DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI. PANNON EGYETEM GEORGIKON KAR Növényvédelmi Intézet Növényvédelmi állattani Osztály

Átírás

1 DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI PANNON EGYETEM GEORGIKON KAR Növényvédelmi Intézet Növényvédelmi állattani Osztály ÁLLAT- ÉS AGRÁRKÖRNYEZET-TUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA Növénytermesztési és Kertészeti Tudományok Tudományág Iskolavezető: Dr. ANDA ANGÉLA egyetemi tanár, az MTA doktora Témavezetők: Dr. habil. NÁDASY MIKLÓS a mezőgazdasági tudomány kandidátusa Dr. KONDOROSY ELŐD a mezőgazdasági tudomány kandidátusa A GYAPOTTOK-BAGOLYLEPKE (HELICOVERPA ARMIGERA HÜBNER, 1808) MAGYARORSZÁGI ELŐFORDULÁSÁNAK KLIMATIKUS FELTÉTELEI ÉS NÉHÁNY KÍSÉRLETES ROVARÖKOLÓGIAI VIZSGÁLAT EREDMÉNYE Készítette: BALOGH PÉTER Keszthely 2011

2 1. A KUTATÁS ELŐZMÉNYEI Noha civilizációnk fejlődése során jelentős mértékben stabil volt az éghajlat, ez a korszak jelenleg a végéhez közeledik. A világ tudósainak döntő többsége egyetért abban, hogy megkezdődött a globális felmelegedés időszaka óta a Föld átlaghőmérséklete 0,6 C-kal emelkedett. Meteorológusok megjegyzik, hogy a mérések szerinti 23 legmelegebb esztendő 1980 után volt, míg a mérések bevezetése óta mért, hét legmelegebb év a legutóbbi kilencéves időszakra esett. Az időjárási anomáliák, flóránkban megjelenő új növények, faunánkba betörő és jelentősebbé váló károsítók is egyértelműen jelzik. E betolakodó károsítók közé tartozik az utóbbi években- rendszeresen előforduló és időnként marginális károkat okozó gyapottok-bagolylepke (Helicoverpa armigera Hübner, 1808). Célunk volt, hogy az országtól délre fekvő területeken honos és régebben csak egyes években hozzánk is ellátogató faj milyen időjárási tényezők miatt található meg mostanra szinte minden évben hazánkban, és a részünkről kevésbé ismert rovar biológiai és ökológiai tulajdonságairól többet tudjunk meg. 2

3 2. CÉLKITŰZÉSEK Vizsgáltuk, hogy a hőmérséklet és a csapadék milyen hatással van a gyapottok bagolylepke hazai előfordulására és felszaporodására. Az időjárási tényezőket Walther-Liethféle diagramon ábrázoltuk a fénycsapda fogásokkal együtt, ami a lepke általános ökológiai igényeire enged következtetni. Ezen ismeretek segítségével Magyarország Péczely-féle éghajlati körzetei (PÉCZELY, 1979) alapján megjósolható, hogy mely területeken fordulhat elő és okozhat károkat legnagyobb valószínűséggel. Laboratóriumi neveléssel meg kívántuk határozni a kártevő egyes fejlődési stádiumaihoz szükséges időtartamot, a fejlődési küszöbhőmérsékletet és az effektív hőösszeget. Célul tűztük ki, hogy megállapítsuk a hőmérséklet és a fotoperiódus diapauza-kiváltó hatását. Kíváncsiak voltunk arra, hogy a diapauzába vonult bábok milyen időtartamú és milyen nagyságú hideghatást képesek elviselni, és hogy a hazánkba dél felől bevándorló egyedek utódai képesek-e hazánk egyre enyhülő telein áttelelni szabadföldi körülmények között 3

4 3. ANYAG ÉS MÓDSZER 3.1 A klimatikus tényezők hatása a gyapottokbagolylepke magyarországi elterjedésére Korrelációanalízist végeztünk az éves effektív hőösszeg, a csapadék és az éves fogásszámok között. Ezután regresszió-analízist végeztünk, vizsgáltuk az éves effektív hőösszeg és a csapadék együttes hatását a fogásszámokra. Az előbbi adatokat Walther-Lieth diagramon ábrázoltuk, amik az ariditást és humiditást mutatják meg. Az éves fogásszámok ismeretében megállapíthatjuk a rovar ökológiai igényét. Végezetül az ökológiai igényének ismeretében a Péczely féle időjárási körzetek alapján megállapítottuk, hogy Magyarországon mely körzetek legalkalmasabbak a kártevő elterjedéséhez. 3.2 A fejlődési küszöbhőmérséklet meghatározása a különböző fejlődési stádiumok esetében A kísérleteket három évben: 2003., és 2007-ben állítottuk be 19, 20, 25 és 26 o C-on és 15/9 L/D megvilágításon. A lárvákat minden esetben az erre a célra bevált paprikabogyóval etettük, hogy a táplálék ne befolyásolja a fejlődés ütemét. 4

5 A megadott állandó hőmérsékleteken neveltük az egyes fejlődési stádiumokat és feljegyeztük a kifejlődéshez szükséges idő hosszát. A fejlődéshez szükséges napok reciprokaként megkapjuk a fejlődési rátát. A fejlődési rátát és az állandó nevelési hőmérsékletet pont diagramon ábrázoltuk. A pontokra helyezett trendvonal és ennek egyenlete megmutatja, hogy a vonal hol metszi az x tengelyt, ami a fejlődési küszöbhőmérsékletet adja meg. A fejlődési küszöbhőmérséklet feletti hőmérséklet a hatásos, azaz effektív. Ezek összege az effektív hőösszeg, ami az egyes fejlődési stádium kifejlődéséhez szükséges. 3.3 A diapauza kialakulásának vizsgálata szeptember 16-án sikerült nagyobb mennyiségű hernyót összegyűjteni. Ezek lettek a kísérletben résztvevő egyedek szülői. A hernyókból kineveltük a bábokat. A bábokat hidegkezelésnek vetettük alá, egy hónapig 2 o C-on tartottuk, majd klímakamrába helyeztük őket. A kirajzó lepkéket mézes vízzel átitatott vattán tartottuk. A nőstények által lerakott tojásokból kelő lárvák lettek a kísérlet alanyai. A kísérletet három megvilágítási perióduson, 13/11 14/10 és 15/9 L/D órás megvilágításon állítottuk be 20 és 26 o C-on. 5

6 3.4 A diapauzáló bábok hidegtűrésének vizsgálata szeptember 14-én Bonyhád környékén hibridkukoricában gyűjtöttünk gyapottok-bagolylepke hernyókat, összesen 114 db-ot. A hernyókat az általunk kifejlesztett nevelőedénybe helyeztük, és paprikabogyóval etettük. A kifejlődött bábokat november végéig 20 o C-on tartottuk, majd a hőmérsékletet fokozatosan 8 o C-ra csökkentettük. A bábokat január 15-én átszállítottuk Kiszomborra a Szeredi Kft laboratóriumába. A bábokból 5 db 16-os és 2 db 17-es csoportot alakítottunk ki. Egy kontroll csoportot hagytunk, amiket szállítás után is 8 o C-on tartottunk. Az első kezelést -3 o C-os, a másodikat - 6 o C-os, a harmadikat -9 o C-os hideghatásnak tettük ki. Mindegyik hőfokon 3, és 7 napig voltak a kialakított csoportok. A hidegkezelések után én a bábokat visszaszállítottuk Keszthelyre, ahol 25 o C-os klímakamrába helyezve őket vizsgáltuk a mortalitási 6

7 százalékot. A statisztikai kiértékelhetőség miatt minden kezelésből random kiválasztás segítségével két ismétlést alakítottunk ki. Ezután kéttényezős varianciaanalízist hajtottunk végre, és ennek segítségével kiszámoltuk az SzD5% értékét. 3.5 A gyapottok-bagolylepke áttelelésének vizsgálata 2003/2004 telén 2003-ban a gyűjtőkörutak során rendkívül egyszerű helyzetben voltunk, mert szinte mindenhol a kártevőbe botlottunk augusztus 31-én 400 db közepesen fejlett és kifejlett hernyót gyűjtöttünk össze. A lárvák többsége L 4 -L 5 -ös stádiumú volt, de volt köztük kifejlett L 6 -os is. A hernyókat 5 db nagyméretű nevelőedényben helyeztük el, mindegyikbe 80 db-ot. A nevelőedényeket a szabadban helyeztük el úgy, hogy a talajfelszín, és az edényekben levő föld szintje egy magasságba kerüljön. Így azt szimuláltuk, mintha a hernyók a szabadban vonultak volna telelőre. 7

8 4. EREDMÉNYEK 4.1 A klimatikus tényezők hatása a gyapottokbagolylepke magyarországi elterjedésére Az adatokat elemezve szignifikáns összefüggést tapasztaltunk a hőösszeg, a csapadék és a fogásszámok között. A hódmezővásárhelyi adatok azt mutatják, hogy az éves hőösszeg és csapadék fogásszámokra gyakorolt együttes hatása a kéttényezős regresszió-analízis alapján szignifikáns. A szekszárdi adatok elemzése hasonló eredményre vezetett. A Walther-Lieth diagramok feldolgozása alapján azt mondhatjuk, hogy a száraz meleg időjárást kedveli. Ha rendelkezünk kis mennyiségű áttelelő populációval, akkor 4-5 hónapra kiterjedő arid időszak már kedvező feltételeket nyújt a lepke gradációjához. Amennyiben rövidebb, maximum 1 hónapos száraz időszakok vannak csak az évben, amik közül egy a nyárra esik, akkor a lepke létszáma többnyire alacsony szinten marad. Amennyiben a nyár (június, július, augusztus) az átlagosnál csapadékosabb, akár teljesen el is tűnhet átmenetileg a faunából. Ha nincs áttelelő populáció, akkor hiába van a 8

9 gyapottok-bagolylepke számára kedvező száraz idő, csak akkor fordul elő hazánkban, ha Európa déli területeiről migráló egyedek érkeznek. A gyapottok-bagolylepke számára a meleg száraz területek kedvezőek. A Péczely-féle időjárási körzetek alapján Magyarországon ez mára már az Alföld szinte egész területére és a Dunántúl keleti megyéire, azon belül is elsősorban a Mezőföldre kiterjedő körzetet jelenti. A gyapottok-bagolylepke előfordulására, károsítására elsősorban ezekben a térségekben kell számítani. 4.2 A fejlődési küszöbhőmérséklet meghatározása a különböző fejlődési stádiumok esetében A fejlődési küszöbhőmérsékletet az egyes stádiumoknál a következő: tojás esetében 12,37 o C, lárva esetében 11,75 o C, báb esetében 13,32 o C míg a teljes fejlődésre tekintettel 12,35 o C. A kapott eredmények alapján kiszámolható az egyes fejlődési stádiumokhoz és a teljes fejlődéshez szükséges effektív hőösszegek. A tojás esetében ez az összeg 40 nap o C, a lárva esetében 253 nap o C, báb esetében 227 nap o C, a teljes kifejlődéshez szükséges hőösszeg 531 nap o C. Magyarországon. 9

10 4.3 A diapauza kialakulásának vizsgálata Mindkét hőmérsékleten azt tapasztaltuk, hogy 15 órás megvilágításon folyamatosan imágóvá alakulnak. A 13 órás megvilágításon 98%-uk fejlődése megakad, és báb alakban nyugalmi állapotba, diapauzába vonulnak. A 14 órás megvilágítás esetén 20 o C-on 56%-uk, míg 26 o C-on 45,5%-uk esetében alakult ki a fakultatív diapauza. A kísérlet alapján megállapíthatjuk, hogy 14 órás megvilágításnál található a gyapottok-bagolylepke kritikus megvilágítási periódusa. Az eredményeket megfigyelve látható, hogy a kritikus megvilágítási perióduson nevelt egyedek esetében a magasabb hőmérsékleten fejlődőknél a diapauzába vonulók aránya kis mértékben csökkent. 4.4 A diapauzáló bábok hidegtűrésének vizsgálata A kontroll csoporthoz viszonyítva a hidegkezeléseknek statisztikailag igazolt hatása volt a bábokra -3 o C-on. A -6 o C-os hőmérsékleten a 3 napos és egy hetes kezelések között nem volt statisztikailag igazolt különbség, mint ahogy a -3 o C-os kezelések sem különböznek statisztikailag a -6 o C-os kezelésektől. 10

11 Tehát, a hideghatás hossza e két hőmérsékleten nem befolyásolta a bábok pusztulását, a két hőmérséklet között statisztikailag nem mutatható ki eltérés. Ezzel szemben az előző két hőfokhoz és a kontrollhoz viszonyítva -9 o C-on szignifikáns különbség mutatkozik a mortalitásban. A 3, illetve 7 napos kezelések esetében a 7 napos kezelésnél magasabb a mortalitás, de ez statisztikailag nem igazolt hatás. 4.5 A gyapottok-bagolylepke áttelelésének vizsgálata 2003/2004 telén Az első edényt január 21-én kiszedtük a talajból, és kiválogattuk belőle a telelőre vonult bábokat. A lepkebábok 86,25%-a (69 db) élt. Az élőket 27 o C-os klímakamrában helyeztük el. A bábok 76,25%-a (61 db) 16 nap alatt lepkévé fejlődött. A második edényt március 29-én szedtük ki a talajból. Az előkerült bábok 80%-a (64 db) élt. A bábokat 23 o C-os klímakamrába helyeztük el. A bábok 38,75%-ából (31 db) 23 nap alatt rajzott ki a lepke. Tehát a szigorúan vett telet a bábok hozzávetőleg fele túlélte. 11

12 A maradék három edényt a talajban hagytuk, míg az összes élő lepke az edényekből kirajzott. A rajzásuk június 10-én indult meg és több mint 2 hétig tartott. A bábok jelentős mortalitását tapasztaltuk. A harmadik vödörből június 10. és 28. között rajzottak ki a lepkék, a bábok 10%-a (8 db). A negyedik vödörből június 12-től 26-ig a bábok 6,25%-a (5 db), az ötödikből június 15-től 26-ig a bábok 8,75%-a (7 db) lepke jött elő. 12

13 5. ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK 1. Walther-Lieth diagramok és fénycsapda fogásadatok együttes statisztikai elemzésével feltérképeztük a gyapottok-bagolylepke magyarországi klímaigényeit. Mindezen információk Péczely-féle időjárási körzetekkel történő egybevetésével modelleztük a faj hazai elterjedésének valószínűségét. 2. Magyarországról származó gyapottok-bagolylepke populációkon végzett kísérletes rovarökológiai vizsgálatokkal meghatároztuk a faj együttes s különböző szemaforontjainak Kárpát-medencére jellemző fejlődési küszöbértékeit, effektív hőösszeg igényeit, illetve diapauzáját kiváltó kritikus megvilágítási idejét. 3. Laboratóriumi módszerek segítségével eltérő hőmérséklet viszonyok mellett elsőként rögzítettük a diapauzába vonult telelő bábok mortalitási arányait. 4. Szabadföldi vizsgálatokkal igazoltuk a gyapottokbagolylepke magyarországi áttelelésének tényét. 13

14 PUBLIKÁCIÓK JEGYZÉKE MAGYAR NYELVŰ PUBLIKÁCIÓK Előadások: BALOGH P., TAKÁCS J., NÁDASY M. (2004): Az időjárás hatása a gyapottok-bagolylepke fénycsapda fogási adataira Magyarországon. 9. Tiszántúli Növényvédelmi Fórum, Debrecen. BALOGH P., TAKÁCS J., NÁDASY M., KUTAS J. (2004): The ecological study of cotton bollworm (Helicoverpa armigera Hübner, 1808) in Hungary. 56 th International Synposium on Crop Protection, Ghent. BALOGH P., NÁDASY M. (2005): Adatok a gyapottokbagolylepke biológiájához. XV. Keszthelyi Növényvédelmi Fórum, Keszthely (összefoglaló): 8. BALOGH P., TAKÁCS J., NÁDASY M., MÁRTON L. (2005): The effect of the weather on the light-trap s data of the cotton bollworm in Hungary. IV. Alps-Adria Scientific Workshop Portoroz, Slovenia 14

15 Szakmai cikkek: TAKÁCS A., BALOGH P., TAKÁCS J. (2004): Terjed a gyapottok-bagolylepke. Magyar Mezőgazdaság, 59 (4): 29. BALOGH P., TAKÁCS J., NÁDASY M. (2004): Az időjárás hatása a gyapottok-bagolylepke fénycsapda fogási adataira Magyarországon. 9. Tiszántúli Növényvédelmi Fórum, Debrecen Magyar nyelvű lektorált publikációk: BALOGH P., NÁDASY M., VÖRÖS G., TATÁR ZS. (2008): Néhány időjárási tényező és a gyapottokbagolylepke (Helicoverpa armigera Hübner, 1808) magyarországi előfordulásának összefüggése. Növényvédelem, 44 (12): BALOGH P., NÁDASY M., VIRÁG J. (2009): A gyapottokbagolylepke (Helicoverpa armigera Hübner, 1808) laboratóriumi nevelése különös tekintettel a fotoperiódus diapauzára gyakorolt hatására. Növényvédelem, 45 (7):

16 IDEGEN NYELVŰ PUBLIKÁCIÓK Idegen nyelvű lektorált publikációk: NÁDASY M., TAKÁCS A., BUDAI CS., TAKÁCS J., BALOGH P. KOCSIS E., KUTAS, J. (2004): Effect of the global warming on the insect pest of Hungary. III. Alps-Adria Scientific Workshop Dubrovnik, Croatia, BALOGH P., TAKÁCS J., NÁDASY M., KUTAS J. (2004): The ecological study of cotton bollworm (Helicoverpa armigera Hübner, 1808) in Hungary. Comm. Appl. Biol. Sci, Ghent University 69 (3): BALOGH P., TAKÁCS J., NÁDASY M., MÁRTON L. (2005): The effect of the weather on the light-trap s data of the cotton bollworm in Hungary. Cereal Research Communications, 33 (1):