Landscape effects of transgenic cotton on non-target ants and beetles

Transgenic crops producing toxins from Bacillus thuringiensis (Bt) can be planted in the same field for many years, and many insects exploiting such crops must disperse to other habitats to persist. Accordingly, effects of transgenic crop farming could accumulate through time and affect insect populations across agricultural landscapes. We monitored the population density of seven ant genera and beetle families and of rare ants and beetles in 84 non-cultivated sites abutting agricultural fields in Central Arizona. We assessed the short-term (during planting year) and long-term (over 5–6 years) landscape effect of farming Cry1Ac cotton on ant and beetle density in non-cultivated sites, in addition to several local and regional variables. Landscape variables (e.g., sequence of crops planted in neighbouring fields, crop diversity, and abundance) were more frequently associated with insect density than local variables (e.g., plant productivity and diversity in non-cultivated sites). In the short-term, use of Bt relative to non-Bt cotton in neighbouring fields was positively associated with density of one ant and two beetle groups in non-cultivated sites. However, acreage of Bt cotton located within 1 km from non-cultivated sites had more negative effects than acreage of non-Bt cotton on density of one ant and one beetle group. In the long-term, the proportion of years that Bt cotton was planted in neighbouring fields was positively associated with ant density but not beetle density. Results suggest that the farming of Bt cotton in neighbouring fields frequently resulted in positive short- and long-term landscape effects on ants and beetles in non-cultivated sites, while Bt cotton planted farther away had less frequent negative short-term impacts.

ZusammenfassungTransgene Kulturpflanzen, die Toxine von Bacillus thuringiensis (Bt) produzieren, können über viele Jahre auf denselben Ackerflächen angebaut werden, so dass viele Insekten, die diese Kulturpflanzen nutzen, in andere Habitate ausweichen müssen, um zu überleben. Infolgedessen könnten sich die Auswirkungen des Anbaus von transgenen Kulturpflanzen über die Zeit akkumulieren und Insektenpopulationen in Agrarlandschaften beeinflussen. Wir untersuchten die Populationsdichten von sieben Ameisengattungen und Käferfamilien und von seltenen Ameisen und Käfern auf 84 nichtkultivierten Flächen an der Grenze zu landwirtschaftlichen Flächen in Zentralarizona. Wir schätzten die kurzfristigen (während des Pflanzjahres) und die langfristigen (über 5–6 Jahre) Landschaftseffekte des Anbaus von Cry1Ac-Baumwolle auf die Ameisen- und Käferdichte in den nichtkultivierten Flächen sowie einige lokale und regionale Faktoren ab. Die Landschaftsvariablen (d. h. die Reihenfolge der Kulturpflanzen, die auf den benachbarten Flächen angebaut wurden, die Kulturpflanzendichte und -abundanz) waren häufiger mit der Insektendichte assoziiert als lokale Variablen (d. h. Pflanzenproduktivität und -diversität in den nichtkultivierten Flächen). Kurzfristig war die Nutzung von Bt-Baumwolle im Vergleich zur einfachen Baumwolle auf den benachbarten Flächen positiv mit der Dichte einer Ameisen- und zweier Käfergruppen in den nichtkultivierten Flächen assoziiert. Der Flächenanteil der Bt-Baumwolle im Umkreis von 1 km zu den nichtkultivierten Flächen hatte jedoch einen größeren negativen Effekt als der Flächenanteil der normalen Baumwolle auf die Dichte einer Ameisen- und einer Käfergruppe. Langfristig war der Anteil der Jahre, in denen Bt-Baumwolle in den benachbarten Flächen gepflanzt wurde, positiv mit der Ameisendichte aber nicht mit der Käferdichte assoziiert. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass der Anbau von Bt-Baumwolle in den benachbarten Flächen regelmäßig zu positiven kurz- und langfristigen Landschaftseffekten auf die Ameisen und Käfer in den nichtkultivierten Flächen führt, während die Bt-Baumwolle, die in größeren Entfernungen gepflanzt wird, weniger regelmäßige, negative und kurzfristige Auswirkungen hat.