In this post, Associate Editor, Cristina Garcia comments on the effects of pesticides on pollinators and the recent article by Horth & Campbell, Supplementing small farms with native mason bees increases strawberry size and growth rate.

Cristina has also provided a Spanish translation of this post.

Most plant species, including crops, require mutualistic interactions with animals to pollinate their flowers and fulfill their demographic cycle. The dependence of enthomopilous plants on pollinators is so critical for their persistence that plant populations might be wiped out once their mutualistic partners have vanished. Since the publication of “The Silence Spring”, the seminal and insightful book by Rachel Carson (1962), we are aware that pollinators – and the ecological services they provide – are threatened by the extensive use and abuse of pesticides but new anthropic-related dangers have been added to this injurious list, namely: habitat loss, global warming, and the fast-pace advance of parasites, such as the mite Verroa destructor that has already decimated populations of Apis mellifera and A. cerana worldwide. Some of these factors might underlie the widespread phenomena known as the colony collapse disorder (CCD) characterized by a sudden colony death, with lack of healthy adult bees inside the hive. As a result, pollination services show widespread declining trends and this imperils the persistence of wild plant populations and limits crop yields in a super-populated world with ever-increasing demand for food.

Bee
Image by S. Droege, L. Campbell and L. Horth

Natural ecosystems host high diverse communities of native pollinators that provide effective pollination services; from insects (wild bees, moths, flies, beetles, butterflies, ants, wasps) to vertebrates (birds, bats and lizards) that also act as pollinators mainly in tropical habitats and oceanic islands. However, the fertilization of ca. 75% of all crop species rely on the activity of few domesticated species, namely the domestic honeybee (A. mellifera) whose activity is managed by beekeepers to guarantee a sufficient production of important commodity crops such as apples, berries, nuts, squashes or coffee. Yet, the widespread phenomena of CCD in combination with a steeply increase of pollination-dependent crops has evidenced an uncomfortable reality: pollination demands exceed pollination services, thus threatening global food supply. As an illustrative example, the current number of hives in the UK only meets one-third of the actual demand for pollination services in the region  Furthermore, USA farmers frequently rent commercial bees (A. mellifera and Bombus terrestris) that are transported from coast to coast to meet pollination demands in vast agricultural lands deprived of native pollinators. Therefore, alternative and cost-effective pollination practices are urgently required if we aim to ensure stable pollination services to our main crops.

A recent paper by Horth & Campbell shows that after supplementing strawberries fields with a native bee, the mason bees (Osmia lignaria), the growth rate of the berries increased and their volume augmented compared to control situations that were not supplemented with mason bees. Furthermore, this practice resulted highly cost-effective because mason bees nested in different plant-material structures provided by the researchers where they lay eggs, with preference for bamboo structures, which guarantees a constant supply of native pollinators for subsequent blooming seasons. More interestingly, as pointed out the authors, the O. lignaria is a solitary bee and therefore it is not susceptible to the pernicious effects of the CCD.  The results provided by Horth & Campbell also demonstrate that supplementing with mason bees is highly effective for early-blooming species, such as strawberries, because few pollinators are yet available at the beginning of the spring to transport their pollen. Overall, this study evidences that native bees have been largely underused in spite of their high potential to perform effective pollination services for key crop plants. Importantly, small- to medium-sized farms would greatly benefit from supplementing their fields with mason bees because this practice does not require an expensive infrastructure.

The use of native bees as pollinators might entail associated positive side effects for the environment. For example, native bees might also visit and pollinate wild plants in a more effective way than do honeybees that usually provide suboptimal pollination services to local species. A better and more stable community of wild flowering plants is expected to impact synergistically on the diversity and abundance of native pollinators inhabiting agrosystems. In turn, this would increase the quality and the quantity of the pollination services that crop species receive and should reduce our detrimental dependence on domesticated bees to ensure a constant food supply.

Read the article, Supplementing small farms with native mason bees increases strawberry size and growth rate in Journal of Applied Ecology.

More information about this article can also be found on the British Ecological Society website.

Spanish translation

La mayoría de las especies de plantas, incluidas un número creciente de especies cultivadas, necesitan interaccionar con animales que polinicen sus flores para completar su ciclo demográfico. La persistencia de las poblaciones de especies entomófilas depende fuertemente de la actividad de los polinizadores como demuestran estudios recientes que documentan la extinción de las poblaciones de plantas silvestres en localidades donde los polinizadores se habían extinguido previamente, en general por causas relacionadas con la actividad humana. La publicación de  “The Silence Spring” (1962) señaló el efecto pernicioso de muchas de las actividades humanas sobre los polinizadores y los servicios ecológicos que nos aportan. Entre los factores principales el uso y abuso de pesticidas e insectidas y la pérdida de hábitat, aunque en las últimas décadas otros factores han resultado ser igualmente dañinos: el cambio climático y el avance parásitos, como el ácaro Verroa destructor que ya ha diezmado las poblaciones de la abeja de la miel (Apis mellifera) en diferentes regiones del globo. Algunos de estos factores probablemente sean los causantes del síndrome del collapso de las colonias (conocido como CCD por sus siglas en inglés, colony collapse disorder) que se caracteriza por una desaparición repentina de la mayoría de las abejas adultas obreras de la colmena. La consecuencia de la acción de todos estos factores es que ya se ha detectado un declive de los servicios de polinización a nivel mundial y esto dificulta la persistencia de las poblaciones silvestres de plantas y limita enormemente la producción agrícola en un mundo superpoblado con una demanda de alimentos creciente.

Los ecosistemas naturales poco perturbados se caracterizan por una comunidad rica en polinizadores que efectúan servicios de polinización de forma mucho más efectiva que las abejas domésticas. Así, insectos (como las mariposas, moscas, escarabajos, hormigas y avispas) y vertebrados (como los pájaros, murciélagos y lagartos) son polinizadores altamente efectivos. Sin embargo  cerca del 75% de todas las especies cultivadas dependen de la actividad de unas pocas especies domesticas, fundamentalmente de la abeja de la miel (A. mellifera) y en menor medida de abejorros (Bombus terrestris) cuya actividad es manejada por apicultores para garantizar la polinización de frutas y verduras fundamentales como las manzanas, los frutos carnosos (eg. fresas y arándanos), frutos secos (eg. almendras), calabazas y café. Sin embargo, el fenómeno altamente expandido de CCD en combinación con una expansión rápida de cultivos dependientes de polinizadores ha evidenciado una realidad muy incómoda: actualmente, los servicios de polinización disponibles suplen sólo parcialmente la demanda y esto amenaza la disponibilidad de alimentos a nivel mundial. Como ejemplo, sabemos que el número de colmenas en el Reino Unido cubre apenas un tercio de las necesidades de polinización de esta región. En EEUU los agricultores alquilan colmenas que son trasladadas de costa a costa para polinizar cultivos que ocupan vastas extensiones donde los polinizadores nativos han desaparecido. Por tanto, implementar prácticas de polinización alternativas y efectivas económicamente es una tarea urgente si queremos garantizar una producción de alimentos estable a nivel global.

En un artículo reciente de Horth & Campbell , estas autoras muestran que la tasa de crecimiento y el volumen de las fresas aumentó en campos suplementados con la abeja de los huertos (Osmia lignaria).  Esta práctica, además, resultó altamente rentable porque las abejas nativas anidaron en diferentes estructuras de origen vegetal instaladas por las investigadoras donde depositaron los huevos, preferentemente en estructuras de bambú, con lo que se garantiza la presencia de abejas nativas para la siguiente temporada de floración. Otra ventaja interesante de suministrar los cultivos con la abeja de los huertos es que esta especie es solitaria y, por tanto, no es susceptible al CCD. Además, esta abeja es activa al inicio de la primavera y por tanto, su actividad es especialmente beneficiosa para especies de floración temprana, como las fresas. En resumen, este trabajo evidencia que el uso de polinizadores nativos ha estado infrautilizado a pesar de su gran potencial para efectuar servicios de polinización efectivos a especies de interés agrícola y por tanto, con gran valor económico. Merece la pena destacar que la suplementación con abeja de los huertos no requiere de infraestructuras costosas y por tanto, las fincas pequeñas y medianas se verían altamente beneficiadas por este tipo de prácticas agrícolas.

Por último, merece la pena destacar que el uso de polinizadores nativos puede acarrear una serie de efectos positivos en el entorno de los campos cultivados. Por ejemplo, las abejas de los huertos pueden polinizar las flores de otras especies de plantas nativas de forma mucho más eficientes que los polinizadores domésticos favoreciendo la diversidad de la comunidad de plantas que a su vez atraerá a un mayor número de polinizadores de diferentes especies. Este tipo de efectos sinérgicos entre las comunidades de plantas y polinizadores probablemente impacte de forma positiva en la calidad de los servicios de polinización de las plantas cultivadas y supondría una importante reducción de nuestra dependencia de los polinizadores domésticos que en estos momentos amenaza un suministro constante de alimentos a nivel global.

Read the article, Supplementing small farms with native mason bees increases strawberry size and growth rate in Journal of Applied Ecology.

More information about this article can also be found on the British Ecological Society website.