소개
꿀벌은 많은 야생 및 재배 식물의 수분에 중요하며, 환경 건강과 인간 생계에 기여하는 생태계 서비스를 제공합니다(Dicks et al., 2021; Murphy et al., 2022). 현재 기후 변화(Soroye et al., 2020; Vasiliev and Greenwood, 2021), 사료 가용성(Filipiak, 2018; Naug, 2009), 병원균(Deutsch et al., 2023; Straub et al., 2022; Evans and Schwarz, 2011; Vojvodic et al., 2012) 및 관리되는 꿀벌 종과의 경쟁(Hung et al., 2019)과 같은 많은 생물학적 및 비생물학적 스트레스 요인이 꿀벌 개체군과 건강을 위협하고 있습니다. 그러나 세계 일부 지역에서 벌 건강 저하의 주요 원인은 주로 농업 관행(예: 집약 농업, 단일 재배, 살충제 사용)과 관련이 있습니다(Goulson et al., 2015; Langlois et al., 2020; LeBuhn and Vargas Luna, 2021; Raven and Wagner, 2021). 이러한 농업 관행은 작물 수확량을 늘리지만, 벌이 마주치는 환경에 급격한 변화를 초래하여 풍부하거나 다양한 꽃 자원과 살충제 노출이 감소하며, 이는 다른 환경 스트레스 요인과 상승 효과를 가질 수도 있습니다(Belsky and Joshi, 2019). 여러 연구에서 상호작용하는 스트레스 요인이 꿀벌 건강의 다양한 측면에 미치는 강력한 영향을 입증했지만(Botías et al., 2021; Dolezal et al., 2019a; Doublet et al., 2015; Hsieh and Dolezal, 2024), 복잡하고 환경적으로 변화하는 시나리오에서 이러한 상승효과에 대한 보다 현실적인 추정치를 제공하는 현장 규모 실험은 드뭅니다(Castle et al., 2022).
충분한 양과 질의 꽃 자원의 가용성은 야생 및 관리되는 벌 모두에게 주요 관심사이며, 특히 농업이 활발한 경관에서 그렇습니다.대규모로 단일 재배 농업으로 전환된 경관은 종종 꿀벌 군집 손실이 많고(Bruckner et al., 2023) 야생 벌이 감소하는 지역입니다(Grixti et al., 2009).미국 중서부의 "옥수수 지대"는 그러한 경관의 한 예이며, 꽃 자원의 "잔치-기근" 역학은 꿀벌 건강과 생산성에 상당한 영향을 미칩니다(Dolezal et al., 2019b).이 지역에서 늦여름(즉, 8월)은 꿀벌 영양에 매우 중요합니다(Dolezal et al., 2019; St. Clair et al., 2022a). 클로버 종과 같은 다른 주요 사료 식물과 동시에 꽃이 피는 것을 멈추는 일년생 옥수수와 콩의 광범위한 재배는 작물이 시들면 벌에게 사료가 거의 남지 않습니다. 옥수수와 콩은 주로 바람에 의해 수분되고 곤충 수분이 필요하지 않지만, 콩은 Apis 와 non- Apis 벌 모두에게 적당히 매력적인 작물로 간주됩니다(미국 농무부(USDA), 2017). 야생 및 관리된 벌의 방문은 콩 수확량을 최대 24%까지 증가시킬 수 있는 잠재력이 있습니다(Cunningham-Minnick et al., 2019). 중서부 지역에서 꿀벌은 꽃꿀 수집을 위해 콩밭을 방문하는 것을 우선시합니다(Dolezal 등, 2019; Forrester 등, 2024; Lin 등, 2022). 콩과 클로버가 노화된 후에는 대초원에서 발견되는 토종 잡초와 같은 대체 자원으로 전환합니다(Carr-Markell 등, 2020; Zhang, 2021). 이 기간 동안 꿀벌이 토종 잡초에 접근할 수 있도록 하면 늦은 계절에 군집 성장이 감소하는 것을 완화하고 꿀벌 여왕 알 낳기를 늘릴 수 있습니다(St. Clair 등, 2022a; Zhang 등, 2023). 이러한 접근은 군집을 대초원으로 옮기거나(Dolezal 등, 2019) 작물 밭 안이나 주변에 작은 초원 패치를 확립하여 제공할 수 있습니다(Zhang 등, 2023). 이 시스템은 잠재적으로 고도로 농업적인 경관에서 꽃 자원과 꿀벌 건강을 개선하기 위해 재구축된 토착 식물을 사용하는 모델로 사용될 수 있습니다. 이러한 이점에도 불구하고, 주로 단일 작물로 덮인 경관의 맥락에서 꿀벌 군집 건강을 위한 "구출"로 토착 식물을 사용하는 것과 관련된 중요한 지식 격차가 있습니다. 이러한 경관에서 상당히 흔할 수 있는 이전 살충제 노출은 꿀벌이 자원을 개선하기 위한 관리 노력에 대응하는 능력을 감소시킬 수 있습니다.
살충제 노출의 아치사적 효과는 꿀벌의 번식(Wu-Smart 및 Spivak, 2016), 면역(Castelli 등, 2021), 인지(Begna 및 Jung, 2021) 및 전반적인 생리적 기능(Dively 등, 2015)을 약화시켜 꿀벌의 최적이 아닌 성과와 개체 수 감소로 이어질 수 있습니다. 꿀벌에게 고품질 식단을 제공하면 아치사적 살충제 복용량에 대한 꿀벌의 저항성이 증가할 수 있습니다(Barascou 등, 2021). 반대로 살충제 노출과 함께 영양 스트레스를 겪는 꿀벌은 수명이 감소하고 사망률이 증가합니다(Tosi 등, 2017; Hsieh 및 Dolezal, 2024). 작물 밭에 살충제를 적용하는 것(예: 처리된 종자, 잎에 적용 또는 둘 다)은 자원이 풍부한 작물 개화 전 및/또는 개화 중에 발생할 수 있으므로 살충제 스트레스에 대한 즉각적인 반응을 완충합니다. 그러나 작물이 꽃을 피우지 않고 벌이 그 후로 먹이가 부족해지면, 이전에 치사량에 가까운 살충제에 노출되면 지연된 부정적 영향이 초래될 수 있습니다(Castle et al., 2022).
복원된 토착 서식지에 꿀벌을 배치하는 것과 관련하여 해결되지 않은 두 번째 주요 문제는 보존 우려의 야생 수분매개자에게 미치는 영향과 관련이 있습니다. 농업 경관에서 토착 서식지를 재건하는 것은 꿀벌 군집 건강에 잠재적인 이점을 보여주었지만(Zhang et al., 2023), 경쟁과 질병으로 인해 토착이 아닌 꿀벌이 야생 꿀벌에 미칠 수 있는 잠재적 영향에 대한 우려가 있습니다(Dolezal et al., 2016; Mallinger et al., 2017; Wojcik et al., 2018). 여러 연구에 따르면 꿀벌의 존재는 야생 꿀벌의 풍부함과 다양성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다(MacInnis et al., 2023; Ropars et al., 2019; Weekers et al., 2022). 여러 가지 일반적인 꿀벌 질병은 야생 꿀벌과 공유되며 양봉장과의 근접성은 질병 위험을 증가시킬 수 있습니다(Dalmon 등, 2021; Dolezal 등, 2016; Murray 등, 2019; Pritchard 등, 2021). 어떤 경우에는 꿀벌이 토착 식물-수분매개자 커뮤니티 상호 작용을 방해할 수 있습니다(Page and Williams, 2023; Valido 등, 2019; Worthy 등, 2023). 그러나 이러한 상호 작용이 항상 중요한 것은 아닙니다(St. Clair 등, 2022b, Hung 등, 2019). 또한, 꿀벌이 수년간 존재한 동안 이러한 효과를 평가한 연구는 거의 없습니다. 앞으로 토착 식물의 양봉장이 야생 수분매개자에게 어떤 영향을 미치는지에 대한 다년간의 현장 규모 평가는 양봉과 수분매개자 보존의 균형을 맞추는 데 대한 정보에 입각한 의사 결정에 필요할 것입니다.
우리는 토착 식물을 이용한 꿀벌 영양 "구출"과 관련된 앞서 언급한 두 가지 중요한 지식 격차를 해결하기 위해 3년간의 반복 연구를 수행했습니다. 첫째, 우리는 현장 현실적 환경에서 살충제를 적용하면 꿀벌이 토착 다년생, 꽃이 피는 식물에 대한 접근으로부터 이익을 얻는 능력이 감소하는지 평가했습니다. 우리는 작물 생산이 지배적인 풍경인 대두 밭에 배치된 꿀벌 군체를 추적하여 Warrior II에서 공식화된 일반적으로 사용되는 살충제인 λ-cyhalothrin을 현장 수준에서 적용하기 전과 후의 반응을 관찰했습니다. 우리는 λ-cyhalothrin을 선택했는데, 이는 중서부 풍경에서 가장 일반적으로 적용되는 농약 중 하나이며, 주로 옥수수와 대두에 사용되어 곤충 해충으로부터 작물을 보호해 주기 때문입니다(Goebel et al., 2022; US Geological Survey, 2018). 또한 현장 현실적 농도에서 꿀벌에 중간 정도의 독성이 있는 것으로 나타났습니다(Jütte et al., 2023). 살충제를 뿌리고 콩의 개화가 멈춘 후, 절반의 군집을 복원된 키 큰 풀이 우거진 초원으로 옮기고 군집을 면밀히 모니터링하여 벌 건강과 군집 생산성에 미치는 지연된 영향을 평가할 수 있었습니다. 둘째, 복원된 토착 식물에서 야생 벌에 대한 꿀벌의 잠재적 영향을 측정하기 위해 양봉장 배치 전과 후의 복원된 키 큰 풀이 우거진 초원과 양봉장이 있는 초원과 없는 초원에서 야생 벌 군집을 조사했습니다. 첫째, 살충제에 노출되면 노출 직후 군집 성공률(예: 체중, 새끼 생산, 성충 벌 개체 수, 여왕 알 낳는 비율, 군집 생존)이 감소하여 꿀벌 군집에 영향을 미칠 것이라는 가설을 세웠습니다. 둘째, 초원의 토착 식물에 대한 접근성이 이러한 매개변수를 "구출"할 것이라는 가설을 세웠습니다. 셋째, 양봉장이 초원의 야생 벌의 풍부함과 풍부함에 부정적인 영향을 미칠 것이며 이러한 영향은 수년에 걸쳐 증가할 것이라는 가설을 세웠습니다. 전반적으로 이 연구는 지속 가능한 양봉, 살충제 사용 및 수분매개자 보존과 관련된 모범 관리 관행을 만드는 데 필요한 여러 가지 중요한 지식 격차를 해소합니다.
