Trait-Based Specific Protection Goals for Wild Pollinators: A Staged Modelling Framework for Pesticide Risk Assessment

Technische Samenvatting: Kenmerkgebaseerde Specifieke Beschermingsdoelstellingen voor Wilde Bestuivers

Probleemstelling
De huidige Milieurisicobeoordeling (ERA) voor pesticiden in de Europese Unie staat voor een regelgevende impasse met betrekking tot wilde bestuivers. Terwijl een Specifieke Beschermingsdoelstelling (SPG) van een maximale afname van 10% in kolonieomvang is vastgesteld voor beheerde honingbijen (Apis mellifera), bestaat er geen gedefinieerde, kwantitatieve SPG voor wilde bestuivers (hommels, solitaire bijen en andere taxa). Als gevolg hiervan kunnen risicomanagers de resultaten van toxiciteitsgegevens uit lagere niveaus (lower-tier) niet beoordelen op acceptabiliteit, noch kunnen de resultaten van studies uit hogere niveaus (higher-tier) worden getoetst aan een beschermingsdoel. Deze afwezigheid dwingt tot een standaardvereiste voor middelenintensieve studies op hogere niveaus (kooi-, semi-veld- of veldstudies) voor bijna alle pesticidentoepassingen waarbij blootstelling aan wilde bijen mogelijk is.

Het vertrouwen op de honingbij als surrogaatsoort is fundamenteel gebrekkig voor wilde bestuivers. Honingbijen zijn beheerd, collectief en meerjarig, terwijl wilde bestuivers diverse levensstrategieën vertonen (bijv. solitair, univoltien, holtebroeders) die verschillende blootstellingsroutes, gevoeligheid en populatieresiliëntie dicteren. Het gebruik van één enkele surrogaatsoort vertekent het onderscheid tussen gevaar (hazard) en risico, en houdt geen rekening met de discrepantie tussen effecten op individueel niveau en persistentie op populatieniveau, wat vaak leidt tot ofwel een catastrofale onderschatting van het risico, ofwel onnodige overbescherming.

Methodologie
Het artikel stelt een pragmatisch, driefasig kader voor om deze impasse te doorbreken, met een primaire focus op Fase 1, die direct implementeerbaar is (2026–2027) met bestaande gegevens en instrumenten. Het kader integreert twee methodologische vooruitgangen:

1. Kenmerkgebaseerde soortselectie: In plaats van één universele surrogaatsoort te gebruiken, identificeert het kader functioneel kwetsbare soorten door taxa te groeperen op basis van drie categorieën kenmerken:

   • Blootstelling-gerelateerde kenmerken: Fenologie, foerageerbereik, florale specialisatie en nestsubstraat.
   • Intrinsieke gevoeligheidskenmerken: Lichaamsgrootte, metabolisme en detoxificatiecapaciteit.
   • Populatie-resiliëntiekenmerken: Voltinisme, generatietijd, fecunditeit (vruchtbaarheid) en dispersievermogen.
     Deze benadering selecteert de modelsoorten op basis van welk kenmerkcombinatie het meest kwetsbaar is voor het specifieke pesticide en het blootstellingsscenario.

2. Demografische toxiciteitsbeoordeling: Deze benadering vertaalt effecten op individueel niveau (mortaliteit en subletale effecten op reproductie/ontwikkeling) naar uitkomsten op populatieniveau met behulp van Lefkovitch-projectiematrices met levensfasestructuren.

   • Modelstructuur: Voor univoltien solitaire bijen (gedemonstreerd met Osmia bicornis) wordt een driefasige jaarlijkse matrix gebruikt: overwinterde individuen ($C$), uitgekomen volwassen vrouwtjes ($A_e$) en reproductief actieve volwassen vrouwtjes ($A_r$).
   • Parameters: Het model incorporeert basisdemografische parameters (overleving, fecunditeit) afgeleid uit de literatuur en past proportionele reducties toe om letale en subletale effecten van pesticiden te simuleren.
   • Simulatie: Het model voert deterministische projecties en stochastische Monte Carlo-simulaties uit (1.000+ iteraties) over een periode van 10 jaar om rekening te houden met demografische stochasticiteit.

Belangrijkste Bijdragen en Resultaten
De studie toont aan dat kwantitatieve SPG-drempelwaarden kunnen worden afgeleid via de parameterruimte-exploratie van het Fase 1-model. Het voorgestelde SPG-kader bestaat uit twee complementaire dimensies:

• Magnitude-dimensie: Een maximaal acceptabele proportionele afname van de lokale populatie-abundantie over een gedefinieerde periode (voorgesteld als een afname van 10% in Jaar 3).
• Persistentie-dimensie: Een maximaal acceptabele waarschijnlijkheid dat een stochastisch geprojecteerde populatie onder de afname-drempelwaarde valt (voorgesteld als een overschrijdingsrisico van 10%, of een persistentiekans van 90%).

Belangrijkste bevindingen uit de parameterruimte-exploratie:

• Niet-lineaire interacties: Gecombineerde effecten van volwassen mortaliteit en reductie in fecunditeit produceren meer dan additieve effecten op populatieniveau. Bijvoorbeeld, een reductie van 10% in zowel mortaliteit als fecunditeit resulteert in een populatieafname van 19%, bijna het dubbele van het effect van elk van beide factoren alleen.
• De beperkende factor: Hoewel een deterministische afname van 10% overeenkomt met de trigger voor de honingbij, is het persistentiecriterium (overschrijdingsrisico) vaak de beperkende factor. Bijvoorbeeld, een mortaliteit van 10% bij volwassenen voldoet deterministisch aan de drempel van 10% afname, maar resulteert in een overschrijdingsrisico van 55,7%, waardoor de SPG niet wordt gehaald. De effectieve grens voor enkelvoudige effecten ligt tussen 5% en 6% mortaliteit.
• Afhankelijkheid van levensgeschiedenis: De magnitude-drempelwaarde is relatief ongevoelig voor de levensgeschiedenis, maar het overschrijdingsrisico is sterk afhankelijk van de levensgeschiedenis. Langzamere levensgeschiedenissen (lagere intrinsieke groeicijfers, $\lambda \approx 1.4$) falen voor het persistentiecriterium bij lagere mortaliteitsniveaus dan snellere levensgeschiedenheden ($\lambda \approx 1.94$), wat de noodzaak voor kenmerkgebaseerde soortselectie valideert.
• Implementatiegereedheid: De analyse bevestigt dat Fase 1 kan worden ingezet met bestaande demografische gegevens, standaard OECD-toxiciteitstests en Python-gebaseerde modelleringsinstrumenten.

Betekenis en Claims
Het artikel beweert dat dit kader de directe regelgevende beperking oplost door voorlopige, populatieniveau-drempelwaarden te bieden die het getrapte beoordelingsproces (tiered assessment) in staat stellen zoals bedoeld te functioneren. Door over te stappen van een "honingbij-surrogaat"-benadering naar een "kenmerkgebaseerde populatie-resiliëntie"-benadering, biedt het kader een ecologisch beter gefundeerde basis voor risicobeoordeling.

De auteurs stellen dat een imperfect model dat de juiste vraag adresseert (het voortbestaan van wilde bestuiverpopulaties), betere bescherming biedt dan een goed gekarakteriseerd model dat de verkeerde vraag adresseert (kolonie-effecten van honingbijen). Het kader is ontworpen om flexibel te zijn en generaliseerbaar naar zweefvliegen, vlinders en motten in toekomstige iteraties. Het ondersteunt een progressief implementatieroadmap:

• Fase 1 (Nu): Niet-ruimtelijke, levensfase-gestructureerde modellen die onmiddellijke regelgevende drempelwaarden bieden.
• Fase 2 (2028–2029): Landschap-expliciete modellen die ruimtelijke dynamiek en habitatheterogeniteit integreren.
• Fase 3 (2030+): Volledige agent-gebaseerde modellering (ALMaSS) die individuele gedragingen en complexe gemeenschapsinteracties incorporeert.

Uiteindelijk heeft het kader als doel om willekeurige onzekerheidsfactoren te vervangen door mechanistisch afgeleide veiligheidsmarges, waardoor regelgevers beslissingen kunnen nemen op basis van gedefinieerde biologische beperkingen en tegelijkertijd de EU-biodiversiteitsverplichtingen, zoals de Verordening betreffende natuurherstel, ondersteunen.