insecticide higher under tropical than under temperate conditions. The native tropical earthworm Pontoscolex corethrurus reacted more sensitively against Carbendazim in comparison to the standard test species Eisenia fetida.

Recommendation and Perspective. Details of the environmental risk assessment of the three model chemicals based on the results of the laboratory described here (and including the results of higher tier tests (semi-field and field tests)) will be described in Part 2 of this mini-series.