29. Mai 2015, Thema: Aquatische Ökotoxikologie Bodenökotoxikologie Sedimentökotoxikologie Risikobewertung

Amphibien und Pflanzenschutzmittel – mehr Informationen sind gefragt

Die Mehrzahl der Schweizer Amphibien ist gefährdet. Dafür verantwortlich gemacht werden zahlreiche Faktoren, auch Pflanzenschutzmittel können eine Rolle spielen. Da der Einfluss von Pflanzenschutzmitteln auf Amphibien jedoch noch wenig untersucht wurde, soll in einem Expertenworkshop diskutiert werden, ob weitere Studien nötig sind und wie der Schutz von Amphibien gewährleistet werden kann.

Amphibien nehmen eine zentrale Funktion in der Nahrungskette von Ökosystemen ein: Einerseits dienen sie als wichtige Nahrungsquelle für Kleinsäuger und Vögel, andererseits erbeuten sie Kleintiere wie Käfer, Spinnen, Insekten und Schnecken. Die Kaulquappen ernähren sich von Algen und abgestorbenen Pflanzen und Tieren. Intakte Ökosysteme zeichnen sich durch eine hohe Artenvielfalt aus, und die Anwesenheit von Amphibien zeigt daher die Qualität von Lebensräumen an. In der Schweiz leben insgesamt 20 Amphibienarten, von denen 14 (70%) auf der Roten Liste stehen: Eine Art, die Wechselkröte, gilt als ausgestorben, neun Arten gelten als stark gefährdet und vier Arten als verletzlich. Potenziell gefährdet ist auch der Artenkomplex der Wasserfrösche. Lediglich drei Arten – der Alpensalamander, der Bergmolch und der Grasfrosch – sind nicht bedroht. Besonders gefährdet sind diejenigen Arten, welche in gelegentlich austrocknenden Gewässern vorkommen. In der Literatur werden verschiedene Gründe für diese Gefährdung diskutiert, wie zum Beispiel die Fragmentierung und Veränderung von Lebensräumen, der Einsatz von Düngern und Pflanzenschutzmitteln, Krankheiten wie die Pilzkrankheit Chytridiomykose, invasive Arten, UV-Strahlung und Klimawandel. 

Die International Union for Conservation of Nature (IUCN) hält den Verlust an geeignetem Lebensraum für den wichtigsten Faktor für die Abnahme der Amphibienzahlen; die Umweltbelastung durch Chemikalien folgt als der zweitwichtigste Faktor. Auch Pflanzenschutzmittel (PSM) könnten hier eine Rolle spielen, da Amphibien zum Teil in Kulturlandschaften leben, die mit PSM behandelt werden. Bis jetzt wurde die Ökotoxizität von PSM auf Amphibien nur wenig untersucht, und die Europäische Union hat im letzten Jahr explizit gefordert, Daten zur Amphibientoxizität bei der Zulassung von Pflanzenschutzmitteln zu berücksichtigen. Konkrete Vorschläge und Richtlinien zu deren Beurteilung gibt es bisher jedoch weder in der EU noch in der Schweiz. 

Gesetzliche Anforderungen an Pflanzenschutzmittel

PSM werden direkt in die Umwelt ausgebracht, um Kulturpflanzen vor Schädlingen, Krankheiten und Unkräutern zu schützen. Auf Grund ihres toxischen Potentials können PSM aber auch ungewollte Effekte auf Nichtzielorganismen haben und müssen daher vor dem Einsatz in der Umwelt eingehend geprüft werden. Die gesetzliche Grundlage für eine Zulassung in der Schweiz bildet die Pflanzenschutzmittelverordnung, und es gelten dieselben Datenanforderungen und Beurteilungskriterien wie in anderen europäischen Ländern: So werden die Auswirkungen der einzelnen Pflanzenschutzmittel auf Vögel, Säuger, Arthropoden, Nichtzielpflanzen, Bodenmakro- und Bodenmikroorganismen, Fische, aquatische Wirbellose und Wasserpflanzen untersucht. Stellvertretend für alle Organismen werden nur einzelne Arten der verschiedenen Gruppen getestet. Das Ziel der Pflanzenschutzmittelverordnung ist es jedoch, dass PSM keine unannehmbaren Effekte auf die Umwelt als Ganzes und die Nichtzielorganismen im Besonderen haben. Organismengruppen wie Amphibien und Reptilien wurden bisher nicht direkt getestet. Es wurde davon ausgegangen, dass Effekte auf Kaulquappen durch Effekte auf andere aquatische Organismen wie zum Beispiel Fische beurteilt werden können, und dass Effekte auf terrestrische Amphibien durch Effekte auf andere terrestrische Wirbeltiere wie zum Beispiel Vögel oder Säuger beurteilt werden können. 

Amphibien – eine spezielle Gruppe

Im Gegensatz zu den Stellvertreterorganismen haben Amphibien jedoch einen speziellen Lebenszyklus: Aus dem Laich im Gewässer entwickeln sich Kaulquappen und verwandeln sich in erwachsene Tiere, welche das Gewässer verlassen und überwiegend auf dem Land leben. Somit können Amphibien wegen ihrer verschiedenen Lebensstadien und Lebensräume mit PSM in Nahrung, Wasser, Boden und Luft in Kontakt kommen. Mit den mathematischen Modellen, die momentan im Zulassungssystem für PSM verwendet werden (siehe Kasten „Ökotoxikologische Risikobewertung“), ist es schwierig, die Exposition von Amphibien abzuschätzen. Im Gegensatz zu Vögeln und Säugern ist das Frassverhalten von Amphibien durch die unterschiedlichen Entwicklungsstadien deutlich variabler. Ihre Nahrungsaufnahme wurde bisher nur wenig untersucht und kann daher nur schlecht abgeschätzt werden. Im Gegensatz zu Vögeln und Säugern ist jedoch die Exposition durch die Nahrung wahrscheinlich geringer als die Aufnahme über die Haut. Die Haut der Amphibien spielt für die Atmung, den Wasser- und den Ionenaustausch eine wichtige Rolle und ist generell gut durchlässig für chemische Stoffe. Sie ist nicht zu vergleichen mit der fell- oder federbedeckten Haut von Säugern und Vögeln. Bisher gibt es nur wenige Untersuchungen zur dermalen Schadstoffaufnahme von Amphibien. 

Exposition und Wirkung von Pflanzenschutzmitteln auf Amphibien

Die akute Toxizität von PSM auf Amphibien im Wasser ist nach den bisher bekannten Studien nicht höher als die Toxizität auf die Stellvertreterorganismen. Dies zeigte ein Vergleich von mehr als 250 LC50 Werten (LC50 = die Pestizidkonzentration oder -dosis, bei der die Hälfte der Tiere stirbt) für verschiedene Amphibien mit den entsprechenden Werten für die Regenbogenforelle. Die Amphibienstudien beeinhalteten 48 verschiedene Arten und verschiedene Entwicklungsstadien wie Embryos und Kaulquappen. Für chronische, subletale Effekte wurden bis jetzt allerdings nur wenige Studien durchgeführt. Eine Studie kommt zu dem Schluss, dass Fische auch hier empfindlicher reagieren als Amphibien. Ebenfalls wenige Daten gibt es zur Exposition und Toxizität von PSM auf landlebende Stadien von Amphibien. Somit kann die Gefährdung von Amphibien im Vergleich zu den Stellvertreterorganismen in Wasser und Land nur schlecht beurteilt werden. 

Dass PSM in umweltrelevanten Konzentrationen giftig für Amphibien sein können, wurde in verschiedene Untersuchungen gezeigt. Nachdem zum Beispiel junge Grasfrösche in einer Laborstudie direkt mit PSM besprüht worden waren, war die Sterblichkeit der Tiere für alle sieben untersuchten PSM-Formulierungen (4 Fungizide, 2 Herbizide und 1 Insektizid) hoch. Getestet wurden dabei in Deutschland zugelassene Anwendungsmengen. Auch Effekte von verschiedenen PSM auf Kaulquappen, wie zum Beispiel verzögertes Wachstum, Missbildungen oder endokrine Effekte, wurden in Laborstudien bereits beobachtet. 

Auf landwirtschaftlichen Flächen können Amphibien auf zwei Arten gegenüber PSM exponiert werden: Einerseits halten sich Amphibien kurzfristig in bewirtschafteten Feldern auf und durchqueren die Gebiete auf dem Weg zum Ablaichen oder nach der Metamorphose. So können Amphibien direkt im Feld mit Schadstoffen in Berührung kommen. Andererseits gelangen PSM in temporär wasserführende Tümpel, in denen Kaulquappen bevorzugt leben. Die Schweizer Gewässerschutzverordnung reguliert zur Zeit nur die PSM-Konzentrationen in permanenten Fliessgewässern mit einem Grenzwert, und Tümpel werden in Monitoring Programmen nicht untersucht. Dies bedeutet, dass nicht nur die Empfindlichkeit der Amphibien auf PSM, sondern auch ihre Exposition gegenüber PSM unzureichend bekannt ist. 

Expertenworkshop zum Wissensaustausch

Der besondere Lebenszyklus und die Physiologie der Amphibien sind bei der Risikobewertung mit den derzeitig verwendeten Modellorganismen nicht respäsentiert. Aus diesem Grund führen Agroscope, die Koordinationsstelle für Amphibien- und Reptilienschutz in der Schweiz karch und das Oekotoxzentrum am 17. Juni 2015 einen Expertenworkshop für geladene Teilnehmer durch. An dem Workshop soll die Situation in der Schweiz fachlich proaktiv analysiert und ein eventueller Handlungsbedarf formuliert werden. Ausserdem sollen ein Netzwerk aufgebaut und der wissenschaftliche Austausch gefördert werden. Es konnten Experten aus allen betroffenen Bereichen gewonnen werden, nämlich Wissenschaft, Behörden, Landwirtschaft, Industrie und Umweltverbände. Unter anderem sollen die folgenden Fragen diskutiert werden:

• Wie hoch wird das Gefährdungspotential von PSM für Amphibien im Feld von den Experten eingeschätzt?
• Welche Massnahmen können auf freiwilliger Basis oder aufgrund des Vorsorgeprinzips umgesetzt werden, um den Druck auf die Amphibienpopulationen zu mindern?
• Welche Forschungsfragen sollten angegangen werden, um die Risikobeurteilung für Amphibien sinnvoll weiterentwickeln zu können?

Die Ergebnisse des Workshops sollen in einer Schweizer Fachzeitschrift publiziert werden. So möchten wir einen Beitrag dazu leisten, dass der Schutz der Schweizer Amphibien vor PSM gewährleitet ist. 

Kontakt

Annette Aldrich, annette.aldrich@agroscope.admin.ch
Marion Junghans, marion.junghans@oekotoxzentrum.ch
Benedikt Schmidt, benedikt.schmidt@unine.ch 

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