昆蟲是地球上最多樣化的動物類别。它們在生态系中發揮着關鍵作用，包括營養循環、授粉、分解和蟲害控制。然而，一些研究表明，昆蟲在物種豐富度和生物量下降速度令人堪憂，這可能對自然和人類生态系統産生負面影響。新煙堿于1991年首次引入，目前是全球使用最廣泛的殺蟲劑類别。與前幾類殺蟲劑的主要差別是，它們的環境持久性相對較低，但在幾個月或幾年後仍能在土壤中檢測到。新煙堿也有專門針對昆蟲的特定作用模式和較低的生物蓄積傾向。然而，已經觀察到新煙堿具有很高的淋溶和徑流潛力，是以，它們現在存在于全球的土壤和地表水中。這表明，很多昆蟲都有可能受到影響，包括包括傳粉者以及其他非目标生物，如淡水昆蟲。
發表在《PNAS》标題為“Experimental evidence for neonicotinoid driven decline in aquatic emerging insects” 的一項研究展示了新煙堿類殺蟲劑和昆蟲數量持續下降之間的因果關系。提示應該慎重考慮大量使用新煙堿類農藥，以維持昆蟲生态平衡。
昆蟲采集和暴露條件。在3個月的時間跨度内，作者在36條實驗溝渠上放置了捕蟲器，每周收取兩次昆蟲。共捕獲水生昆蟲55,574種，其中雙翅目51458隻，螞蟻1842隻，鞘翅目1088隻，毛翅目919隻，蜻蜓232隻，蜻蜓30隻，膜翅目30隻，真蟲3隻(半翅目)，臭蠅2隻(半翅目)，共捕獲水生昆蟲55,574隻，其中膜翅目51,458隻，半翅目1,088隻，毛翅目919隻，蜻蜓232隻，膜翅目30隻，真蟲3隻(半翅目)，臭蠅2隻(半翅目)，14%的昆蟲是在第一個新煙堿類刺激物使用前的第一個月(即2018年5月18日之前)被誘捕的，86%的昆蟲是在實驗期間(即2018年5月18日至7月12日)被捕獲的。誘捕昆蟲的數量取決于春季和夏季氣溫的升高。
新煙堿導緻昆蟲數量下降。新煙堿濃度與時間的互動作用對總殺蟲效果有顯著影響。但沒有遵循劑量-反應關系(圖2“Total”)。與對照組相比，作者觀察到峰值濃度為0.1mg/L時羽化的時間增加。在10mg/L時觀察到羽化率下降。這種格局強烈地受到雙翅目的驅動，因為它們占總豐度的93%，它們的出現反映了總豐度的格局(圖2“Diptera（雙翅目）”)。煙堿類化合物對鞘翅目、蜻蜓目、毛翅目和葉翅目四個昆蟲目的影響更為明顯，施用噻蟲啉後不久，作者觀察到這四個目的羽化昆蟲數量都有較大幅度的減少。對于鞘翅目，作者觀察到随着時間的推移，在采集昆蟲的最後一天，1.0和10 mg/L噻蟲啉使羽化減少率分别為61%和91%，而在最低測試濃度下，作者沒有觀察到任何影響。與對照相比，蜻蜓和毛翅目也出現了相似的模式。在采集的最後一天，作者觀察到随着新煙堿濃度的增加，蜻蜓的數量分别減少了37%、53%和61%(圖2“Odonata（蜻蜓目）”)。與鞘翅目相似，毛翅目的出現數量在施藥後10 天内突然幾乎完全停止(圖2“Trichoptera（毛翅目）”)，導緻在10mg/L噻磷酰亞胺誘捕的最後一天豐度下降了74%。短翅目的羽化在最初的羽化高峰後1個月(6月中旬)才開始出現，并立即受到煙堿類藥物的影響，但不是以劑量-反應的方式。當噻蟲啉濃度為10 mg/L時，其累計羽化數比對照平均下降98%(圖2“Ephemopterine（蜉蝣目）”)。然而，在1.0 mg/L的濃度下，收集的最後一天，與對照相比，蜉蝣目的累積數量增加了138%。
對新生昆蟲生物量的影響。采集的昆蟲總生物量随新煙堿濃度的增加而顯著下降，在采樣的最後一天，随着新煙堿濃度的增加，平均累積生物量在暴露期間分别下降了11%、4%和50%(表1)。随着新煙堿濃度的增加，生物量的中位數分别下降了18%、27%和48%。在濃度1.0mg/L時，一些蜉蝣的數量較高，這可以解釋平均生物量和中位數之間的偏差，使平均生物量的下降趨勢有所傾斜(圖2“蜉蝣目”和圖3）。雙翅目占采集生物量的大部分，在采集的最後一天平均占對照生物量的52%。雙翅目累積生物量随噻蟲啉濃度的增加而減少，在采集的最後一天分别減少了7%、17%和25%(表1)。盡管有這些損失，雙翅目對總生物量的相對貢獻在10mg/L時增加到82%，而其他分類目的貢獻下降得更強烈(圖3)。
鞘翅目占對照總生物量的10.5%，但下降到9.5%、3.3%。毛翅目和蜻蜓目的相對貢獻都出現了類似的下降(圖3)，但這沒有得到統計學上的證明。然而，從它們的豐度來看，所有目的總生物品質都随着噻蟲啉濃度的增加而顯著下降。
新煙堿暴露對多樣性的影響。作者研究了新煙堿暴露對種類最豐富的搖蚊科(雙翅目)物種多樣性的影響。在首次使用新煙堿後一個月(即從水相中去除>95%的新煙堿後)，在此基礎上，作者發現了477隻雄蟲，分屬于搖蚊科三個不同亞科的29個不同種(搖蟲亞科、直枝蟲亞科和單翅蟲亞科)。新煙堿暴露引起強烈的劑量-反應驅動的物種多樣性下降。作者計算出，當濃度峰值為1.11 mg/L(SE 0.41)時，Shannon多樣性（H）會減少50%(或EC50)。當噻蟲啉濃度為0和0.1mg/L時，Shannon多樣性(H )分别為1.60和1.67，當噻蟲啉濃度為1.0和10mg/L時，Shannon多樣性(H )分别為0.95和0.16(圖4)。Shannon均勻度(J)随濃度的增加也出現了類似的下降:0.88~0.87、0.60和0.33。這些對均勻度的影響被低估了，因為在60%的最高濃度的樣本中，物種豐富度降到1種，即花翅前突搖蚊（Procladius choreus），這阻止了均勻度的計算。與其他搖蚊科相比，在兩個最高的測試濃度下，該物種的豐度實際上比對照平均增加了301%和310%。這種強勁的增長也在很大程度上解釋了為什麼對總和雙翅目的出現沒有很大的影響(見圖2“總”和“雙翅目”)，在試驗濃度最高的時間點，花翅前突搖蚊平均占總羽化率的77%，而對照組為17%。
總結
作者提供的證據表明，更常見的新煙堿類地表水濃度使種類最豐富的淡水昆蟲搖蚊科的物種多樣性減少了一半。在最高測試濃度下，搖蚊科的多樣性大多下降到單一種，而其他三個昆蟲目(鞘翅目、閃翅目和毛翅目)的出現幾乎不存在。除了直接影響昆蟲外，在食蟲鳥類中，新煙堿的使用和地表水濃度也與酶活性有關。一種假設認為，食蟲鳥類數量的減少可能是由于使用煙堿類殺蟲劑導緻的食物來源(昆蟲)枯竭所緻。對10種食蟲鳥類的綜合研究表明，水生昆蟲在春季和秋季承擔了每年能量收支的10%至40%，根據物種的不同，這一比例高達90%。水生昆蟲對食蟲鳥類的營養價值高于陸生昆蟲，這是因為水生昆蟲含有較高的不飽和ω-3脂肪酸，這進一步突出了水生昆蟲在食蟲鳥類飲食中的重要性。
原文連結：
https://www.pnas.org/content/pnas/118/44/e2105692118.full.pdf
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