Los neonicotinoides (a veces abreviado a neonics / n i oʊ n ɪ k s / ) son una clase de neuro-activas insecticidas químicamente similares a la nicotina . [1] En la década de 1980, Shell y en la de 1990 Bayer comenzaron a trabajar en su desarrollo. [2] La familia de los neonicotinoides incluye acetamiprid , clotianidina , imidacloprid , nitenpiram , nitiazina , tiacloprid y tiametoxam.. El imidacloprid es el insecticida más utilizado en el mundo. [3] En comparación con los insecticidas organofosforados y carbamatos , los neonicotinoides causan menos toxicidad en aves y mamíferos que en insectos. Algunos productos de degradación también son tóxicos para los insectos. [4]
El uso de neonicotinoides se ha relacionado en una variedad de estudios con efectos ecológicos adversos, incluido el trastorno del colapso de las colonias de abejas melíferas (CCD) y la pérdida de aves debido a la reducción de las poblaciones de insectos. Algunos hallazgos científicos sobre el daño causado a las abejas por los neónicos han sido contradictorios y controvertidos, en parte debido a la gran cantidad de factores biológicos que complican la vinculación del CCD con el uso de neonicotinoides, incluida la infestación por ácaros varroa y el virus de la parálisis aguda israelí (IAPV). [5] Esto se debe en parte a que las abejas expuestas a niveles normales de neonicotinoides no mueren de inmediato. Algunas fuentes han propuesto que los neonicotinoides reducen la capacidad de una colonia de abejas para sobrevivir al invierno . La mayoría de los organismos académicos y gubernamentales están de acuerdo en que los neonicotinoides han tenido una influencia negativa en las poblaciones de abejas. [6] [7] [8]
En 2013, la Unión Europea y algunos países vecinos restringieron el uso de ciertos neonicotinoides; [9] [10] [11] en 2018, la UE prohibió los tres principales neonicotinoides ( clotianidina , imidacloprid y tiametoxam ) para todos los usos al aire libre. [12] [13] Varios estados de los Estados Unidos también han restringido el uso de neonicotinoides por motivos de preocupación por los polinizadores y las abejas. [14]
Historia
El precursor de la nitiazina fue sintetizado por primera vez por Henry Feuer, químico de la Universidad de Purdue, en 1970; [15] [16] [17]
Los investigadores de Shell encontraron en el cribado que este precursor mostraba potencial insecticida y lo refinaron para desarrollar nitiazina. [2]
En 1984, se descubrió que el modo de acción de la nitiazina era un agonista del receptor de acetilcolina postsináptico , [18] lo mismo que la nicotina. Nitiazina no actúa como un inhibidor de la acetilcolinesterasa , [18] en contraste con la organofosforados y carbamatos insecticidas. Si bien la nitiazina tiene la especificidad deseada (es decir, baja toxicidad en mamíferos), no es fotoestable, es decir, se degrada a la luz del sol, por lo que no es comercialmente viable.
En 1985, Bayer patentó el imidacloprid como el primer neonicotinoide comercial. [4]
A fines de la década de 1990, principalmente, el imidacloprid se volvió ampliamente utilizado [ especificar ] . A principios de la década de 2000 , entraron en el mercado otros dos neonicotinoides, clotianidina y tiametoxam [ ¿dónde? ] . Como de 2013[actualizar], prácticamente todo el maíz sembrado en los Estados Unidos fue tratado con uno de estos dos insecticidas. [19] A partir de 2014[actualizar], aproximadamente un tercio de la superficie cultivada de soja en los Estados Unidos se sembró con semillas tratadas con neonicotinoides, generalmente imidacloprid o tiametoxam. [20]
Mercado
Los neonicotinoides se han registrado en más de 120 países. Con una facturación global de 1.500 millones de euros en 2008, representaron el 24% del mercado mundial de insecticidas. Después de la introducción de los primeros neonicotinoides en el decenio de 1990, este mercado ha crecido de 155 millones de euros en 1990 a 957 millones de euros en 2008. Los neonicotinoides representaron el 80% de todas las ventas de tratamientos de semillas en 2008 [21].
A partir de 2011, siete neonicotinoides de diferentes empresas están en el mercado. [21]
Nombre | Empresa | Productos | Facturación en millones de US $ (2009) |
---|---|---|---|
Imidacloprid | Bayer CropScience | Confidor, admirador, gaucho, abogado | 1.091 |
Tiametoxam | Syngenta | Actara, platino, crucero | 627 |
Clotianidina | Sumitomo Chemical / Bayer CropScience | Poncho, Dantosu, Dantop, Belay | 439 |
Acetamiprid | Nippon Soda | Mospilan, Assail, ChipcoTristar | 276 |
Tiacloprid | Bayer CropScience | Calipso | 112 |
Dinotefurano | Productos químicos Mitsui | Starkle, Safari, Veneno | 79 |
Nitenpyram | Sumitomo Chemical | Capstar, guardián | 8 |
Uso agrícola
Eficacia
Imidacloprid es eficaz contra insectos chupadores, algunos insectos masticadores, insectos del suelo y pulgas en animales domésticos. [22] Es sistémico con una eficacia particular contra los insectos chupadores y tiene una actividad residual prolongada. El imidacloprid se puede agregar al agua utilizada para regar las plantas. Las formulaciones de liberación controlada de imidacloprid tardan entre 2 y 10 días en liberar el 50% del imidacloprid en el agua. [23] Se aplica contra plagas del suelo, semillas, madera y animales, así como tratamientos foliares.
Como de 2013[actualizar]Los neonicotinoides se han utilizado en los EE. UU. en aproximadamente el 95 por ciento de los cultivos de maíz y canola, la mayoría del algodón, sorgo y remolacha azucarera y aproximadamente la mitad de todas las semillas de soja. Se han utilizado en la gran mayoría de frutas y verduras, incluidas manzanas, cerezas, melocotones, naranjas, bayas, verduras de hoja verde, tomates y patatas, cereales, arroz, nueces y uvas para vino. [24] El imidacloprid es posiblemente el insecticida más utilizado, tanto en los neonicotinoides como en el mercado mundial.
Recubrimientos de semillas
En agricultura, la utilidad de los tratamientos de semillas con neonicotinoides para la prevención de plagas depende del momento de la siembra y de la llegada de las plagas. Para la soja, los tratamientos de semillas con neonicotinoides generalmente no son efectivos contra el pulgón de la soja , porque los compuestos se descomponen entre 35 y 42 días después de la siembra y los pulgones de la soja generalmente no están presentes o en niveles de población dañinos antes de este momento. [25] [26] [27] Los tratamientos de semillas con neonicotinoides pueden proteger el rendimiento en casos individuales, como campos plantados tardíamente o en áreas con grandes infestaciones mucho antes en la temporada de crecimiento. [27] No se esperan ganancias generales de rendimiento de los tratamientos de semillas con neonicotinoides para las plagas de insectos de la soja en los Estados Unidos, y en su lugar se recomiendan los insecticidas foliares cuando los insectos alcanzan niveles dañinos. [25] Health Canada estimó que los neonicotinoides brindan beneficios equivalentes a más del 3% del valor nacional en finca del maíz y del 1,5% al 2,1% del valor nacional en finca de la soja en 2013. [28]
Regulación
Estados Unidos
La EPA de EE. UU. Opera un ciclo de revisión de registro de 15 años para todos los pesticidas. [29] La EPA otorgó un registro condicional a la clotianidina en 2003. [30] La EPA emite registros condicionales cuando un plaguicida cumple con el estándar de registro, pero existen requisitos de datos pendientes. [31] El tiametoxam está aprobado para su uso como plaguicida antimicrobiano como conservante de la madera y como plaguicida; se aprobó por primera vez en 1999. [32] : 4 y 14 El imidacloprid se registró en 1994. [33]
Como todos los neonicotinoides se registraron después de 1984, no se volvieron a registrar, pero debido a preocupaciones ambientales, especialmente en relación con las abejas, la EPA abrió expedientes para evaluarlos. [34] El expediente de revisión del registro para imidacloprid se abrió en diciembre de 2008 y el expediente para la nitiazina se abrió en marzo de 2009. Para aprovechar mejor la nueva investigación a medida que esté disponible, la EPA adelantó las aperturas del expediente para los neonicotinoides restantes en el registro. programa de revisión ( acetamiprid , clotianidina , dinotefurano , tiacloprid y tiametoxam ) hasta el año fiscal 2012. [34] La EPA dijo que esperaba completar la revisión de los neonicotinoides en 2018. [35]
En marzo de 2012, el Centro para la Seguridad Alimentaria , la Red de Acción de Pesticidas , Beyond Pesticides y un grupo de apicultores presentaron una Petición de Emergencia ante la EPA pidiendo a la agencia que suspendiera el uso de clotianidina. La agencia negó la petición. [35] En marzo de 2013, la EPA de Estados Unidos fue demandada por el mismo grupo, con la unión del Sierra Club y el Centro de Salud Ambiental , que acusó a la agencia de realizar evaluaciones de toxicidad inadecuadas y permitir el registro de insecticidas basado en estudios inadecuados. [35] [36] El caso, Ellis et al v. Bradbury et al , fue suspendido hasta octubre de 2013. [37]
El 12 de julio de 2013, el representante John Conyers , en su nombre y en el del representante Earl Blumenauer , presentó la "Ley para salvar a los polinizadores estadounidenses" en la Cámara de Representantes. La ley pidió la suspensión del uso de cuatro neonicotinoides, incluidos los tres recientemente suspendidos por la Unión Europea, hasta que se complete su revisión, y un estudio conjunto del Departamento del Interior y la EPA sobre las poblaciones de abejas y las posibles razones de su declive. [38] El proyecto de ley fue asignado a un comité del Congreso el 16 de julio de 2013 y no abandonó el comité. [39]
La EPA de los EE. UU. Ha tomado una variedad de acciones para regular los neonicotinoides en respuesta a las preocupaciones sobre los polinizadores. [40] En 2014, bajo la administración de Obama , se emitió una prohibición general contra el uso de neonicotinoides en los Refugios Nacionales de Vida Silvestre en respuesta a preocupaciones sobre los efectos no deseados del pesticida y una demanda de grupos ambientalistas. En 2018, la administración Trump revirtió esta decisión, afirmando que las decisiones sobre el uso de neonicotinoides en granjas en refugios de vida silvestre se tomarán caso por caso. [41] En mayo de 2019, la Agencia de Protección Ambiental revocó la aprobación de una docena de pesticidas que contienen clotianidina y tiametoxam como parte de un acuerdo legal. [42]
Unión Europea
Estudios y normativas nacionales
En 2008, Alemania revocó el registro de clotianidina para su uso en semillas de maíz después de un incidente que provocó la muerte de millones de abejas melíferas cercanas. [43] Una investigación reveló que fue causada por una combinación de factores:
- no utilizar un recubrimiento de semillas de polímero conocido como "pegatina"
- condiciones climáticas que resultaron en una siembra tardía cuando los cultivos de canola cercanos estaban en flor;
- un tipo particular de equipo impulsado por aire utilizado para sembrar las semillas que aparentemente expulsaba el polvo cargado de clotianidina de las semillas y lo lanzaba al aire cuando las semillas eran expulsadas de la máquina al suelo;
- condiciones secas y ventosas en el momento de la siembra que arrojaron el polvo a los campos de colza cercanos donde las abejas se alimentaban; [44]
En Alemania, el uso de clotianidina también se restringió en 2008 durante un breve período en la colza . Después de que se demostró que el tratamiento de la colza no tenía los mismos problemas que el maíz , se restableció su uso con la condición de que el plaguicida se fijara a los granos de colza mediante una etiqueta adicional, de modo que los polvos de abrasión no se liberaran al aire. [45]
En 2009, la Oficina Federal de Protección al Consumidor y Seguridad Alimentaria de Alemania decidió continuar suspendiendo la autorización para el uso de clotianidina en el maíz. Todavía no se había aclarado completamente en qué medida y de qué manera las abejas entran en contacto con los principios activos de la clotianidina, el tiametoxam y el imidacloprid cuando se utilizan en el maíz. La pregunta de si el líquido emitido por las plantas a través de la evisceración, que ingieren las abejas, planteaba un riesgo adicional, quedó sin respuesta. [46]
El tratamiento de semillas con neonicotinoides está prohibido en Italia , pero se permite el uso foliar. Esta acción se tomó con base en estudios preliminares de monitoreo que muestran que las pérdidas de abejas estaban correlacionadas con la aplicación de semillas tratadas con estos compuestos; Italia basó su decisión en la conocida toxicidad aguda de estos compuestos para los polinizadores. [47] [48]
En Francia , se suspende el tratamiento de semillas de girasol y maíz con imidacloprid; Se permite el tratamiento de semillas de imidacloprid para remolacha azucarera y cereales, así como el uso foliar. [47]
En 2012, la Comisión Europea solicitó a la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) que estudiara la seguridad de tres neonicotinoides, en respuesta a las crecientes preocupaciones sobre el impacto de los neonicotinoides en las abejas melíferas. El estudio fue publicado en enero de 2013, indicando que los neonicotinoides representan un riesgo inaceptablemente alto para las abejas, y que la ciencia patrocinada por la industria en la que se basan las afirmaciones de seguridad de las agencias reguladoras puede tener fallas y contener lagunas de datos no consideradas previamente. Su revisión concluyó: "Se identificó un alto riesgo agudo para las abejas melíferas por la exposición a la deriva de polvo para los usos del tratamiento de semillas en maíz, colza y cereales. También se identificó un alto riesgo agudo por exposición a través de residuos en el néctar y / o el polen. " [49] [50] La EFSA llegó a las siguientes conclusiones: [51] [52]
- Exposición por polen y néctar. Solo se consideraron aceptables los usos en cultivos no atractivos para las abejas melíferas.
- Exposición al polvo. Se indicó o no se pudo excluir un riesgo para las abejas melíferas, con algunas excepciones, como el uso en remolacha azucarera y cultivos plantados en invernaderos, y para el uso de algunos gránulos.
- Exposición por evisceración . La única evaluación completa fue para el maíz tratado con tiametoxam. En este caso, los estudios de campo mostraron un efecto agudo en las abejas melíferas expuestas a la sustancia a través del líquido de gutación.
Los científicos de la EFSA identificaron una serie de lagunas en los datos y no pudieron finalizar las evaluaciones de riesgo para algunos usos autorizados en la UE. La EFSA también destacó que se debe considerar más a fondo el riesgo para otros polinizadores. El Parlamento del Reino Unido pidió al fabricante Bayer Cropscience que explicara las discrepancias en las pruebas que presentaron. [53]
Prohibición europea
En respuesta al estudio, la Comisión Europea recomendó una restricción de su uso en toda la Unión Europea. [11] El 29 de abril de 2013, 15 de los 27 estados miembros de la UE votaron para restringir el uso de tres neonicotinoides durante dos años a partir del 1 de diciembre de 2013. Ocho estados votaron en contra de la prohibición, mientras que cuatro se abstuvieron. La ley restringe el uso de imidacloprid, clotianidina y tiametoxam para el tratamiento de semillas, aplicación al suelo (gránulos) y tratamiento foliar en cultivos atractivos para las abejas. [10] [11] Anteriormente se habían promulgado suspensiones temporales en Francia, Alemania e Italia. [54] En Suiza , donde los neonicotinoides nunca se usaron en las áreas alpinas, los neonics fueron prohibidos debido a envenenamientos accidentales de las poblaciones de abejas y al margen de seguridad relativamente bajo para otros insectos benéficos. [55]
Los ambientalistas llamaron a la medida "una victoria significativa para el sentido común y nuestras poblaciones de abejas atribuladas" y dijeron que es "muy claro que existe un apoyo científico, político y público abrumador para una prohibición". [11] El Reino Unido, que votó en contra del proyecto de ley, no estuvo de acuerdo: "Tener una población de abejas saludable es una prioridad para nosotros, pero no apoyamos la propuesta de prohibición porque nuestra evidencia científica no la respalda". [11] Bayer Cropscience, que fabrica dos de los tres productos prohibidos, comentó que "Bayer sigue convencida de que los neonicotinoides son seguros para las abejas, cuando se usan de manera responsable y adecuada ... la evidencia científica clara ha pasado a un segundo plano en el proceso de toma de decisiones". [54] La reacción en la comunidad científica fue mixta. El bioquímico Lin Field dijo que la decisión se basó en el "cabildeo político" y podría llevar a pasar por alto otros factores involucrados en el trastorno del colapso de las colonias. La zoóloga Lynn Dicks de la Universidad de Cambridge no estuvo de acuerdo y dijo que "esta es una victoria para el principio de precaución , que se supone que subyace a la regulación ambiental ". [11] Simon Potts, profesor de Biodiversidad y Servicios Ecosistémicos en la Universidad de Reading , calificó la prohibición como "una excelente noticia para los polinizadores" y dijo: "El peso de la evidencia de los investigadores apunta claramente a la necesidad de una prohibición gradual de los neonicotinoides". [54]
La decisión estaba pendiente de revisión en 2016. En marzo de 2017, The Guardian publicó un artículo que afirmaba que habían obtenido información que indicaba que la Comisión Europea quiere una prohibición completa y cita "altos riesgos agudos para las abejas". Se esperaba una votación sobre la prohibición en 2017, pero se retrasó hasta principios de 2018 para evaluar los hallazgos científicos. [56] [57]
El 27 de abril de 2018, los estados miembros de la Unión Europea acordaron una prohibición total del uso de insecticidas neonicotinoides, excepto dentro de invernaderos cerrados. Es probable que la prohibición se imponga a finales de 2018. [58] La prohibición se aplica a los tres principales compuestos activos neonicotinoides: clotianidina , imidacloprid y tiametoxam . [12] [59] El uso de los tres compuestos se había restringido parcialmente en 2013. [60] La votación sobre la prohibición propuesta siguió a un informe de febrero de 2018 de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria . [61] El informe indicó que los neonicotinoides representaban un alto riesgo para las abejas domésticas y silvestres, responsables de la polinización de la mayoría de los cultivos en todo el mundo. [58] La votación sobre el tema se había pospuesto anteriormente en múltiples ocasiones. [60] La prohibición tiene un fuerte apoyo público, pero ha enfrentado críticas de la industria de fabricación de plaguicidas y de ciertos grupos de agricultores. [58]
Impacto económico
En enero de 2013, el Foro Humboldt para la Alimentación y la Agricultura e. V. (HFFA), un grupo de expertos sin fines de lucro , publicó un informe sobre el valor de los neonicotinoides en la UE. En su sitio web, HFFA enumera como socios / partidarios: BASF SE , la empresa química más grande del mundo; Bayer CropScience , fabricantes de productos para la protección de cultivos y el control de plagas no agrícolas; E.ON , un proveedor de servicios públicos de electricidad; KWS Seed , un productor de semillas; y la empresa de alimentación Nestlé .
El estudio fue apoyado por COPA-COGECA , la Asociación Europea de Semillas y la Asociación Europea de Protección de Cultivos , y financiado por los fabricantes de neonicotinoides Bayer CropScience y Syngenta . El informe analizó los impactos a corto y mediano plazo de una prohibición completa de todos los neonicotinoides en la agricultura y el valor agregado total (VA) y el empleo, los precios globales, el uso de la tierra y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) . En el primer año, la VA agrícola y total disminuiría en 2.8 y 3.8 mil millones de euros, respectivamente. Las mayores pérdidas se producirían en trigo, maíz y colza en el Reino Unido, Alemania, Rumania y Francia. Se perderían 22.000 puestos de trabajo, principalmente en Rumanía y Polonia, y los ingresos agrícolas se reducirían en un 4,7%. A medio plazo (prohibición de 5 años), las pérdidas ascenderían a 17.000 millones de euros en VA y 27.000 puestos de trabajo. Las mayores pérdidas de ingresos afectarían al Reino Unido, mientras que la mayoría de las pérdidas de puestos de trabajo se producirían en Rumanía. Tras una prohibición, la reducción de la producción provocaría más importaciones de productos agrícolas en la UE. La producción agrícola fuera de la UE se expandiría en 3,3 millones de hectáreas, lo que generaría emisiones adicionales de 600 millones de toneladas de dióxido de carbono equivalente . [62] [ cita requerida ]
Cuando se publicó el informe, Peter Melchett, director de políticas de la Soil Association , que ha estado trabajando para prohibir los neonicotinoides en el Reino Unido, comentó que, dado que el informe fue financiado por Bayer Crop Sciences y Syngenta, "probablemente era poco probable que concluyera que los neonicotinoides debería ser prohibido". El portavoz declaró además: "Por un lado, las empresas químicas dicen que corremos el riesgo de que los costos adicionales para los agricultores asciendan a £ 630 millones. Por otro lado, se cree que el posible costo de perder insectos polinizadores vale tres veces más (£ 1.800 millones *) a los agricultores del Reino Unido ". [63]
Canadá
En Ontario , casi todas las semillas de maíz y la mayoría de la soja se tratan con neonicotinoides. En el verano de 2015, la provincia aprobó una ley para reducir la presencia de neonicotinoides. Las regulaciones de Ontario se redactaron para reducir el porcentaje de semillas y frijoles cubiertos con neonicotinoides al 20 por ciento en dos años. [64]
El 10 de diciembre de 2015, Montreal prohibió todos los neonicotinoides, sin excepción, en todas las propiedades dentro de los límites de la ciudad, incluido el Jardín Botánico, todas las áreas agrícolas y todos los campos de golf. [sesenta y cinco]
Las empresas agrícolas se oponen a la prohibición de Montreal. CropLife Canada es una asociación comercial que representa a los fabricantes de productos de control de plagas y ciencia de plantas agrícolas. El principal argumento en contra de la prohibición de Montreal es que una vez que los agricultores ya no puedan usar neonicotinoides, probablemente usarán peligrosos pesticidas en aerosol en las semillas. La oposición de la industria se centra en un informe del grupo de trabajo de salud de polinizadores de la Casa Blanca y un informe del Senado canadiense. Los informes dicen que las abejas enfrentan amenazas más serias que los "neónicos científicamente seguros". [66]
En Columbia Británica, las abejas son responsables de polinizar aproximadamente $ 470 millones de su cultivo agrícola ($ 250 millones de cultivos de campo y $ 220 millones de cultivos de invernadero). [67] El gobierno provincial ha creado una supervisión gubernamental sobre seis regiones de la apicultura. La apicultura en BC abarca apicultores aficionados, a tiempo parcial y profesionales que ascienden a 47.000 colonias y más de dos mil millones de abejas. El uso de pesticidas en Canadá es un asunto de jurisdicción federal , lo que dejó al gobierno de Columbia Británica libre para esperar una acción federal. En 2016, Health Canada propuso eliminar gradualmente el imidacloprad neónico durante los próximos tres a cinco años, lo que afectará a toda la agricultura en la Columbia Británica. [68] El gobierno ha expresado su preocupación con respecto al impacto de los neónicos en las abejas, las especies acuáticas invertebradas y las aves.
En julio de 2016, la ciudad más grande de Columbia Británica, Vancouver, prohibió el uso de neonics dentro de los límites de la ciudad de Vancouver, donde se usaba principalmente para matar a los escarabajos chafer que vivían bajo el césped de las casas. Los mapaches excavan el césped para alimentarse de las larvas del escarabajo chafer, creando un patio desagradable. Un sustituto orgánico, la aplicación de gusanos nemotodos microscópicos al césped, cuesta $ 30 más y requiere dos semanas de riego. El Ayuntamiento de Vancouver ha votado a favor de ofrecer licencias especiales a los propietarios de viviendas de Vancouver que elijan la opción orgánica, a fin de evitar multas bajo las restricciones de agua de la ciudad. [69]
Un estudio de 2017 en la revista Science encontró pesticidas neónicos en el 75% de las muestras de miel de todo el mundo. Se probó la miel de Fraser Valley en Columbia Británica. El estudio encontró las tasas más altas de neonics en las muestras de América del Norte: el 86% de las mieles de América del Norte contenían cantidades cuantificables. Se encontró que la concentración neónica promedio en el estudio fue de 1.8 ng / g (nanogramos por gramo), que está por debajo de los niveles recomendados por la Unión Europea pero por encima de la cantidad que se ha demostrado que causa efectos neurológicos adversos en las abejas y otros polinizadores. [70] [71]
Oceanía
El 11 de octubre de 2019, el gobierno de Fiji anunció la prohibición del plaguicida neonicotinoide Imidacloprid, a partir del 1 de enero de 2020. [72]
Modo de acción
Los neonicotinoides, como la nicotina, se unen a los receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChR) de una célula y desencadenan una respuesta de esa célula. En los mamíferos, los receptores de acetilcolina nicotínicos se encuentran en las células, tanto del sistema nervioso central y sistema nervioso periférico . En los insectos, estos receptores se limitan al sistema nervioso central. Los receptores nicotínicos de acetilcolina son activados por el neurotransmisor acetilcolina . Si bien la activación de baja a moderada de estos receptores causa estimulación nerviosa, los niveles altos sobreestimulan y bloquean los receptores, [3] [22] causando parálisis y muerte. La acetilcolinesterasa descompone la acetilcolina para terminar las señales de estos receptores. Sin embargo, la acetilcolinesterasa no puede degradar los neonicotinoides y su unión es irreversible. [22]
Base de selectividad
Los mamíferos y los insectos tienen una composición diferente de las subunidades receptoras y las estructuras de los receptores. [73] [74] Debido a que la mayoría de los neonicotinoides se unen con mucha más fuerza a los receptores neuronales de los insectos que a los receptores neuronales de los mamíferos, estos insecticidas son más tóxicos para los insectos que los mamíferos. [3] [73] [74]
La baja toxicidad del imidacloprid para los mamíferos se ha explicado por su incapacidad para cruzar la barrera hematoencefálica debido a la presencia de un átomo de nitrógeno cargado a pH fisiológico . La molécula descargada puede atravesar la barrera hematoencefálica de los insectos. [3]
Otros neonicotinoides tienen un grupo nitro o ciano cargado negativamente, que interactúa con un residuo de aminoácido cargado positivamente único presente en los nAChR de insectos, pero no de mamíferos. [75]
Sin embargo, el producto de degradación desnitro-imidacloprid , que se forma en el cuerpo de un mamífero durante el metabolismo [73] así como en la degradación ambiental del imidacloprid, [76] tiene un nitrógeno cargado y muestra una alta afinidad por los nAChR de mamíferos. [73] El desnitroimidacloprid es bastante tóxico para los ratones. [77]
Propiedades químicas
La mayoría de los neonicotinoides son solubles en agua y se degradan lentamente en el medio ambiente, por lo que pueden ser absorbidos por la planta y brindar protección contra los insectos a medida que la planta crece. [ cita requerida ] Estudios independientes muestran que el tiempo de vida media de fotodegradación de la mayoría de los neonicotinoides es de alrededor de 34 días cuando se exponen a la luz solar. Sin embargo, estos compuestos pueden tardar hasta 1386 días (3,8 años) en degradarse en ausencia de la luz solar y la actividad de los microorganismos. A algunos investigadores les preocupa que los neonicotinoides aplicados en la agricultura puedan acumularse en los acuíferos . [78]
Toxicidad
Abejas
Un aumento dramático en el número de pérdidas anuales de colmenas observado alrededor de 2006 estimuló el interés en los factores que podrían afectar la salud de las abejas. [79] [80] Cuando se introdujeron por primera vez, se pensaba que los neonicotinoides tenían baja toxicidad para muchos insectos [ cita requerida ] , pero investigaciones recientes han sugerido una toxicidad potencial para las abejas melíferas y otros insectos beneficiosos incluso con niveles bajos de exposición. Los neonicotinoides pueden inducir múltiples efectos subletales en abejas expuestas (para una revisión detallada, ver [81] ), por ejemplo, afectan la capacidad de las abejas para volar [82] y forrajear, aprender y recordar rutas de navegación hacia y desde fuentes de alimento. [83] En estudios de laboratorio, se demostró que los neonicotinoides aumentan las tasas de mortalidad. [84] Aparte de los efectos letales y subletales debidos únicamente a la exposición a neonicotinoides, los neonicotinoides también se están explorando con una combinación con otros factores, como ácaros y patógenos, como posibles causas del trastorno de colapso de colonias . [85] Los neonicotinoides pueden ser responsables de los efectos perjudiciales sobre el crecimiento de las colonias de abejorros y la producción de reinas. [86] Por ejemplo, Bombus affinis , un abejorro endémico de América del Norte, ha disminuido en casi el 90% de sus hábitats naturales, muchos de los cuales se han atribuido al uso de pesticidas basados en neonicotinoides. [87]
Las rutas de exposición de las abejas no detectadas anteriormente incluyen partículas o polvo, polen y néctar. [88] Las abejas pueden no regresar a la colmena sin una letalidad inmediata debido a la toxicidad de sub-nanogramos, [89] uno de los síntomas principales del trastorno del colapso de la colonia. [90] Investigaciones independientes mostraron la persistencia ambiental en los canales de riego agrícola y el suelo. [91] Cuando los neonicotinoides se aplican en forma de aerosol, la deriva puede exponer a las abejas al contacto directo. [92]
Un estudio de 2012 mostró la presencia de tiametoxam y clotianidina en abejas encontradas muertas dentro y alrededor de las colmenas situadas cerca de los campos agrícolas. Otras abejas en las colmenas exhibieron temblores, movimientos descoordinados y convulsiones, todos signos de intoxicación por insecticidas. Los insecticidas también se encontraron consistentemente en niveles bajos en el suelo hasta dos años después de que se plantara la semilla tratada y en las flores de diente de león cercanas y en el polen de maíz recolectado por las abejas. Las semillas tratadas con insecticida se cubren con una sustancia pegajosa para controlar su liberación al medio ambiente, sin embargo, luego se recubren con talco para facilitar la siembra a máquina. Este talco puede liberarse al medio ambiente en grandes cantidades. El talco agotado que contiene los insecticidas se concentra lo suficiente como para que incluso pequeñas cantidades en las plantas con flores puedan matar a los recolectores o ser transportadas a la colmena en polen contaminado. Las pruebas también mostraron que el polen de maíz que las abejas traían a las colmenas dio positivo en neonicotinoides a niveles aproximadamente por debajo de 100 partes por mil millones , una cantidad no muy tóxica, pero suficiente para matar a las abejas si se consumen cantidades suficientes. [93] [ aclaración necesaria ]
Una revisión de 2012 (Cresswell et al., 2012) concluyó que los neonicotinoides dietéticos no pueden estar implicados en la disminución de las abejas melíferas, pero esta posición es provisional porque aún existen importantes lagunas en los conocimientos actuales. [94]
Estudios adicionales en 2012 encontraron que la exposición no letal o a nivel de campo a pesticidas neonicotinoides y piretroides perjudica el comportamiento de búsqueda de alimento de las abejas obreras y aumenta la mortalidad, lo que aumenta el riesgo de colapso de la colonia. [95] [96] Otro estudio de 2012 encontró impactos negativos significativos en las colonias de abejorros cuando se exponen a concentraciones de un neonicotinoide a nivel de campo. [97]
Una revisión de 2013 concluyó que los neonicotinoides, como se usan normalmente, dañan a las abejas y que se necesitan con urgencia alternativas más seguras. [98] Un estudio de octubre de 2013 realizado por investigadores italianos demostró que los neonicotinoides alteran el sistema inmunológico de las abejas, haciéndolas susceptibles a infecciones virales a las que las abejas normalmente son resistentes. [99]
En abril de 2015, la EASAC llevó a cabo un estudio de los efectos potenciales sobre los organismos que brindan una variedad de servicios ecosistémicos, como la polinización y el control natural de plagas, que son fundamentales para la agricultura sostenible . El informe resultante concluye que "existe un creciente cuerpo de evidencia de que el uso profiláctico generalizado de neonicotinoides tiene efectos negativos graves en organismos no objetivo que brindan servicios ecosistémicos, incluida la polinización y el control natural de plagas". [100] Dos estudios publicados en Nature proporcionaron más pruebas del efecto deletéreo de los neonicontinoides en las abejas, aunque se necesitan más investigaciones para corroborar los hallazgos: las semillas de colza cubiertas con una combinación de clotianidina y un piretroide "redujeron la densidad de abejas silvestres, anidación de abejas y crecimiento y reproducción de colonias de abejorros en condiciones de campo ". [101] En un experimento de alimentación, las abejas prefirieron las soluciones de sacarosa con imidacloprid o tiametoxam, a pesar de que "les hizo comer menos comida en general". [102]
Un estudio de octubre de 2015 demostró efectos significativos sobre la supervivencia y la capacidad reproductiva de las abejas reinas expuestas a los neonicotinoides. Los expuestos a los neonicotinoides tuvieron tasas de supervivencia del 60%, en comparación con el 80% de los grupos de control. La menor producción de huevos de obreras y las alteraciones en la anatomía reproductiva de las reinas supervivientes "probablemente correspondieron a una reducción del éxito de las reinas (vivas y en producción de crías de obreras)". Los autores afirman además que "nuestro estudio sugiere que estas sustancias [es decir, los neonicotinoides] son, al menos parcialmente, responsables de dañar a las reinas y provocar la disminución de la población de las especies de abejas sociales. El fracaso de las reinas expuestas a los neonicotinoides durante el desarrollo para poner huevos fertilizados que posteriormente convertirse en obreras o reinas es preocupante; ambas castas son vitales para la supervivencia de la colonia ... " [103]
Una revisión sistemática de 2015 (Lundin et al., 2015) de la literatura científica sobre neonicotinoides y abejas concluyó que, a pesar de los considerables esfuerzos de investigación, todavía existen importantes lagunas de conocimiento sobre los impactos de los neonicotinoides en las abejas. [104]
Un artículo de revisión (Carreck & Ratnieks, 2015) concluyó que, si bien los estudios de laboratorio han demostrado efectos subletales adversos de los insecticidas neonicotinoides en las abejas melíferas y los abejorros, estos mismos efectos no se han observado en estudios de campo, lo que probablemente se deba a una sobreestimación de tres factores clave de dosificación (concentración, duración y elección) en muchos estudios de laboratorio. [105]
En 2017, los investigadores demostraron los efectos combinados del estrés nutricional y las dosis bajas de pesticidas neonicotinoides comunes y ampliamente utilizados (clotianidina, tiametoxam) que se encuentran en el néctar y el polen. Sus resultados proporcionaron la primera demostración de que los neonicotinoides y los niveles de nutrición pueden interactuar sinérgicamente y causar un daño significativo a la supervivencia de los animales, mostrando la complejidad de los efectos de los neonicotinoides. Además, la exposición combinada redujo el consumo de alimentos para las abejas y los niveles de azúcar en la hemolinfa (sangre de abeja). [106]
Una encuesta global que cubrió todos los continentes con abejas encontró neonicotinoides en tres cuartas partes de las muestras de miel. [107]
En los Estados Unidos, se produjo un aumento de 48 veces en la toxicidad oral ambiental para las abejas melíferas por pesticidas entre 1992 y 2014, principalmente debido al aumento del uso de neonicotinoides. [108]
Aves
Los neonicotinoides pueden tener efectos adversos en las poblaciones de aves de todo el mundo. El polvo neonicotinoide destinado a las plantas y los recubrimientos de semillas puede extenderse por el aire y filtrarse en el agua, lo que sin querer afecta a la vida silvestre que no es el objetivo. [109] A nivel mundial, el 60% de los neonicotinoides se utilizan como recubrimientos de semillas. [110] Algunas aves como los pavos salvajes, las perdices grises y las palomas tienen dietas que consisten en soja y maíz, que se tratan con altas concentraciones de neonicotinoides. [110] En las aves, ha habido informes sobre la reducción del grosor de la cáscara, el éxito de la fertilización y el tamaño del embrión con la exposición a neonicotinoides. También ha habido informes de anomalías testiculares y anomalías en los pollitos. [111]
Se considera que el imidacloprid tiene el impacto más considerable en la mayoría de las aves. [110] Un estudio mostró varios efectos adversos en el gorrión de corona blanca después de comer cuatro semillas de canola imidacloprid, que incluían orientación alterada al migrar y pérdida de masa corporal. [110] Otro estudio mostró que se encontraron altas concentraciones de neonicotinoides, tiametoxam / clotianidina, en huevos abortados en una perdiz gris que vivía cerca de campos de cereales tratados con neonicotinoides en el centro-norte de Francia. [110] Una perdiz o un gorrión promedio que se comiera seis semillas de imidacloprid tendría un 50% de probabilidad de ser letal y reducir la capacidad de volar. [111]
Los neonicotinoides también pueden tener impactos no directos en las aves al interrumpir la cadena alimentaria. [112] El objetivo principal de los neonicotinoides es atacar las plagas. Sin embargo, esto afecta negativamente a las poblaciones de aves insectívoras que dependen de estos insectos para alimentarse. [113] Con la disminución de las poblaciones de insectos debido al aumento del uso de neonicotinoides, muchas aves se mueren de hambre, lo que lleva a una disminución de la masa corporal y a la reducción de los esfuerzos de reproducción. [114] [115] Los insectívoros en Europa disminuyeron un 13% entre 1990 y 2015. [114] En los Estados Unidos, el uso de neonicotinoides afecta negativamente a la población de insectívoros en un 5% cada año. [116]
Algunos estudios sugieren que enterrar las semillas de neonicotinoides utilizadas para la agricultura debajo de la superficie del suelo evitará que las aves las coman. [111]
Otros animales salvajes
Los neonicotinoides comúnmente se filtran en el suelo y se acumulan en cuerpos de agua que normalmente incuban insectos. [117] [118] La disminución de esas poblaciones de insectos a su vez afecta a los depredadores en la cadena alimentaria . [117] [108] [119] Además, algunas especies de aves que comen semillas pueden ser envenenadas por semillas recubiertas de neonicotinoides. [120]
En marzo de 2013, American Bird Conservancy publicó un comentario sobre 200 estudios sobre neonicotinoides que pedían la prohibición del uso de neonicotinoides como tratamiento de semillas debido a su toxicidad para las aves, los invertebrados acuáticos y otros animales salvajes. [121]
Un estudio holandés de 2013 encontró que el agua que contiene concentraciones permitidas de imidacloprid tenía un 50% menos de especies de invertebrados en comparación con el agua no contaminada. [122] [123] Un estudio posterior encontró que el análisis se confundía con otros insecticidas concurrentes y no mostraba que el imidacloprid afectara directamente la diversidad de invertebrados. [124]
En la edición de julio de 2014 de la revista Nature , un estudio basado en una correlación observada entre la disminución de algunas poblaciones de aves y el uso de pesticidas neonicotinoides en los Países Bajos demostró que el nivel de neonicotinoides detectado en muestras ambientales se correlacionaba fuertemente con la disminución de las poblaciones de pájaros que comen insectos. [125] Un editorial publicado en la misma edición [126] encontró que el posible vínculo entre el uso de plaguicidas neonicotinoides y una disminución en el número de aves era "preocupante", diciendo que la persistencia de los compuestos (vida media de 1000 días) y la baja directa La toxicidad para las aves mismas implica que el agotamiento de la fuente de alimento de las aves (insectos) probablemente sea responsable de la disminución y que los compuestos se distribuyan ampliamente en el medio ambiente. Los editores escriben que si bien la correlación no es lo mismo que la causalidad, “los autores del estudio también descartan efectos de confusión de otros cambios en el uso de la tierra o tendencias preexistentes en la disminución de aves”. [126]
De junio a octubre de 2014, se publicó en la revista Environmental Science and Pollution Research una completa Evaluación mundial integrada del impacto de los plaguicidas sistémicos en la biodiversidad y los ecosistemas (WIA) [127] . En una serie de artículos, se concluye que estos insecticidas sistémicos representan un grave riesgo de daño para una amplia gama de taxones de invertebrados no objetivo, a menudo por debajo de las concentraciones ambientales esperadas, que su uso actual no es un enfoque de manejo sostenible de plagas, y compromete las acciones de numerosos actores en el mantenimiento y apoyo de la biodiversidad, y este compromiso posteriormente afecta negativamente las funciones y servicios ecológicos que realizan los diversos organismos. [128]
Evidentemente, la degradación de los neonicotinoides es un tema importante, que ha sido abordado desde estudios experimentales y teóricos. [129]
Ver también
- Disminución de las poblaciones de anfibios
- Disminución de las poblaciones de insectos
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Aquí mostramos que la exposición crónica de los abejorros a dos pesticidas (neonicotinoide y piretroide) en concentraciones que podrían aproximarse a la exposición a nivel de campo afecta el comportamiento de búsqueda natural y aumenta la mortalidad de los trabajadores, lo que lleva a reducciones significativas en el desarrollo de la cría y el éxito de la colonia. Descubrimos que el rendimiento de los trabajadores en la búsqueda de alimento, en particular la eficiencia en la recolección de polen, se redujo significativamente con efectos en cadena observados para el reclutamiento de recolectores, las pérdidas de trabajadores y la productividad general de los trabajadores. Además, proporcionamos evidencia de que la exposición combinatoria a pesticidas aumenta la propensión de las colonias a fallar.
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Expusimos colonias del abejorro Bombus terrestris en el laboratorio a niveles realistas de campo del neonicotinoide imidacloprid, luego permitimos que se desarrollaran naturalmente en condiciones de campo. Las colonias tratadas tuvieron una tasa de crecimiento significativamente reducida y sufrieron una reducción del 85% en la producción de nuevas reinas en comparación con las colonias de control. Dada la escala de uso de neonicotinoides, sugerimos que pueden tener un impacto negativo considerable en las poblaciones de abejorros silvestres en todo el mundo desarrollado.
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En dosis realistas en el campo, los neonicotinoides causan una amplia gama de efectos subletales adversos en las abejas melíferas y las colonias de abejorros, lo que afecta el rendimiento de la colonia a través del deterioro del éxito de búsqueda, el desarrollo de cría y larvas, la memoria y el aprendizaje, daño al sistema nervioso central, susceptibilidad a enfermedades, colmena higiene, etc. Los neonicotinoides exhiben una toxicidad que puede ser amplificada por varios otros agroquímicos y refuerzan sinérgicamente agentes infecciosos como Nosema ceranae que juntos pueden producir el colapso de colonias. Los limitados datos disponibles sugieren que es probable que exhiban una toxicidad similar a prácticamente todos los demás insectos polinizadores silvestres.
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Cada vez hay más pruebas de que el uso profiláctico generalizado de neonicotinoides tiene efectos negativos graves en organismos no objetivo que brindan servicios ecosistémicos, incluida la polinización y el control natural de plagas.
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Este análisis de selección muestra que los tipos de insecticidas sintéticos aplicados a las tierras agrícolas han cambiado fundamentalmente en las últimas dos décadas de pesticidas predominantemente organofosforados y carbamatos de N-metilo a una mezcla dominada por neonicotinoides y piretroides. Los neonicotinoides se aplican generalmente a tierras agrícolas de EE. UU. A tasas de aplicación más bajas por acre; sin embargo, son considerablemente más tóxicos para los insectos y generalmente persisten más tiempo en el medio ambiente. Encontramos un aumento de 48 y 4 veces en AITL de 1992 a 2014 para la toxicidad oral y por contacto, respectivamente. Los neonicotinoides son los principales responsables de este aumento, representando entre el 61 y casi el 99 por ciento de la carga total de toxicidad en 2014. ... Las exposiciones orales son una preocupación potencialmente mayor debido a la toxicidad relativamente más alta (LD50 bajas) y una mayor probabilidad de exposición de residuos en polen, néctar, agua de evisceración y otros medios ambientales. Usando AITL para evaluar la toxicidad oral por clase de pesticida, los neonicotinoides representaron casi el 92 por ciento del AITL total de 1992 a 2014. ... Aunque usamos algunas suposiciones simplificadoras, nuestro análisis de detección demuestra un aumento en la carga de toxicidad de pesticidas en los últimos 26 años. años, lo que potencialmente amenaza la salud de las abejas melíferas y otros polinizadores y puede contribuir a la disminución de las poblaciones de insectos beneficiosos, así como de aves insectívoras y otros consumidores de insectos.
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Normalmente, los neonics, que se utilizan como recubrimientos de semillas de colores brillantes, pueden parecer más inocuos que los pesticidas para los que fueron diseñados hace dos décadas. ... Pero su sistema de entrega tiene un defecto importante. "La planta sólo absorbe alrededor del 5 por ciento del compuesto", dice [Christy Morrissey, ecotoxicóloga de vida silvestre de la Universidad de Saskatchewan]. El resto se filtra de la semilla, se acumula en el suelo y se escurre a través del deshielo, la lluvia y la filtración de agua subterránea en estanques y humedales, donde insectos como mosquitos y moscas caddis, un alimento básico para miles de millones de aves de los pastizales, comienzan sus vidas.
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El imidacloprid es uno de los insecticidas más utilizados en el mundo. ... Varios estudios han demostrado los efectos nocivos de este neonicotinoide en una amplia gama de especies no objetivo. ... La disponibilidad de datos de seguimiento exhaustivos sobre la abundancia de especies de macroinvertebrados acuáticos y sobre las concentraciones de imidacloprid en las aguas superficiales de los Países Bajos nos permitió probar esta hipótesis. Nuestro análisis de regresión mostró una relación negativa significativa ( P <0,001) entre la abundancia de macroinvertebrados y la concentración de imidacloprid para todas las especies agrupadas. ... Nuestros datos muestran que la abundancia de macrofauna cae bruscamente entre 13 y 67 ng l −1 . ... Además de la evidencia experimental existente sobre los efectos negativos del imidacloprid en la vida de los invertebrados, nuestro estudio, basado en datos de monitoreo de campo a gran escala durante varios años, muestra que la seria preocupación por las consecuencias de largo alcance del uso abundante de imidacloprid para ecosistemas acuáticos está justificado.
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Estudios recientes han demostrado que los insecticidas neonicotinoides tienen efectos adversos en especies de invertebrados no objetivo. Los invertebrados constituyen una parte sustancial de la dieta de muchas especies de aves durante la temporada de reproducción y son indispensables para la cría de crías. Investigamos la hipótesis de que el insecticida neonicotinoide más utilizado, el imidacloprid, tiene un impacto negativo en las poblaciones de aves insectívoras. Aquí mostramos que, en los Países Bajos, las tendencias de la población local fueron significativamente más negativas en áreas con mayores concentraciones de imidacloprid en las aguas superficiales. A concentraciones de imidacloprid de más de 20 nanogramos por litro, las poblaciones de aves tendían a disminuir en un 3,5 por ciento en promedio anual. Análisis adicionales revelaron que este patrón espacial de disminución apareció solo después de la introducción del imidacloprid en los Países Bajos, a mediados de la década de 1990. Además, mostramos que la relación negativa reciente permanece después de corregir las diferencias espaciales en los cambios de uso de la tierra que se sabe que afectan a las poblaciones de aves en las tierras de cultivo. Nuestros resultados sugieren que el impacto de los neonicotinoides en el medio ambiente natural es incluso más sustancial de lo que se ha informado recientemente y recuerda los efectos de los insecticidas persistentes en el pasado. La legislación futura debería tener en cuenta los posibles efectos en cascada de los neonicotinoides en los ecosistemas.
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El uso a gran escala de insecticidas neonicotinoides ha suscitado una creciente preocupación por sus posibles efectos adversos en las aves de las tierras de cultivo y, en general, en la biodiversidad. Se ha identificado que el imidacloprid, el primer neonicotinoide comercializado, presenta un riesgo para las aves que se alimentan de semillas cuando se utiliza como tratamiento de semillas de algunos cultivos, ya que el consumo de unas pocas semillas aderezadas podría causar la muerte. Pero falta evidencia de efectos directos en el campo. Aquí, revisamos los 103 incidentes de mortalidad de vida silvestre reportados por la Red SAGIR francesa de 1995 a 2014, para los cuales los análisis toxicológicos detectaron residuos de imidacloprid. Ciento un incidentes que totalizan al menos 734 animales muertos fueron consistentes con un uso agrícola como tratamiento de semillas. Las principales especies encontradas fueron perdices grises (Perdix perdix) y “palomas” (Columba palumbus, Columba livia y Columba oenas). Más del 70% de los incidentes ocurrieron durante la siembra de cereales de otoño. Además, dado que no existe un biomarcador para el diagnóstico de intoxicaciones por neonicotinoides, desarrollamos un enfoque de diagnóstico para estimar el grado de certeza de que estas muertes se debieron a la intoxicación por imidacloprid. De esta manera, la probabilidad de que la mortalidad se deba al envenenamiento por semillas tratadas con imidacloprid se clasificó como al menos "probable" en el 70% de los incidentes. Como resultado, este trabajo proporciona una clara evidencia a los gestores de riesgos de que los efectos letales debidos al consumo por las aves de semillas tratadas con imidacloprid ocurren regularmente en el campo.
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enlaces externos
- Medios relacionados con los neonicotinoides en Wikimedia Commons