Glyphosat gilt seit Jahrzehnten als vergleichsweise harmlos für Bienen, weil dem Insekt das pflanzliche Zielenzym des Wirkstoffs fehlt. Eine Untersuchung aus den USA zeigt nun jedoch, dass schon geringe, nicht tödliche Mengen die Hirnchemie von Honigbienen verschieben und ihren Sammeltrieb messbar dämpfen. Betroffen sind ausgerechnet jene Leistungen, von denen das Überleben eines ganzen Volkes abhängt. Wie stark der Effekt im Bienenstock wirklich ausfällt und welche Botenstoffe dabei aus dem Gleichgewicht geraten, macht den Befund für Imker und Landwirtschaft gleichermaßen bedeutsam.
Glyphosat ist der mengenmäßig bedeutendste Wirkstoff im weltweiten Pflanzenschutz und wird auf landwirtschaftlichen Flächen, in privaten Gärten und auf öffentlichen Grünflächen versprüht. Der Stoff greift in den sogenannten Shikimatweg ein, einen Stoffwechselpfad, über den Pflanzen, Pilze und manche Bakterien lebenswichtige aromatische Aminosäuren herstellen. Weil Insekten diesen Weg nicht besitzen, wurde das Mittel über Jahrzehnte als für Bienen wenig giftig eingestuft. Die Logik schien schlüssig, denn ohne das Zielenzym sollte kein Effekt auftreten. Übersehen wurde dabei, dass eine Substanz auch jenseits ihres eigentlichen Angriffspunkts wirken kann. Honigbienen kommen fast zwangsläufig mit dem Wirkstoff in Kontakt, weil sie dieselben blühenden Flächen anfliegen, auf denen zuvor Unkraut bekämpft wurde. Genau an dieser Schnittstelle zwischen Feld und Bienenstock setzt die aktuelle Forschung an.
Honigbienen zählen zu den wichtigsten Bestäubern und tragen erheblich zur Erträge vieler Nutzpflanzen bei. Ihre Bestäubungsleistung entsteht nicht durch das einzelne Tier, sondern durch die abgestimmte Arbeit vieler tausend Sammlerinnen, die Nektar und Pollen eintragen und über einen Schwänzeltanz einander zu lohnenden Quellen führen. Schon feine Störungen von Orientierung, Lernvermögen oder Motivation können diese kollektive Leistung untergraben. Untersuchungen an Bienen sprechen deshalb oft von sublethalen Effekten, also von Wirkungen, die das Tier nicht töten, aber sein Verhalten verändern. Solche Effekte sind schwerer zu erkennen als ein direkter Giftschaden, für ein soziales Insektenvolk aber mindestens ebenso folgenreich. Die neue Arbeit prüft genau diese leisen Veränderungen und verbindet Verhaltensbeobachtung mit einer Analyse der Gehirnchemie, um Ursache und Wirkung zusammenzuführen.
Für das Experiment am Fachbereich für Entomologie von Virginia Tech richtete das Team zwei künstliche Futterstationen ein, von denen eine eine glyphosathaltige Zuckerlösung und die andere reinen Zuckersirup enthielt. Erfahrene Sammlerinnen wurden zunächst an die Futterstellen gewöhnt und individuell markiert, sodass sich jede einzelne Biene über mehrere Tage verfolgen ließ. Anschließend zählten die Forscher, wie oft dieselben Tiere zu ihrer jeweiligen Quelle zurückkehrten, und werteten aus, wie sich die Besuchshäufigkeit unter dem Einfluss des Wirkstoffs entwickelte. Die verwendeten Konzentrationen orientierten sich an Mengen, die Bienen im landwirtschaftlichen Umfeld tatsächlich begegnen können. Damit bildet der Versuch nicht eine extreme Vergiftung ab, sondern jene alltägliche, niedrige Belastung, die im Feld realistisch ist. Gerade diese Feldnähe macht die Ergebnisse für die Praxis aussagekräftig, weil sie nicht auf künstlich überhöhten Dosen beruhen.
Bereits nach drei Tagen zeigten die belasteten Tiere einen deutlichen Rückgang ihrer Sammelaktivität um rund 13 Prozent, wie das Forschungsteam in der Fachzeitschrift Journal of Experimental Biology berichtet, während die unbehandelten Kontrolltiere ihr Verhalten beibehielten. Ein Unterschied von etwa einem Achtel klingt für ein einzelnes Tier gering, verändert aber die Bilanz eines Volkes spürbar, sobald er sich über viele tausend Sammlerinnen und über Wochen aufsummiert. Wichtig ist die Einordnung als sublethaler Effekt, denn die Bienen starben nicht an der Belastung, sondern arbeiteten schlicht weniger. Die Forscher vergleichen die Wirkung mit einem frei verkäuflichen Antihistaminikum, das Allergiebeschwerden lindert und zugleich müde macht. Nicht der Tod, sondern die gedämpfte Leistungsfähigkeit ist demnach das eigentliche Problem für die Kolonie.
Um die Ursache des Verhaltens zu verstehen, untersuchte das Team zusätzlich die Konzentration von Aminosäuren und Botenstoffen im Bienengehirn. Dabei zeigten sich Verschiebungen im Gleichgewicht sogenannter biogener Amine, darunter Octopamin sowie dessen Vorstufen Tyramin und Tyrosin. Diese Substanzen wirken bei Insekten ähnlich wie Neurotransmitter beim Menschen und steuern Antrieb, Belohnungsempfinden und die Bereitschaft, überhaupt auszufliegen. Verschiebt sich ihr Verhältnis, verändert sich die innere Motivation der Tiere, unabhängig davon, ob genügend Nahrung verfügbar wäre. Dass Botenstoffe im Gehirn Antrieb und Verhalten regeln, ist auch beim Menschen belegt, etwa wenn bestimmte Nervenzellen die Motivation antreiben und Anstrengung durchhalten lassen. Die Bienenstudie liefert damit einen plausiblen Mechanismus, der den beobachteten Rückgang der Sammelflüge auf eine veränderte Neurochemie zurückführt statt auf reine Erschöpfung.
Ein Bienenvolk funktioniert wie ein fein abgestimmtes Kollektiv, in dem der Ausfall einzelner Leistungen kaskadenartig auf das Ganze durchschlägt. Sammeln weniger Tiere seltener, gelangt weniger Nektar und Pollen in den Stock, was Vorräte, Brutpflege und Honigproduktion belastet und die Widerstandskraft gegenüber weiteren Stressfaktoren senkt, wie die begleitende Mitteilung von Virginia Tech einordnet. Da Honigbienen einen großen Teil der Bestäubung vieler Kultur- und Wildpflanzen übernehmen, reicht die Bedeutung über den einzelnen Stock hinaus bis in Ernteerträge und Ökosysteme. Die Autoren betonen, dass ein Rückgang von 13 Prozent auf Koloniebene keineswegs vernachlässigbar ist, sondern die langfristige Stabilität gefährden kann. Damit verschiebt sich die Bewertung des Wirkstoffs von der Frage nach akuter Giftigkeit hin zur Frage nach schleichender Schwächung.
So aussagekräftig der Befund ist, bleibt er zunächst ein kontrollierter Verhaltensversuch an Futterstationen und kein vollständiges Abbild aller Bedingungen im Freiland. Frühere Arbeiten hatten bereits gezeigt, dass Glyphosat die Darmflora der Bienen stört und sie anfälliger für Krankheiten macht, sodass sich mehrere schwächende Effekte überlagern können. Als Hauptbedrohung für Völker gilt weiterhin die Varroamilbe, doch die neue Arbeit legt nahe, dass sublethale Belastungen bislang unterschätzt wurden. Wie stark einzelne Insektenarten auf ihre Umwelt reagieren, zeigt sich auch bei den periodischen Zikaden, deren Lebensrhythmus präzise mit Umweltsignalen verschränkt ist. Die Forscher fordern eine strategischere Anwendung von Herbiziden, etwa zeitlich und räumlich abgestimmt auf die Aktivität der Bestäuber, um Nutzen und Schaden besser auszubalancieren. Weitere Studien sollen klären, wie sich die Effekte im offenen Gelände und über eine ganze Saison auswirken.
Journal of Experimental Biology, Sublethal glyphosate exposure reduces honey bee foraging and alters the balance of biogenic amines in the brain; doi:10.1242/jeb.250124