ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ"

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΒΙΟ-ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΥ HELICOVERPA ARMIGERA (LEPIDOPTERA: NOCTUIDAE) ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΑΡΑΣΙΤΟΕΙΔΟΥΣ HYPOSOTER DIDYMATOR (HYMENOPTERA: ICHNEUMONIDAE) ΣΤΗ ΒΟΡΕΙΑ ΕΛΛΑΔΑ ΓΕΩΡΓΙΟΣ Κ. ΜΥΡΩΝΙΔΗΣ ΠΤΥΧΙΟΥΧΟΣ ΓΕΩΠΟΝΟΣ ΚΑΙ ΒΙΟΛΟΓΟΣ ΚΑΤΟΧΟΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟΥ ΔΙΠΛΩΜΑΤΟΣ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΦΥΤΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΤΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΤΟΥ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 29

2 ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΒΙΟ-ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΥ HELICOVERPA ARMIGERA (LEPIDOPTERA: NOCTUIDAE) ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΑΡΑΣΙΤΟΕΙΔΟΥΣ HYPOSOTER DIDYMATOR (HYMENOPTERA: ICHNEUMONIDAE) ΣΤΗ ΒΟΡΕΙΑ ΕΛΛΑΔΑ Γεώργιος Κ. Μυρωνίδης ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ που εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Ζωολογίας και Παρασιτολογίας, της Γεωπονικής Σχολής, του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης Τριμελής Συμβουλευτική Επιτροπή Μ. Σαββοπούλου-Σουλτάνη Καθηγήτρια Εισηγήτρια Δ. Κ. Σταμόπουλος Καθηγητής Μέλος Δ. Προφήτου-Αθανασιάδου Καθηγήτρια Μέλος Επταμελής Εξεταστική Επιτροπή Μ. Σαββοπούλου-Σουλτάνη Καθηγήτρια Εισηγήτρια Δ. Κ. Σταμόπουλος Καθηγητής Μέλος Δ. Προφήτου-Αθανασιάδου Καθηγήτρια Μέλος Β. Ι. Κατσόγιαννος Καθηγητής Μέλος Α. Α. Φαντινού Αν. Καθηγήτρια Μέλος Ν. Θ. Παπαδόπουλος Επ. Καθηγητής Μέλος Ν. Α. Κουλούσης Λέκτορας Μέλος

3 Στη μνήμη του πατέρα μου

4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ-ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ ΠΕΡΙΛΗΨΗ SUMMARY i ii v ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1 ΓΕΝΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το έντομο Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) Κατάταξη Μορφολογικά χαρακτηριστικά Γεωγραφική κατανομή Ξενιστές Δυναμική του πληθυσμού Το παρασιτοειδές Hyposoter didymator (Hymenoptera: Ichneumonidae) Εισαγωγή Μορφολογικά χαρακτηριστικά Γεωγραφική κατανομή Ξενιστές- Βιολογία Παρασιτοειδή και περιβάλλον (αβιοτικό-βιοτικό) Σκοπός της διατριβής 14 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 23 Ανάπτυξη, επιβίωση και αναπαραγωγή του εντόμου Helicoverpa armigera σε σταθερές και μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες στο εργαστήριο Περίληψη Εισαγωγή Υλικά και μέθοδοι Εκτροφή του εντόμου Επιβίωση και ανάπτυξη των ανήλικων σταδίων Μακροβιότητα του ενηλίκου και αναπαραγωγή Στατιστική ανάλυση 28

5 2.3.5 Ανάλυση των παραμέτρων του πίνακα ζωής Αποτελέσματα Επιβίωση και ανάπτυξη των ανήλικων σταδίων Γραμμικά και μη γραμμικά μοντέλα ταχύτητας ανάπτυξης Μακροβιότητα του ενηλίκου και ωοπαραγωγή Παράμετροι του πίνακα ζωής Συζήτηση 42 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 56 Μελέτη της επίδρασης της βραχείας διάρκειας έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες στις βιολογικές παραμέτρους των ενηλίκων του Helicoverpa armigera Περίληψη Εισαγωγή Υλικά και Μέθοδοι Έντομα Επιβίωση ενηλίκων σε βραχείας διάρκειας υψηλές θερμοκρασίες Επίδραση της έκθεσης σε βραχείας διάρκειας υψηλές θερμοκρασίες στην διάρκεια ζωής των ενήλικων και την γονιμότητα Στατιστική ανάλυση Αποτελέσματα Επιβίωση σε υψηλές θερμοκρασίες Στοιχεία βιολογίας ενηλίκων που προέρχονται από διαφορετικές θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις Συζήτηση 78 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 83 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 87 Διαχείμαση του Helicoverpa armigera στη Βόρειο Ελλάδα Περίληψη Εισαγωγή Υλικά και Μέθοδοι Προέλευση του εντόμου Κριτήρια για τη αναγνώριση της διάπαυσης 9

6 4.3.3 Τοποθέτηση προνυμφών σε συνθήκες υπαίθρου Τοποθέτηση διαπαυουσών νυμφών στο έδαφος Παρακολούθηση του πληθυσμού των ενήλικων αρσενικών με παγίδες Καταγραφή της θερμοκρασίας Στατιστική ανάλυση Αποτελέσματα Ανάπτυξη προνυμφών σε συνθήκες υπαίθρου και είσοδος σε διάπαυση Έξοδος ενηλίκων σε συνθήκες υπαίθρου Συλλήψεις ενήλικων αρσενικών σε φερομονικές παγίδες Ολοκλήρωση του νυμφικού σταδίου στο εργαστήριο Συζήτηση 116 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 125 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Διάπαυση του εντόμου Helicoverpa armigera στο εργαστήριο: επίδραση της φωτοπεριόδου και της θερμοκρασίας Περίληψη Εισαγωγή Υλικά και Μέθοδοι Έντομα Πρόκληση διάπαυσης Περάτωση της διάπαυσης Στατιστική ανάλυση Αποτελέσματα Πρόκληση διάπαυσης Επίδραση της φωτοπερίοδου και της θερμοπεριόδου στην ανάπτυξη Περάτωση διάπαυσης Ένταση διάπαυσης Συζήτηση 157 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 163 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 169

7 Μελέτη της βιολογίας του παρασιτοειδούς Hyposoter didymator στον ξενιστή του Helicoverpa armigera Περίληψη Εισαγωγή Υλικά και Μέθοδοι Έντομα Ανάπτυξη και επιβίωση Μεταβολή του βάρους του ξενιστή και μορφομετρικές μετρήσεις του παρασιτοειδούς Μακροβιότητα και τροφή ενηλίκου Στατιστική ανάλυση Αποτελέσματα Ανάπτυξη Γραμμικά και μη γραμμικά μοντέλα της ταχύτητας ανάπτυξης Επιβίωση Μεταβολή του βάρους του ξενιστή και μορφομετρικές μετρήσεις του παρασιτοειδούς Μακροβιότητα και τροφή ενηλίκων Συζήτηση 197 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 28 Βιογραφικό σημείωμα 214

8 ΠΡΟΛΟΓΟΣ-ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα διατριβή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Ζωολογίας και Παρασιτολογίας της Γεωπονικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης κατά τα έτη Τα πειράματα υπαίθρου πραγματοποιήθηκαν σε ιδιόκτητα αγροτεμάχια στο Ν. Σερρών. Ευχαριστώ, την καθηγήτρια κ. Μ. Σαββοπούλου-Σουλτάνη για την υπόδειξη του θέματος της διατριβής, την καθοδήγηση, τις συμβουλές και τις διορθώσεις. Επίσης, ευχαριστώ, τον καθηγητή κ. Δ. Κ. Σταμόπουλο και την καθηγήτρια κ. Δ. Προφήτου- Αθανασιάδου για την συμμετοχή τους στην συμβουλευτική επιτροπή και τις υποδείξεις τους στη συγγραφή της διατριβής. Ευχαριστίες εκφράζονται για την συμμετοχή τους στην εξεταστική επιτροπή στον καθηγητή κ. Β. Ι. Κατσόγιαννο, στην αναπληρώτρια καθηγήτρια κ. Α. Α. Φαντινού, στον επίκουρο καθηγητή κ. Ν. Θ. Παπαδόπουλο και στο λέκτορα κ. Ν. Α. Κουλούση. Ευχαριστώ τους διδάκτορες κ.κ. Α. Υφούλη και Ι. Αναστασιάδη, τον υποψήφιο διδάκτορα κ. Χ. Ιωάννου, τους συνάδελφους κ.κ. Κ. Σίμογλου και Γ. Κυρίτση και τις γραμματείς του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Ζωολογίας και Παρασιτολογίας του Α.Π.Θ. κ.κ. Ι. Μποσεζή-Πανά και Μ. Παντζαροπούλου για την κάθε είδους βοήθεια που μου πρόσφεραν σε όλη την διάρκεια της διατριβής. Ευχαριστώ θερμά τη γεωπόνο κ. Μ. Μπεντίλα, καθώς και τον εκπαιδευτικό κ. Ιωάννη Μπρίζα για την πολύτιμη και αδιάκοπη βοήθεια και υποστήριξη που μου προσέφεραν κατά την διάρκεια υλοποίησης της διατριβής. Τέλος, ιδιαίτερα ευχαριστώ τη μητέρα μου και τα αδέρφια μου Γαβριήλ και Μαρία για τη διαρκή υποστήριξη και συμπαράστασή τους σε όλη την διάρκεια των σπουδών μου. i

9 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκαν ορισμένα στοιχεία της βιολογίας του Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) και του παρασιτοειδούς του Hyposoter didymator (Thunberg) (Hymenoptera: Ichneumonidae). Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν την περίοδο με πληθυσμούς που προέρχονταν από βαμβακοκαλλιέργειες της ευρύτερης περιοχής του Νομού Σερρών. Πτυχές της βιολογίας του H. armigera που μελετήθηκαν ήταν η επίδραση της θερμοκρασίας στην ανάπτυξή του, η αντοχή των ενήλικών του στην έκθεσή τους σε βραχείας διάρκειας υψηλές θερμοκρασίες, η διαχείμασή του σε συνθήκες αγρού καθώς και η πρόκληση και η περάτωση της διάπαυσής του στο εργαστήριο. Επίσης, μελετήθηκαν η επίδραση της θερμοκρασίας και το στάδιο του ξενιστή H. armigera κατά των παρασιτισμό του από το H. didymator στην ανάπτυξη του συστήματος H. armigera-h. didymator. Η επίδραση της θερμοκρασίας στην επιβίωση, την ανάπτυξη, την γονιμότητα και την μακροβιότητα του H. armigera σε 11 σταθερές και σε 5 μεταβαλλόμενες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις μελετήθηκε στο εργαστήριο. Το H. armigera όταν εκτράφηκε σε σταθερές θερμοκρασίες δεν μπόρεσε να ολοκληρώσει την ανήλικη ανάπτυξή του (εκκόλαψη αβγού έως την εμφάνιση του ενηλίκου) έξω από το θερμοκρασιακό εύρος των 17,5-32,5 C. Οι μεταβαλλόμενες συνθήκες επέκτειναν το εύρος αυτό από τους 1 έως τους 35 C. Οι τιμές των ορίων ανάπτυξης που υπολογίστηκαν με το μη γραμμικό μοντέλο του Lactin-2 ήταν χαμηλότερες σε σχέση με αυτές που υπολογίστηκαν με το γραμμικό μοντέλο τόσο για τις σταθερές όσο και για τις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες με εξαίρεση το προνυμφικό και το νυμφικό στάδιο στις σταθερές θερμοκρασίες. Η μέση διάρκεια ζωής των ενηλίκων κυμάνθηκε από τις 34,4 ημέρες στους 15 C έως τις 7,6 ημέρες στους 35 C. Θηλυκά άτομα που εκτράφηκαν σε μεταβαλλόμενες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις απέθεσαν περισσότερα αβγά σε σχέση με τα θηλυκά τα οποία εκτράφηκαν σε όλες τις σταθερές θερμοκρασίες με εξαίρεση τους 25 C. Οι ακραίες θερμοκρασίες είχαν αρνητική επίδραση στις παραμέτρους του πίνακα ζωής του εντόμου. Ενήλικα άτομα του H. armigera εκτέθηκαν σε τέσσερις υψηλές θερμοκρασίες (4, 42,5, 45 και 46,5 C) για χρονικά διαστήματα που κυμάνθηκαν από 1,5 έως 54min ανάλογα με την θερμοκρασία έκθεσης προκειμένου να εκτιμηθεί η επίδραση της βραχείας διάρκειας έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες στις δημογραφικές παραμέτρους τους. Η αύξηση του χρόνου παραμονής των ενηλίκων στις υψηλές θερμοκρασίες μείωσε το ii

10 ποσοστό επιβίωσης τόσο των αρσενικών όσο και των θηλυκών ατόμων. Η διάρκεια έκθεσης των ενηλίκων για θνησιμότητα του 5 και του 9% του πληθυσμού τους μειώθηκε σημαντικά με την αύξηση της θερμοκρασίας από τους 4 στους 46,5 C και κυμάνθηκε από 247,68-391,74 έως 7,29-12,4min για τα αρσενικά και από 257,45-375,9 έως 6,98-12,46min για τα θηλυκά άτομα, αντίστοιχα. Η μέση διάρκεια ζωής του συνόλου των ενήλικων ατόμων μειώθηκε σημαντικά με την αύξηση του χρόνου έκθεσής τους σε όλες τις υψηλές θερμοκρασίες που εξετάστηκαν. Οι παράμετροι της γονιμότητας επηρεάστηκαν αρνητικά σε σχέση με το χρόνο έκθεσης των ενηλίκων. Ενήλικα του H. armigera που παρέμειναν στους 4, 42,5 και στους 45 C για 36, 12 και 15min αντίστοιχα δεν ωοτόκησαν στη διάρκεια της ζωής τους ενώ αυτά που εκτεθήκαν στους 42,5, 45 και στους 46,5 C για 9, 12,5 και 5min, αντίστοιχα δεν συζεύχθηκαν επιτυχώς. Μελετήθηκε η επιβίωση και ο τρόπος διαχείμασης του εντόμου H. armigera σε συνθήκες υπαίθρου κατά τα έτη 24-5 και 25-6 και έγινε προσπάθεια στο να αποσαφηνιστεί το κατά πόσο τοπικοί πληθυσμοί του εντόμου έχουν εγκατασταθεί στην βόρεια Ελλάδα με την χρησιμοποίηση φερομονικών παγίδων. Τα περισσότερα άτομα του H. armigera στην βόρεια Ελλάδα διαχειμάζουν ως διαπαύουσες νύμφες και η είσοδος σε διάπαυση πραγματοποιείται κυρίως τους μήνες Σεπτέμβριο - Οκτώβριο. Η απότομη μείωση της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου είχε ως αποτέλεσμα την υψηλή προνυμφική θνησιμότητα. Προνύμφες του H. armigera που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου στα τέλη του Οκτωβρίου δεν κατάφεραν να νυμφωθούν και πέθαναν. Το τέλος της διάπαυσης και η εμφάνιση των ενηλίκων την επόμενη άνοιξη καθορίζεται από τις τοπικές θερμοκρασίες του εδάφους και εντοπίζεται συγκεντρωμένη εντός μιας περιόδου 4-5 εβδομάδων από τα τέλη Απριλίου έως τις αρχές Ιουνίου, με τα θηλυκά άτομα να εμφανίζονται λίγο νωρίτερα σε σχέση με τα αρσενικά. Για την εμφάνιση του 1, 25, 5, 75 και 9% των ενηλίκων της διαχειμάζουσας γενεάς του H. armigera, στην περιοχή της βορείου Ελλάδας, απαιτήθηκαν 335, 394, 453, 56 και 549 ημεροβαθμοί αντίστοιχα. Επιπλέον η ταυτόχρονη παρουσία των ενήλικων της διαχειμάζουσας γενεάς του H. armigera, από τα πειράματα υπαίθρου, με τις πρώτες συλλήψεις στον αγρό των ενήλικων αρσενικών του στις φερομονικές παγίδες, ενισχύει την άποψη της ύπαρξης τοπικά εγκατεστημένου πληθυσμού στην περιοχή. Η επίδραση της φωτοπερίοδου και της θερμοκρασίας στην πρόκληση και περάτωση της προαιρετικής διάπαυσης του H. armigera μελετήθηκαν στο εργαστήριο. Η κρίσιμη φωτοπερίοδος για την πρόκληση διάπαυσης ήταν 12 και 1 ώρες στην σταθερή θερμοκρασία των 2 και 25 C αντίστοιχα. Η έκθεση σε κυμαινόμενες θερμοκρασίες με iii

11 μέσο όρο 25 C μετατόπισε προς τα δεξιά τη θέση της καμπύλης φωτοπεριόδου-πρόκλησης διάπαυσης σε σχέση με την αντίστοιχη καμπύλη που πήραμε από την σταθερή θερμοκρασία, χωρίς ωστόσο η κρίσιμη φωτοπερίοδος να διαφοροποιηθεί. Το ποσοστό διάπαυσης έφτασε το 1% στους 15 C και το % στους 3 C σε όλες τις φωτοπεριόδους που εξετάστηκαν. Η έκθεση σε χαμηλές θερμοκρασίες δεν ήταν απαραίτητη για την περάτωση της διαπαυτικής εξέλιξης ωστόσο η παραμονή των διαπαυουσών νυμφών σε αυτές τις συνθήκες επιτάχυνε την παραπάνω διαδικασία και είχε σημαντική επίδραση στον χρόνο εμφάνισης των ενηλίκων από τις διαπαύουσες νύμφες. Η θερμοκρασία φαίνεται να είναι ο κυρίαρχος παράγοντας στην περάτωση της διάπαυσης του H. armigera με την μεγάλη διάρκεια ημέρας να επιταχύνει την διαδικασία της διαπαυτικής εξέλιξης εντός μιας μεγάλης όμως περιόδου εξόδου όπου τα αρσενικά άτομα εμφανίζονται αργότερα από τα θηλυκά. Σε εργαστηριακές συνθήκες μελετήθηκαν η επίδραση της θερμοκρασίας και του σταδίου του ξενιστή H. armigera στην ανάπτυξη και την επιβίωση του ενδοπαρασιτοειδούς H. didymator, καθώς και η επίδραση του παρασιτισμού των διαφορετικών σταδίων του ξενιστή στην μεταβολή του βάρους του συστήματος H. didymator-h. armigera. Η ταχύτητα ανάπτυξης του H. didymator αυξήθηκε σημαντικά με την αύξηση της θερμοκρασίας εντός του θερμοκρασιακού εύρους των 15-3 C. Όταν ο παρασιτισμός της προνύμφης του ξενιστή έγινε στο πρώτο και στο πέμπτο στάδιο, η διάρκεια της συνολικής ανήλικης ανάπτυξης (αβγό έως την εμφάνιση του ενηλίκου) του παρασιτοειδούς ήταν σημαντικά μεγαλύτερη συγκριτικά με την διάρκεια ανάπτυξης κατά τον παρασιτισμό των υπολοίπων (2 ο -4 ο ) σταδίων. Η επιβίωση του παρασιτοειδούς δεν διέφερε γραμμικά ούτε με το στάδιο του ξενιστή ούτε με τη θερμοκρασία και ήταν γενικά χαμηλότερη στους πολύ μικρούς και μεγαλύτερους ξενιστές σε όλες τις θερμοκρασίες που δοκιμάστηκαν: μειώθηκε πολύ γρήγορα επάνω από τους 25 C, και έπεσε στο μηδέν στους 33 C. Το H. didymator μείωσε το ρυθμό απόκτησης βάρους των παρασιτισμένων προνυμφών του ξενιστή άμεσα (1 ημέρα μετά τον παρασιτισμό) όταν η προνύμφη του ξενιστή παρασιτίστηκε στα μεγάλα στάδιά της (4 ο -5 ο ) ενώ αυτή η επίδραση ήταν καθυστερημένη (μέχρι την 4 ημέρα από τον παρασιτισμό) όταν παρασιτίστηκαν τα μικρότερα στάδια του ξενιστή (1 ο -3 ο ). iv

12 SUMMARY This thesis deals with the bioecology of Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) and its parasitoid Hyposoter didymator (Thunberg) (Hymenoptera: Ichneumonidae). The experiments were conducted between the years 24 and 28 and all insects used were obtained from cotton fields in the area of Serres, Northern Greece. They were studied the effect of temperature on the development of H. armigera, the tolerance of its adults when exposed to short term high temperature treatments, the overwintering of H. armigera in the field, as well as the induction and termination of its diapause in the laboratory. Furthermore, they were studied the effect of temperature and host instar of H. armigera at the time of parasitization on the development of H. armigera-h. didymator system. Laboratory studies were conducted to assess the effect of temperature on the survival, development, fecundity and longevity of H. armigera at 11 constant and 5 alternating temperature regimes. Helicoverpa armigera reared at constant temperatures did not develop from egg to adult (emergence) outside the temperature range of 17.5 to 32.5 C. The alternating conditions expanded this range from 1 to 35 C. The values of developmental thresholds estimated using the nonlinear (Lactin-2) model were lower than those estimated by the linear model both for constant and alternating temperature regimes, except for larval and pupal stages at constant temperatures. Mean adult longevity fluctuated from 34.4 days at 15 C to 7.6 days at 35 C. Females reared under alternating temperature regimes laid more eggs than those reared at all the constant temperature treatments, with the exception of 25 C. Extreme temperatures had a negative effect on life table parameters. Adults of H. armigera were exposed to four high temperature regimes (4, 42.5, 45 and 46.5 C) for time periods ranging from 1.5 to 54min, depending on the temperature treatment, in order to assess the effects of high temperatures and exposure pattern on the demographic parameters. The rate of survival of both sexes declined with the increase of the time of exposure at high temperatures. The lethal time needed to cause mortality in 5 and 9% of the population decreased rapidly with the increase of the temperature from 4 to 46.5 C and ranged from to min for male and from to min for female, respectively. Mean adult longevity declined significantly with the increase of the exposure time at all high temperature treatments tested. Parameters of fecundity were found to be inversely related to exposure pattern of the adults. No eggs were oviposited by adults of H. armigera exposed to 4, 42.5 and 45 C v

13 for 36, 12 and 15min respectively while adults exposed to 42.5, 45 and 46.5 C for 9, 12.5 and 5min respectively, did not mate. The survival and the overwintering pattern of H. armigera were studied under field conditions between the years 24-5 and In addition, sex pheromone traps were used to monitor field populations in order to clarify whether local populations of the insect are established in Northern Greece. Most populations of H. armigera in Northern Greece overwinter as diapause pupae and enter diapause during September and October. The sharp decrease in temperature during autumn caused high larval mortality. Larvae of H. armigera placed in field conditions late in October were not able to pupate and died. The termination of diapause and the eclosion of adults the following spring are determined by the local conditions. The adults started to emerge in a period of 4-5 weeks in late April until early June, with female moths to emerge slightly earlier than male in the field. The emergence of 1, 25, 5, 75 and 9% of adults of the overwintering generation in Northern Greece required 335, 394, 453, 56 and 549 degree-days respectively. Furthermore, the capture of field H. armigera moths in sex pheromone traps which occurred almost at the same time with the overwintering adults of the outdoor experiments, leads to the conclusion that a local established population exists in the area. The effect of photoperiod and temperature on the induction and termination of facultative pupal diapause of H. armigera was investigated in the laboratory. The critical photoperiod for diapause induction was 12 and 1 hours at the constant temperatures 2 and 25 C respectively. The exposure in fluctuating temperatures with mean 25 C shifted the position of the photoperiod - diapause induction curve to the right in relation to the curve response to the constant temperature 25 C, yet without differentiation of the critical photoperiod. Maximum diapause induction (1%) occurred at 15 C and no diapause induction (%) was observed at 3 C among all photoperiods tested. A chilling period was not a prerequisite for diapause termination. However, the exposure of diapause pupae to chilling temperatures accelerated the diapause development and significantly affected the adults emergence from diapause pupae. Consequently, temperature is the primary diapause factor in termination of H. armigera diapause and long daylength seems to accelerate this process. The main effects and interactions between temperature and host instar on development and survival of H. didymator as well as the effects of parasitism on the growth rate of the various host instars of H. armigera were studied under laboratory conditions. Developmental rate increased significantly with the increase of the temperature vi

14 within the range of 15-3 C. When parasitism took place on first and fifth host instars, the parasitoid development from egg stage up to adult emergence took significantly longer compared to other instars (2 nd 4 th ). Parasitoid survival did not vary linearly either with host stage or with temperature, and was generally lower in very young and older hosts in all temperatures tested: it decreased very quickly above 25 C, and fell to zero at 33 C. The parasitism by H. didymator reduced the weight gain of parasitized host larvae at an early stage of development (e.g. 1 day after parasitism) when the host larvae were parasitized in larger instars while this effect was delayed up to 4 days when smaller instars were parasitized. vii

15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΓΕΝΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Το έντομο Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) Κατάταξη Το έντομο Helicoverpa armigera (Hübner) ανήκει στην υποοικογένεια Heliothinae της οικογένειας Noctuidae των Λεπιδοπτέρων. Η υποοικογένεια Heliothinae περιλαμβάνει 4 είδη και μερικά από αυτά θεωρούνται από τα πιο βλαβερά έντομα των καλλιεργούμενων φυτών ανά τον κόσμο. Τα είδη του γένους Helicoverpa και Heliothis είναι τα πιο σημαντικά. Η γενική ονομασία Helicoverpa που πρώτα δόθηκε στα είδη H. armigera, Helicoverpa zea (Boddie), Helicoverpa punctigera (Wallengren) και Helicoverpa assulta (Guenée) καθώς και σε άλλα είδη από τον Hardwick (1965), έχει πρόσφατα γίνει αποδεκτή στην επιστήμη της συστηματικής (Mitter et al. 1993). Από τα κυριότερα είδη εντόμων εχθρών μόνο το Helicoverpa virescens (F) παραμένει στο γένος Heliothis. Ωστόσο, για την ευκολία της περιγραφής, στη διεθνή βιβλιογραφία, χρησιμοποιείται το όνομα Heliothis που αναφέρεται και στα δύο γένη. Περισσότερα από 8 είδη έχουν αναγνωριστεί διεθνώς στο γένος Heliothis από τα οποία τέσσερα, το H. armigera, το H. zea, το H. punctigera και το H. virescens είναι τα πιο σημαντικά σε σχέση με τις ζημιές που προκαλούν στις καλλιέργειες (Fitt 1989) Μορφολογικά χαρακτηριστικά Το ενήλικο του H. armigera έχει μήκος σώματος mm και άνοιγμα πτερύγων 35-4 mm και μορφή τυπική των ειδών της οικογένειας Noctuidae (Εικόνα 1, Α). Το χρώμα του σώματος γενικά ποικίλει από κίτρινο μέχρι κιτρινοπράσινο, μερικές φορές, με μία πολύ ελαφριά ρόδινη απόχρωση. Οι πρόσθιες πτέρυγες είναι καστανοκίτρινες ή κιτρινοκάστανες με μία φαρδιά κυματοειδή ταινία σκοτεινότερου χρώματος, εγκάρσια και προς το κορυφαίο μέρος τους. Υπάρχουν επίσης δύο χαρακτηριστικές καστανές κηλίδες, μία κοντά στη πρόσθια παρυφή τους και μία μικρότερη κοντά στη βάση. Οι οπίσθιες πτέρυγες είναι υπόλευκες με μία καστανή ζώνη κατά μήκος και κοντά στην εξωτερική παρυφή τους. Όλα τα ενήλικα του εντόμου παρουσιάζουν φυλετικό διμορφισμό ο οποίος εκδηλώνεται με τον διαφορετικό χρωματισμό των πτερύγων μεταξύ των αρσενικών (τεφροπράσινα) και 1

16 Α Β Κλίμακα 1:4 (m Γ Κλίμακα 1:4 Δ Ε Εικόνα 1. Ενήλικα (Α), αβγά (Β), προνύμφη 1 ου σταδίου (Γ), προνύμφες 5 ου σταδίου με ποικίλους χρωματισμούς (Δ) και νύμφη του H. armigera (Ε) (Φωτ. Γ. Κ. Μυρωνίδης). 2

17 θηλυκών (καστανά ή καστανοκίτρινα) ατόμων (Εικόνα 1, Α) (Hardwick 1965, Reed 1965, Cayrol 1972, King 1994, Σταμόπουλος 1999). Το αβγό είναι ημισφαιρικό με 24 περίπου κατά μήκος αυλακώσεις, οι οποίες καταλήγουν σε μια σχεδόν επίπεδη κορυφαία περιοχή που περιέχει την μικροπύλη. Έχει διάμετρο,5 mm περίπου και χρώμα κιτρινόλευκο λαμπερό στην αρχή και σκούρο καστανό λίγο πριν την εκκόλαψη (Εικόνα 1, Β) (Toguebaye and Couilloud 1982, King 1994, Σταμόπουλος 1999). Η νεοεκολλαφθείσα προνύμφη είναι κιτρινόλευκη προς καστανέρυθρη. Η κεφαλική κάψα, η προθωρακική και η πυγαία πλάκα, καθώς και τα θωρακικά πόδια είναι σκούρα καστανά προς μαύρα όπως επίσης και τα αναπνευστικά τρήματα. Φαίνεται να σκεπάζεται με μαύρα στίγματα, ενώ στην πραγματικότητα είναι σκοτεινά φυμάτια, πάνω στα οποία υπάρχουν τρίχες (Εικόνα 1, Γ). Φέρει 5 ζεύγη ψευδοπόδων στην κοιλιακή επιφάνεια των 3 ου -6 ου και 1 ου κοιλιακού τμήματος. Καθώς μεγαλώνει, προοδευτικά αλλάζει το χρώμα της. Μετά τη δεύτερη προνυμφική ηλικία η κεφαλική κάψα, η προθωρακική και η πυγαία πλάκα και τα πόδια από μαύρου χρώματος γίνονται ανοιχτού καστανού. Κατά μήκος του σώματός της υπάρχει στη ράχη μια σκοτεινόχρωμη ταινία. Εκατέρωθεν αυτής, υπάρχει μια πλατιά, ωχρή λωρίδα, μετά μια φαρδιά, σκοτεινή ταινία και τέλος μια ανοιχτόχρωμη, πάνω στην οποία η γραμμή με τα αναπνευστικά τρήματα φαίνεται καθαρά. Το κοιλιακό τμήμα της προνύμφης είναι ωχρό (Toguebaye and Couilloud 1982, Sannino et al. 1995). Γενικά ο χρωματισμός της παρουσιάζει πολύ μεγάλη ποικιλία, από το ανοικτό πρασινοκίτρινο μέχρι το υποκαστανό ή ακόμη και το ανοιχτό μαύρο (Parsons 1939, Toguebaye and Couilloud 1982). Ο τελικός της χρωματισμός φαίνεται να εξαρτάται από το είδος της τροφής που καταναλίσκει κατά την διάρκεια της ανάπτυξής της στους διάφορους ξενιστές (King 1994, Σταμόπουλος 1999) και την θερμοκρασία ανάπτυξης (αδημοσίευτα στοιχεία) (Εικόνα 1, Δ). Η πλήρως ανεπτυγμένη προνύμφη, μετά από συνήθως 5 με 6 εκδύσεις, φτάνει σε μήκος τα 35-42mm. Η νύμφη είναι μαλακή και ωχροκάστανη ή πρασινωπή κατά τον σχηματισμό της, γρήγορα σκληρύνεται πλήρως και μέσα σε 24 ώρες γίνεται ερυθροκάστανη (Reed 1965). Έχει λεία επιφάνεια, με δύο παράλληλες ακανθώδεις αποφύσεις στο πίσω άκρο και το μήκος της είναι 14-2mm (Εικόνα 1, Ε) (Parsons 1939). 3

18 Εθνική καταγραφή Παρόν Παρόν μόνο σε κάποιες περιοχές Περιφερειακή καταγραφή Παρόν Παρόν μόνο σε κάποιες περιοχές Εικόνα 2. Γεωγραφική κατανομή του H. armigera (πηγή: EPPO 26) 4

19 1.1.3 Γεωγραφική κατανομή Η γεωγραφική κατανομή του H. armigera φαίνεται στην Εικόνα 2. Πληθυσμοί του εμφανίζουν ευρεία κατανομή σε τροπικές και υποτροπικές περιοχές του παλαιού κόσμου, την Αφρική, την Ασία, την Αυστραλία, στα νησιά του Ειρηνικού και στην Νέα Ζηλανδία καθώς επίσης και σε περιοχές της Μεσογείου και της Μέσης Ανατολής (EPPO/CABI, 1997). Συγκεκριμένα, στην ευρωπαϊκή ήπειρο το H. armigera εμφανίζει ευρείας μορφής κατανομή στην Ελλάδα, Βουλγαρία, Πορτογαλία, Ρουμανία και Ισπανία ενώ στην Κύπρο, Γαλλία, Ουγγαρία και Ιταλία οι πληθυσμοί του έχουν περιορισμένη κατανομή (EPPO 26). Τα είδη του γένους Heliothis απαντώνται μεταξύ 45ºΒ και 45ºΝ γεωγραφικού πλάτους, με το H. armigera και το H. zea να είναι τα πιο κοσμοπολίτικα είδη του παλαιού και νέου κόσμου, αντίστοιχα. Το H. zea και H. virescens βρίσκονται αμφότερα στη βόρειο και νότιο Αμερική με μόνιμους πληθυσμούς στις πιο πολλές περιοχές μεταξύ 4ºΒ και 4ºΝ γεωγραφικού πλάτους ενώ το H. punctigera περιορίζεται στην Αυστραλία (Fitt 1989, King and Coleman 1989) Ξενιστές Το H. armigera είναι ένα σημαντικό έντομο-εχθρός καθώς οι προνύμφες του μπορούν να τραφούν πάνω σε μια μεγάλη ποικιλία οικονομικά σημαντικών καλλιεργειών όπως το βαμβάκι, ο καπνός, το καλαμπόκι, η τομάτα και τα οσπριοειδή (Pearson 1958, Zalucki et al. 1986; 1994, King 1994, Fitt 1989). Έχει καταγραφεί παγκοσμίως ότι προσβάλλει 6 διαφορετικές καλλιέργειες και 67 διαφορετικά είδη αυτοφυών φυτών (Reed and Pawar 1982). Στην Αυστραλία, συνολικά για το H. armigera και το H. punctingera έχει βρεθεί ότι προσβάλλουν 161 είδη φυτών από 47 οικογένειες (Zalucki et al.1986). Σύμφωνα με τον Fitt (1989) η σπουδαιότητα του H. armigera ως εντόμου-εχθρού προκύπτει από μια ομάδα τεσσάρων χαρακτηριστικών της φυσιολογίας, της συμπεριφοράς και της οικολογίας του τα οποία καθιστούν δυνατή την επιβίωση των πληθυσμών του σε ασταθή περιβάλλοντα όπου οι ξενιστές ποικίλουν στο χώρο και στο χρόνο και παράλληλα συμβάλλουν στην επιτυχή αποίκηση και εκμετάλλευση των αγρο-οικοσυστημάτων. Αυτά είναι: η πολυφαγία, η μεγάλη κινητικότητα, η μεγάλη αναπαραγωγική ικανότητα και η είσοδος σε προαιρετική διάπαυση στο στάδιο της νύμφης. Επιπλέον, η ανάπτυξη από το H. armigera ανθεκτικότητας σε πολλές κατηγορίες φυτοπροστατευτικών ουσιών καθιστά δυσκολότερη την αντιμετώπισή του (McCaffery 1998). 5

20 Το H. armigera θεωρείται ένας από τους πιο σημαντικούς εχθρούς του βαμβακιού, για όλες τις περιοχές της Ελλάδας (Κυριακίδου 21). Συνήθως οι προσβολές του είναι τοπικές, περιορισμένης έκτασης και έντασης. Σε χρονιές όμως ευνοϊκές για το έντομο, αναπτύσσονται πολύ μεγάλοι πληθυσμοί που μειώνουν την παραγωγή σε σημαντικά ποσοστά. Συγκεκριμένα, κατά τα έτη 1968, 1983 και 23 η ζημιά σε καλλιέργειες βαμβακιού στη κεντρική και βόρεια Ελλάδα ήταν αρκετά σοβαρή (Mourikis and Vasilaina-Alexopoulou 1969, Τόλης 1986, EU 25). Επίσης, η προνύμφη αυτού του εντόμου στην Ελλάδα έχει βρεθεί ότι προσβάλλει την τομάτα, τον αραβόσιτο, το ρεβίθι, την πιπεριά, την μπάμια, το γαρύφαλλο και το γλαδίολο (Isaakides 1941, Pelekassis 1962) Δυναμική του πληθυσμού Κάθε χρόνο, ο αριθμός των γενεών του H. armigera, σε όλο το γεωγραφικό εύρος εξάπλωσής του δεν είναι συνήθως σταθερός, ποικίλει και επηρεάζεται άμεσα από την θερμοκρασία, την διαδοχή και την καταλληλότητα των φυτών ξενιστών του (Reed 1965, Roome 1975, Wardhaugh et al. 198). Η βροχόπτωση έμμεσα επηρεάζει την εποχική εμφάνιση του εντόμου με την επίδρασή της στην αφθονία των φυτών ξενιστών. Όπου οι ξενιστές είναι διαθέσιμοι στις τροπικές περιοχές, τα είδη του γένους Heliothis μπορούν να αναπαράγονται συνεχώς, συμπληρώνοντας γενεές ανά έτος (Coaker 1959). Στα περισσότερα υποτροπικά και εύκρατα καλλιεργητικά συστήματα τρείς με πέντε γενεές είναι περισσότερο συνήθεις. Ωστόσο, παρατηρείται σημαντική αλληλεπικάλυψη μετά την πρώτη ή την δεύτερη ανοιξιάτικη γενεά (Fitt 1989). Στην Ελλάδα, τα ενήλικα της πρώτης γενεάς εμφανίζονται τέλη Απριλίου αρχές Μαΐου από τα κελιά νύμφωσης του διαχειμάζοντα πληθυσμού και γεννούν τα αβγά τους σε άλλες εκτός βαμβακιού, καλλιέργειες όπως ο ηλίανθος, η τομάτα, το καλαμπόκι και το σόργο. Το βαμβάκι προσβάλλεται από τις προνύμφες της δεύτερης γενεάς γύρω στα μέσα Ιουνίου και η προσβολή συνεχίζεται σε όλη την καλλιεργητική περίοδο με την διαδοχή συνήθως άλλων δύο ή τριών γενεών (Τόλης 1986, EPPO/CABI 1997, Σταμόπουλος 1999). Οι περισσότεροι από τους ανοιξιάτικους ξενιστές είναι κατάλληλοι για την ανάπτυξη του πληθυσμού μόνο μιας γενεάς του H. armigera πριν ωριμάσουν, ενώ υψηλής αξίας καλλιέργειες όπως το βαμβάκι και ο καπνός μπορεί να είναι επιδεκτικοί προσβολής για αρκετούς μήνες (Wardhaugh et al. 198). Έτσι λοιπόν οι πρώτοι λειτουργούν ως πηγή για τον πληθυσμό του H. armigera ενώ οι δεύτεροι που 6

21 δέχονται και πολλές επεμβάσεις με εντομοκτόνα, συμβάλλουν στην ελάττωση του πληθυσμιακού μεγέθους για τις επόμενες γενεές. Χαρακτηριστικό του H. armigera είναι ότι ωοτοκεί στο βαμβάκι ή σε άλλους ξενιστές του κατά την περίοδο που αυτοί διαθέτουν καρποφόρα όργανα και σπάνια νωρίτερα (Parsons 1939, Hardwick 1965). Τα ενήλικα θηλυκά αποθέτουν τα αβγά τους μεμονωμένα ή σε μικρές ομάδες των 1-3 αβγών κυρίως μετά τη δύση ηλίου. Αρκετά αβγά μπορούν να αποτεθούν στο ίδιο φυτό, αν και περισσότερο συχνά τα θηλυκά μετακινούνται μερικά μέτρα πριν προσγειωθούν σε κάποιο ξενιστή ξανά (Fitt 1991). Ο αριθμός των αβγών που θα γεννήσει ένα θηλυκό μπορεί να ξεπεράσει και τα 3. (Shanower and Romeis 1999) και εξαρτάται από το είδος της τροφής της προνύμφης και του ενήλικου, την θερμοκρασία, την σχετική υγρασία, τη διάρκεια ζωής του και από τη σύζευξή του, που αυξάνει πολύ την ωοτοκία (Hardwick 1965, Nadgauda and Pitre 1983, Zalucki 1991). Τα ενήλικα τρέφονται με νέκταρ, τα θηλυκά εκλύουν φερομόνες φύλου και η σύζευξη συμβαίνει περίπου τέσσερις μέρες μετά την έξοδό τους από τη νύμφη (Pearson 1958, Hardwick 1965). Η ανάπτυξη των ωοθηκών των θηλυκών ατόμων του H. armigera φτάνει στο στάδιο της λεκιθογένεσης όταν αυτά είναι στην ηλικία των 2 ημερών και σχεδόν όλα τα ενήλικα συζεύγνυνται όταν είναι 3 ημερών (Saito 2). Η νεο-εκκολαπτόμενη προνύμφη συνήθως καταναλώνει μέρος ή και όλο το κέλυφος του αβγού εκτός από την βάση του η οποία παραμένει στην φυτική επιφάνεια. Στη συνέχεια έρπει ή πέφτει χαμηλότερα, κρεμασμένη από ένα μετάξινο νήμα που εκκρίνει (Reed 1965). Οι προνύμφες του H. armigera κινούνται πάνω στο φυτό περισσότερο από τις προνύμφες άλλων ειδών Noctuidae (Kyi et al. 1991) με σκοπό την αναζήτηση τροφής, κυρίως καρποφόρων οργάνων και δευτερευόντως τρυφερών στελεχών και φύλλων. Αυτή η προτίμηση των προνυμφών του για φυτικά μέρη με υψηλά επίπεδα αζώτου, κυρίως αναπαραγωγικές και μεριστωματικές δομές (χτένια και καρύδια στο βαμβάκι, αρσενική και θηλυκή ταξιανθία στο καλαμπόκι, κάψες στον καπνό) καθιστά το H. armigera ως έναν σημαντικό εχθρό των καλλιεργειών (Fitt 1989). Οι δομές αυτές, αποτελούν συχνά το φυτικό μέρος των καλλιεργειών που συγκομίζεται και συνεπώς χαμηλά όρια ανεκτής πυκνότητας λαμβάνονται υπόψη όταν προσβάλλονται (Fitt 1989, King 1994). Η ζημιά που προκαλείται από το H. armigera μπορεί να κυμαίνεται από 5 έως 9% της παραγωγής και εξαρτάται από το είδος της καλλιέργειας (Reed and Pawar 1982). Όταν ολοκληρώσουν την ανάπτυξή τους οι προνύμφες πέφτουν στο έδαφος, όπου και νυμφώνονται σε βάθος 3-18cm (King 1994). Το φθινόπωρο, στα υποτροπικά και 7

22 εύκρατα τμήματα της ζώνης εξάπλωσης του H. armigera, οι νύμφες της τελευταίας γενεάς διαπαύουν και διαχειμάζουν στο έδαφος (Wilson et al. 1979). 1.2 Το παρασιτοειδές Hyposoter didymator (Hymenoptera: Ichneumonidae) Εισαγωγή Τα παρασιτοειδή των ολομετάβολων εντόμων όπως των Λεπιδοπτέρων, των Κολεοπτέρων και των Διπτέρων μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με βάση το στάδιο του ξενιστή στο οποίο επιτίθενται. Κατά αυτό τον τρόπο ένας ξενιστής μπορεί να υφίσταται επίθεση από ένα παρασιτοειδές στο στάδιο του αβγού, της προνύμφης, της νύμφης ή του ενήλικου. Τα παρασιτοειδή μπορούν επίσης να διακριθούν σε δύο κατηγορίες με βάση την τροφική συμπεριφορά των προνυμφών τους. Κάποια παρασιτοειδή αναπτύσσονται εντός του σώματος των ξενιστών τους, τρεφόμενα από το εσωτερικό του και είναι γνωστά ως ενδοπαρασιτοειδή (endoparasitoids). Και άλλα, τα εκτοπαρασιτοειδή (ectoparasitoids), ζουν εξωτερικά, με τα στοματικά τους μόρια κατά κανόνα βυθισμένα στο σώμα των ξενιστών τους. Τα παρασιτοειδή τα οποία τρέφονται μόνα τους σε ένα ξενιστή είναι γνωστά ως μονήρη παρασιτοειδή (solitary) (μόνο ένας απόγονός τους ολοκληρώνει την ανάπτυξή του στον ξενιστή) αντίθετα με τα αγελαία παρασιτοειδή (gregarious) όπου από δύο έως μερικές χιλιάδες άτομα τρέφονται και ολοκληρώνουν την ανάπτυξή τους μαζί, σε ένα μόνο ξενιστή (Godfray 1994). Μεταξύ των παρασιτοειδών των εντόμων, έχει αναγνωριστεί μια μεγάλη εξελικτική πορεία (Askew and Shaw 1986) ανάμεσα στα παρασιτοειδή που εξελίσσονται σε μη αναπτυσσόμενους ξενιστές και σε παρασιτοειδή που εξελίσσονται σε ξενιστές που συνεχίζουν να τρέφονται και να αναπτύσσονται κατά την διάρκεια των αρχικών σταδίων του παρασιτισμού. Τα πρώτα, καλούνται idiobionts (από την ελληνική λέξη «ίδιος») και φαινομενικά εκμεταλλεύονται στατικούς διατροφικούς πόρους ενώ τα δεύτερα ονομάζονται koinobionts (από την ελληνική λέξη «κοινός») και χρησιμοποιούν δυναμικές θρεπτικές πηγές. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι τόσο στα koinobionts όσο και στα idiobionts παρασιτοειδή, η ταχύτητα της προνυμφικής ανάπτυξης και εξέλιξης επηρεάζεται σημαντικά από το μέγεθος του ξενιστή, την ηλικία, το στάδιο και την τροφή του κατά την στιγμή του παρασιτισμού (Mackauer and Sequeira 1993, Godfray 1994) Μορφολογικά χαρακτηριστικά 8

23 Το έντομο Hyposoter didymator (Thunberg) (Hymenoptera: Ichneumonidae) είναι ένα μονήρες koinobiont ενδοπαρασιτοειδές που αναπτύσσεται χωρίς να παραλύει τον ξενιστή του. Ο Bahena και οι συνεργάτες του (1999) ανάφεραν ότι σε αυτό το είδος της οικογένειας των Ichneumonidae το αβγό είναι ελλειψοειδές και έχει την τυπική μορφή των αβγών των Υμενοπτέρων, με λείο χόριο και διαστάσεις,3 x,1mm περίπου (Εικόνα 3, Α). Η προνύμφη έχει τρεις προνυμφικές ηλικίες με σαφή ετερομόρφωση. Μετά την ολοκλήρωση της ανάπτυξής της, η προνύμφη του ενδοπαρασιτοειδούς, εξέρχεται από την προνύμφη του ξενιστή της (Εικόνα 3, Γ) και φέρει πλευρικά στο κεφάλι της, στην θέση των μελλοντικών κεραιών του ενηλίκου, δύο κυκλικά στέμματα. Η ύπαρξη αδένων μεταξιού εξασφαλίζουν την παραγωγή του ενώ θηλοειδείς δομές σε διακριτή συμμετρική διάταξη καλύπτουν τον εξωσκελετό της (Bahena et al. 1999) Γεωγραφική κατανομή Το είδος αυτό είναι γνωστό σε αρκετές χώρες της Ευρώπης (Εικόνα 4) (Carl 1978, Fauna Europaea 24), της Εγγύς Ανατολής (Bar et al. 1979, Ingram 1981), της κεντρικής Ασίας (Jalali et al. 1988, Kumar et al. 1988a; 1988b) και της βόρειας Αφρικής ενώ έχει εισαχθεί και στην Αυστραλία (Michael 1989). Το H. didymator έχει αναφερθεί από τον Carl (1978) ως ένα από τα πιο σημαντικά ενδοπαρασιτοειδή του εντόμου H. armigera στην Ελλάδα και την Βουλγαρία. Πρόσφατα αναφέρθηκε η παρουσία του στην Τουρκία (Schneider et al. 23) ενώ στοιχεία της οικολογίας του έχουν μελετηθεί αρκετά στην Ισπανία όπου εμφανίζει ευρεία εξάπλωση (Bahena et al. 1998, 1999, Torres-Vila et al. 2, Schneider and Viňuela 23; 24; 27) Ξενιστές- Βιολογία Ως ξενιστές του αναφέρονται προνύμφες ειδών της οικογένειας Noctuidae και κυρίως των γενών Helicoverpa και Spodoptera. Βρέθηκε πρόσφατα σε περιοχές της Ισπανίας σε καλλιέργειες μηδικής, βαμβακιού, πεπονιάς, ηλίανθου και τομάτας να παρασιτεί σε έντομα μεγάλης οικονομικής σημασίας της οικογένειας Noctuidae όπως τα Autographa gamma (L.), Chrysodeixis chalcites (Esper), H. armigera, Spodoptera exigua (Hübner), and Spodoptera littoralis (Boisduval) (Cabello 1989, Caballero et al. 199, Izquierdo et al. 1994, Oballe et al. 1995, Rodríguez et al. 1996). Στο Ισραήλ, το H. didymator αναφέρεται ως αποτελεσματικός φυσικός εχθρός του H. armigera με τους 9

24 Α Κλίμακα 1:4 Β Κλίμακα 1:4 Γ Κλίμακα 1:4 Δ Κλίμακα 1:16 Ε Κλίμακα 1:16 Εικόνα 3. Αβγό (Α), προνύμφη 2 ου σταδίου (Β), προνύμφη 3 ου σταδίου κατά την έξοδό της από το σώμα του ξενιστή της (Γ), νυμφικό βομβύκιο (Δ) και ενήλικο του H. didymator (Ε) (Φωτ. Γ. Κ. Μυρωνίδης). 1

25 Εθνική καταγραφή στην ευρωπαϊκή ήπειρο Παρόν Απόν Εικόνα 4. Γεωγραφική κατανομή του H. didymator στην ευρωπαϊκή ήπειρο (πηγή: Fauna Europaea 24) 11

26 πληθυσμούς του να υπάρχουν καθ όλη την περίοδο παρουσίας του ξενιστή του (Bar et al. 1979). Ωστόσο, σε βαμβακοκαλλιέργειες της βορείου Ελλάδας, ο πληθυσμός του H. didymator αυξάνεται αριθμητικά μετά τα μέσα Αυγούστου με την πτώση δηλαδή της θερμοκρασίας και την αύξηση του πληθυσμού του H. armigera, που είναι και ο κυριότερος ξενιστή του στην περιοχή (προσωπικές παρατηρήσεις). Το θηλυκό του H. didymator (Εικόνα 3, Ε) παρασιτεί τα προνυμφικά στάδια του ξενιστή του τα οποία εντοπίζει αρχικά με τις κεραίες του ενώ έπειτα αποθέτει ένα αβγό (Εικόνα 3, Α) στο αιμόκοιλο της νωτοπλευρικής περιοχής του σώματός του. Η νεο-εκκολαπτόμενη προνύμφη του παρασιτοειδούς αναπτύσσεται εσωτερικά (Εικόνα 3, Β) και τρέφεται με τους ιστούς του ξενιστή ο οποίος δεν παραλύει μετά τον παρασιτισμό αλλά συνεχίζει την τροφική του δραστηριότητα για κάποιο χρονικό διάστημα. Στο τελευταίο προνυμφικό στάδιό του, το παρασιτοειδές εξέρχεται από τον νεκρό ξενιστή του ως προνύμφη τρίτου σταδίου, αφού πρώτα έχει καταναλώσει εξ ολοκλήρου τους ιστούς του, αφήνοντας μόνο την επιδερμίδα του (Εικόνα 3, Γ). Στη συνέχεια κατασκευάζει μετάξινο βομβύκιο στο οποίο και νυμφώνεται (Εικόνα 3, Δ) (Kumar et al. 1988a, 1988b, Bahena et al. 1998, Schneider et al. 24). Σε συνθήκες αγρού, τα ενήλικα θηλυκά του H. didymator επιτίθενται σε προνύμφες του H. armigera με μήκος 5-1mm και εξέρχονται από προνύμφες που δεν ξεπερνούν σε μήκος τα 2mm για να σχηματίσουν στη συνέχεια το νυμφικό τους βομβύκιο πάνω στην φυλλική επιφάνεια (Bar et al. 1979). Η επιτυχής ανάπτυξη των ανήλικων σταδίων του H. didymator στις προνύμφες των ξενιστών του απαιτεί την παρουσία ενός συμβιωτικού ιού της οικογένειας των polydnaviridae. Οι Polydnaviruses σχετίζονται με ενδοπαρασιτοειδή συγκεκριμένων υποοικογενειών των Braconidae και Icneumonidae και διαιρούνται στους braco- (BV) και τους ichnoviruses (IV). Τόσο οι BVs όσο και οι IVs υπάρχουν ως ενιαίοι προ-ιοί στο γένωμα των ενηλίκων και πολλαπλασιάζονται στους ιστούς των ωοθηκών των θηλυκών ατόμων (Stoltz and Xu 199). Οι ιοί μεταφέρονται στους ξενιστές των παρασιτοειδών κατά την ωοτοκία των θηλυκών σε αυτούς. Στη συνέχεια, τα γονίδια των ιών εκφράζονται στους προσβεβλημένους ιστούς του ξενιστή επιφέροντας τις απαραίτητες για την επιβίωση των απογόνων του παρασιτοειδούς αλλαγές στη φυσιολογία του ξενιστή του. Η καταστολή της κυτταρικής ανοσοποιητικής αντίδρασης του ξενιστή είναι μία από αυτές τις αλλαγές (Webb 1998). Ο τρόπος με τον οποίο οι Polydnaviruses επηρεάζουν την κυτταρική ανοσοποιητική αντίδραση των ξενιστών ποικίλει μεταξύ των ειδών. Συγκεκριμένα για τους HdIV, τους IV ιούς 12

27 που σχετίζονται με το είδος H. didymator, έχει ερευνηθεί η ύπαρξη γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες οι οποίες τροποποιούν την φυσιολογία του ξενιστή και συγκεκριμένα τα γονίδια εκείνα που καταστέλλουν την ανοσολογική αντίδραση των λεπιδοπτέρων ξενιστών και/ή εμποδίζουν τον σχηματισμό του εγκυστώματος (capsule formation) (Volkoff et al. 1995; 1999). Μολονότι ο μοριακός μηχανισμός που αποτελεί τη βάση των αλλαγών που προκαλούν οι Polydnaviruses στην λειτουργία των αιμοκυττάρων του ξενιστή παραμένει ασαφής, έρευνες δείχνουν ότι οι Polydnaviruses δρουν πάνω στην λειτουργία των αιμοκυττάρων με την άμεση ή έμμεση αποδιοργάνωση του κυτοσκελετού (Xu and Stoltz 1993, Volkoff et al. 21). Επιπροσθέτως, καθώς η αντίδραση της εγκύστωσης από τον ξενιστή των ξένων σωμάτων (αβγό παρασιτοειδούς), απαιτεί την μετανάστευση και την προσκόλληση των αιμοκυττάρων του σε αυτά, θα πρέπει να εμπλέκει κυτταρικές μεμβρανικές πρωτεΐνες όπως είναι οι επιφανειακοί υποδοχείς ή/και τα μόρια προσκόλλησης (Θωμόπουλος 1995). Συνεπώς η παρατηρούμενη αναστολή της κυτταρικής ανοσολογικής αντίδρασης στους παρασιτισμένους ξενιστές μπορεί να είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των ιικών πρωτεϊνών (π.χ. σερίνη και θρεονίνη) με την κυτταρική επιφάνεια των ξενιστών, οδηγώντας στην κάλυψη των δυνητικών υποδοχέων, την αναστολή της μεμβρανικής αναδιάταξης ή την εξαγωγή των πρωτεϊνών στις μεμβράνες (Yamanaka et al. 1996, Galibert et al. 23) Παρασιτοειδή και περιβάλλον (αβιοτικό-βιοτικό) Σημαντική μεταβλητή για την ανάπτυξη των παρασιτοειδών είναι το αβιοτικό περιβάλλον στο οποίο αναπτύσσονται και ιδιαίτερα η θερμοκρασία. Ένα πιθανό σενάριο το οποίο περιγράφηκε από τους Rahman και τους συνεργάτες (27) για τον ρόλο της θερμοκρασίας στον παρασιτισμό είναι ότι οι υψηλότερες θερμοκρασίες όχι μόνο αυξάνουν τον μεταβολικό ρυθμό και το μέγεθος των κυττάρων των παρασιτοειδών αλλά και την αμυντική αντίδραση των ξενιστών τους. Συγκεκριμένα, στις υψηλότερες θερμοκρασίες, συστατικά του ανοσοποιητικού συστήματος του πλάσματος των ξενιστών όπως οι προφαινολοξειδάσες [prophenoloxidase (PPO)], γίνονται πιο ενεργές στις θερμοκρασίες πάνω από την βέλτιστη θερμοκρασία ενεργοποίησης. Τα συστατικά των ξένων μικροοργανισμών στο σώμα τον ξενιστών τους, αρχικά ενεργοποιούν μια πρωτεάση σερίνης (prophenoloxidase-activating enzyme, PPAE) η οποία στη συνέχεια μετατρέπει πρωτεολυτικά τις προφαινολοξειδάσες του ξενιστή σε φαινολοξειδάσες [phenoloxidase (PO)]. Οι φαινολοξειδάσες στη συνέχεια 13

28 καταλύουν τη μετατροπή των φαινολών σε κινόνες και έπειτα σε μελανίνη. Με την παραπάνω διαδικασία οι πρωτεΐνες αυτές της επιδερμίδας των ξενιστών σκληρωτινοποιούνται γεγονός το οποίο μπορεί να εμποδίσει πιο αποτελεσματικά την εισβολή των μικροοργανισμών με την απόθεση μελανίνης στον ξένο εισβολέα (μηχανισμός της χυμώδους ενθυλάκωσης) (Klowden 27, Carton et al. 28). Εκτός αυτού, η παρεμπόδιση της ενεργοποίησης των PO του ξενιστή από τα παρασιτοειδή (προϊόντα του δηλητηρίου τους ή των συμβιωτικών polydnaviruses) έχει συνδεθεί πρόσφατα με την παραγωγή ομολόγων του ενζύμου ενεργοποίησης των προφαινολοξειδασών (serine protease homologue) (Zhang et al. 24). Αυτές οι αναπτυξιακές αλλαγές σχεδόν πάντα σχετίζονται με αλλαγές στην φυσιολογία του ενδοκρινικού συστήματος των ξενιστών (Beckage and Gelman 24). Οι πιο κοινές αλλαγές είναι η αύξηση του επιπέδου της νεανικής ορμόνης (JH) καθώς και η μη δυνατότητα αύξησης των επιπέδων της β-εκδυσόνης (2-hydroxyecdysone, 2HE), όπως συμβαίνει στους μη παρασιτισμένους ξενιστές (Pennacchio and Strand 26). Οι Khafagi and Hegazi (24) βρήκαν ότι η ταχύτητα αύξησης του ξενιστή (μεγαλύτερη ταχύτητα αύξησης είναι καταλληλότερη για την ανάπτυξη του παρασιτοειδούς) όπως επίσης και τα επίπεδα της JH καθώς και η σύνθεση ομολόγων της σε ένα συγκεκριμένο στάδιο ανάπτυξης του ξενιστή κατά τη διάρκεια του παρασιτισμού του, καθορίζουν την ανάπτυξη του παρασιτοειδούς. Κατά συνέπεια, η αναπτυξιακή και πιθανώς η ενδοκρινής κατάσταση του ξενιστή είναι σημαντική και συνιστά έναν παράγοντα που καθορίζει την «καταλληλότητα» του ξενιστή για την ανάπτυξη των παρασιτοειδών (Vinson and Iwantsch 198). 1.3 Σκοπός της διατριβής Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκαν θέματα της βιολογίας και της οικολογίας του H. armigera και του H. didymator. Ειδικότερα, μελετήθηκε η επίδραση σταθερών και μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών στην ανάπτυξη, επιβίωση και αναπαραγωγή του H. armigera σε συνθήκες εργαστηρίου. Εκτιμήθηκε, επίσης, η αντοχή των ενήλικών του σε υψηλές θερμοκρασίες και η επίδρασή τους στην δυναμική του πληθυσμού των επιζησάντων ατόμων του H. armigera (μακροβιότητα και γονιμότητα). Οι πληροφορίες αυτές θα οδηγήσουν στη δημιουργία καταλληλότερων φαινολογικών μοντέλων για την αξιολόγηση των στρατηγικών καταπολέμησης του H. armigera όπως επίσης και σε μια καλύτερη κατανόηση της επίδρασης της αλλαγής του κλίματος στη φαινολογία του. 14

29 Η επιβίωση και ο τρόπος διαχείμασης του H. armigera στην βόρειο Ελλάδα μελετήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου και προσδιορίστηκε η χρονική περίοδος για την ολοκλήρωση της διαπαυτικής εξέλιξης και της εμφάνισης του διαχειμάζοντα πληθυσμού του στην συγκεκριμένη περιοχή. Η ύπαρξη τοπικά εγκατεστημένου πληθυσμού του H. armigera στη βόρεια Ελλάδα αξιολογήθηκε με τη χρησιμοποίηση φερομονικών παγίδων και παράλληλα εκτιμήθηκε η επίδραση των θερμοκρασιών του χειμώνα στην δυναμική του πληθυσμού του. Οι πληροφορίες αυτές είναι χρήσιμες στην πρόβλεψη της εμφάνισης των ενηλίκων της διαχειμάζουσας γενεάς στο ύπαιθρο και την έγκαιρη λήψη μέτρων καταπολέμησης. Η επίδραση της θερμοκρασίας και της φωτοπεριόδου στην είσοδο και την περάτωση της διάπαυσης του H. armigera μελετήθηκε στο εργαστήριο. Προσδιορίστηκε επίσης, η επίδραση της θερμοπεριόδου (θερμόφαση-κρυόφαση) και της βαθμιαίας αλλαγής της θερμοκρασίας στην είσοδο σε διάπαυση του H. armigera καθώς και στην διάρκεια της προνυμφικής του ανάπτυξης και στο βάρος της σχηματιζόμενης νύμφης. Τέλος, μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας και του σταδίου (1 ο -5 ο ) του ξενιστή H. armigera κατά τον παρασιτισμό του από το H. didymator, στην ταχύτητα ανάπτυξης και στην επιβίωση των ανήλικων σταδίων του παρασιτοειδούς. Παράλληλα εξετάστηκε η επίδραση του παρασιτισμού των διαφορετικών σταδίων του ξενιστή στην μεταβολή του βάρους του συστήματος H. didymator-h. armigera καθώς και στο βάρος και τα μορφομετρικά χαρακτηριστικά των νεοεμφανιζόμενων παρασιτοειδών (νύμφης και ενηλίκου). Οι γνώσεις αυτές είναι απαραίτητες για τη μαζική εκτροφή του H. didymator σε συνθήκες εργαστηρίου, καθώς και τη χρησιμοποίησή του ως παράγοντα βιολογικού ελέγχου του H. armigera σε προγράμματα ολοκληρωμένης διαχείρισης. Η μελέτη της βιολογίας των δυο ειδών είναι ιδιαίτερα σημαντική για την καλύτερη κατανόηση της παρουσίας τους στο ύπαιθρο, την ανάλυση της δυναμικής των πληθυσμών τους και την πρόβλεψη της συνεξέλιξής τους σε συνθήκες υπαίθρου. Οι πληροφορίες αυτές θα καλύψουν τα κενά της βιβλιογραφίας που υπάρχουν τόσο σε τοπικό επίπεδο καθώς τα είδη αυτά δεν έχουν μελετηθεί στον Ελλαδικό χώρο, όσο και σε παγκόσμιο, προσθέτοντας χρήσιμα στοιχεία στην είδη υπάρχουσα γνώση. 15

30 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Askew, R. R., and M. R. Shaw Parasitoid communities: their size, structure and development, In: Waage, J., D. Greathead. (Eds), Insect Parasitoids. Academic Press, London, pp Bahena, F., A. Adán, M. González, E. Viñuela, and P. Del Estal Método de cría de Hyposoter didymator (Thunberg), parasitoide de noctuidos de importancia agrícola. Bol. San. Veg. Plagas 24: Bahena, F., Budia, F., Adan, A., P. Del Estal, and Vinuela, E Scanning electron microscopy of Hyposoter didymator (Hymenoptera: Ichneumonidae) in host Mythimna umbrigera (Lepidoptera: Noctuidae) larvae. Ann. Entomol. Soc. Am. 92: Bar, D., D. Gerling, and Y. Rossler Bionomics of the principal natural enemies attacking Heliothis armigera in cotton fields in Israel. Environ. Entomol. 8: Beckage, N. E., and D. B. Gelman. 24. Wasp parasitoid disruption of host development: implications for new biologically based strategies for insect control. Annu. Rev. Entomol. 49: Caballero, P., E. Vargas-Osuna, H. K. Aldebis, and C. Santiago- Álvarez Parasitos asociados a poblaciones naturales de Spodoptera littoralis Boisduval y Spodoptera exigua(hübner) (Noctuidae). Bol. San. Veg. Plagas 16: Cabello, T Natural enemies of noctuid pests (Noctuidae) on alfalfa, corn, cotton and soybeans crops in Southern Spain. J. Appl. Entomol. 18: Carl, K. P Heliothis armigera: parasite survey and introduction of Apanteles kazak to New Zealand. Rep. of work in 1977/1978, 8 pp. Comm. Inst. Biol. Contr.: Switzerland. Carton, Y., M. Poirié, and A. J. Nappi. 28. Insect immune resistance to parasitoids. Insect Science. 15: Cayrol, R. A Famille des Noctuidae. Sous-famille des Melicleptriinae. Helicoverpa armigera Hb. In: Entomologie appliquée à l'agriculture (Ed. by Balachowsky, A.S.) vol. 2, pp Masson et Cie, Paris, France. Coaker, T. H Investigation on Heliothis armigera in Uganda. Bull. Entomol. Res. 5: EPPO/CABI Helicoverpa armigera. In: Quarantine Pests for Europe, 2nd end, pp CAB International, Wallingford (GB). 16

31 EPPO, 26. Distribution maps of Quarantine Pests. Helicoverpa armigera. On-line available at: (EU) European Union. 25. FAR Programme Aid No:111/4. Official Journal of the European Union. 48: 8. Fitt, G. P The ecology of Ηeliothis in relation to agroecosystems. Ann. Rev. Entomol. 34: Fitt, G. P Host selection in the Heliothinae. Pp In: Reproductive Behavior of Insects. Bailey W. J. and Ridsdill-Smith J. (Eds). Chapman & Hall. London. Fauna Europaea Web Service (24) Fauna Europaea version 1.1; [cited 28 August 19]. Available online from Galibert, L., J. Rocher, M. Ravallec, M. Duonor-Cérutti, B. A. Webb, and A. N. Volkoff. 23. Two Hyposoter didymator ichnovirus genes expressed in the lepidopteran host encode secreted or membrane-associated serine and threonine rich proteins in segments that may be nested. J. Insect Physiol. 49: Godfray, H. C. J Parasitoids: Behavioral and Evolutionary Ecology. Princeton University Press, Princeton, New Jersey. Hardwick, D. F The corn earworm complex. Mem. Entomol. Soc. of Can. Vol pp. Ingram, W. R The parasitoids of Spodoptera littoralis (Lep.: Noctuidae) and their role in population control in Cyprus. Entomophaga. 26: Isaakides, C. A Insects interesting the Greek agriculture with some observations on them (in Greek). Proceeding of Academy of Athens, 16: Izquierdo, J. I., P. Solans, and J. Vitalle Parasitoides y depredadores de Heliothis armigera (Hübner) en cultivos de tomate para consumo en fresco. Bol. San. Veg. Plagas 2: Jalali, S. K., S. P. Singh, C. R. Ballal, and P. Kumar Competitive interaction between Cotesia kazak and Hyposoter didymator, exotic parasitoids of Heliothis armigera. Entomol. Exp. Appl. 46: Khafagi, W. E., and E. M. Hegazi. 24. Is the host or the parasitoid in control?: effects of host age and temperature on pseudoparasitization by Microplitis rufiventris in Spodoptera littoralis. J. Insect Physiol. 5:

32 King, G. E., and R. J. Coleman Potential for biological control of Heliothis species. Ann. Rev. Entomol. 34: King, A. B. S Heliothis/Helicoverpa (Lepidoptera: Noctuidae). In Insect Pests of Cotton, Mathews G.A. and Turnstall J.P. (eds.). CAB International. Wallingford, U.K. pp Klowden, M. J. 27. Physiological systems in insects. Elsevier Inc. USA. Kumar, P., Singh, S.P., Chandish., Ballal, R. and Jalali, S.K. 1988a. Relationship between the host age and the fitness components of Hyposoter didymator Thunb. (Hymenoptera: Ichneumonidae). Journal of Biological Control. 2 (2): Kumar, P., S. P. Singh, S. K. Jalali, and C. R. Ballal. 1988b. Biology of ichneumonid Hyposoter didymator on Spodoptera litura. Indian J. Agril. Sci. 58: Kyi, A., M. Zalucki, and I. J Titmarsh An experimental study of early stage survival of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) on cotton. Bull. Entomol. Res. 81: Mackauer, M., and R. Sequeira Patterns of development in insect parasites. In: Beckage, N. E., S. N. Thomson, B. A. Federici, (Eds), Parasites and Pathogens of Insects, vol. 1. Academic Press, New York, pp McCaffery, A. R Resistance to insecticides in heliothine Lepidoptera: a global view. Philos. Trans. R. Soc. London (Biol.). 353: Michael, P. J Importation and establishment of new natural enemies of Heliothis spp. (Lep.: Noctuidae) in Australia. In King, E. G., and R. D. Jackson. (Eds). Proceedings of the workshop on biological control of Heliothis: increasing the effectiveness of natural enemies, pp Far Eastern Regional Research Office, U. S. Department of Agriculture: New Delhi. Mitter, C., R. W. Poole, and M. Matthews Biosystematics of the Heliothinae (Lepidoptera: Noctuidae). Ann. Rev. Entomol. 38: Mourikis, P. A. and P. Vasilaina Alexopoulou Notes on the rearing on the synthetic diet of the cotton bollworm Heliothis armigera. Annls. Inst. Phytopath. Benaki. 9:

33 Nadgauda, D., Pitre H Development, fecundity, and longevity of the tabacco budworm (Lepidoptera: Noctuidae) fed soybean, cotton, and artificial diet at three temperatures. Environ. Entomol. 12: Oballe, R., E. Vargas-Osuna, J.R.M. Lyra, H. K. Aldebis, and C. Santiago-Álvarez Secuencia de aparicion de parasitoides en poblaciones larvarias de lepidopteros que atacan al algodon en el Valle del Guadalquivir. Bol. San. Veg. Plagas 29: Parsons, F. S Investigations of the cotton bollworm, Heliothis armigera, Hubn.(obsolete, Fabr.) Part I. The annual march of bollworm incidence and related factors. Bull. Entomol. Res. 3: Pearson, E. O The lnsect Pests of Cotton in Tropical Africa. London: Commonw. Inst. Entomol. 355 pp. Pelekassis, C. E. D A catalogue of the more important insects and other animals harmful to the agricultural crops of Greece during the last thirty year period. Ann. Inst. Phytopath. Benaki N. S. 5: Pennacchio, F., and M. R. Strand. 26. Evolution of developmental strategies in parasitic Hymenoptera. Annu. Rev. Entomol. 51: Rahman, M. M., H. L. S. Roberts, O. Schmidt. 27. Factors affecting growth in the koinobiont endoparasitoid Venturia canescens in the flour moth Ephestia kuehniella. J. Insect Physiol. 53: Reed, W Heliothis armigera (Hb.) (Noctuidae) in Western Tanganyika. І- Biology, whith special reference to the pupal stage. Bull. Entomol. Res. 56: Reed, W., and C. S. Pawar Heliothis : a global problem. Pp in Reed, W., and V. Kumble (Eds). Proceeding of the Internathional Workshop on Heliothis Management. Pantanchera, India, ICRISAT Rodríguez, M. D., R. Moreno, M. Tellez, M. P. Rodríguez, and J. Lastres El cultivo del melon bajo plastico en Almería: caracterizacion y seguimiento de las principales plagas y enfermedades. Phytoma Espana 8: Roome, R. E Activity of adult Heliothis armigera (Hb) (Lepidoptera: Noctuidae) with reference to the flowering of sorghum and maize in Botswana. Bull. Entomol. Res. 65:

34 Shanower, T. G., and J. Romeis Insect pests of pigionpea and their management. Ann. Rev. of Entomol. 44: Saito, O. 2. Flight activity changes of the cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae), by aging and copulation as measured by flight actograph. Appl. Entomol. Zool. 35: Sannino, L, B. Espinosa, and A. Balbiani [Comparative morphology of the preimaginal stages of Lepidoptera on tobacco. 2. Larvae.]. Bollettino del Laboratorio di Entomologia Agraria Filippo Silvestri. 5: Schneider, M. I., G. Smagghe, A. Gobbi, and E. Viñuela. 23. Toxicity and pharmacokinetics of insect growth regulators and other novel insecticides on pupae of Hyposoter didymator (Thunberg 1822) (Hym., Ichneumonidae), a parasitoid of early larval instars of noctuid pests. J. Econ. Entomol. 96: Schneider, M. I., G. Smagghe, G. Pineda, and E. Viñuela. 24. Action of insect growth regulator insecticides and spinosad on life parameters and absorption in third instar larvae of the endoparasitoid Hyposoter didymator. Biol. Control. 31: Schneider, M. I., and E. Viñuela. 27. Improvements in rearing method for Hyposoter didymator (Hymenopteta: Ichneumonidae), considering sex allocation and sex determination theories used for Hymenoptera. Biol. Control. 43: Stolz, D. B., D. Xu Polumorphism in polydnavirus genomes. Can. J. Microbiol. 36: Toguebaye, B. S., and R. Couilloud Etude descriptive de l oeuf et des stades larvaires de Heliothis armigera en microscopie électronique à balayage. Coton et Fibres Tropicaux. 37: Torres Vila, L. M., M. C. Rodriguez-Molina, E. Palo, P. Del Estal, and A. Lacasa. 2. Complejo de parasitoides de Helicoverpa armigera Hb. En tomate, en las Vegas del Guadiana (Extremadura. Espaňa). Boletín de Sanidsd Vegetal: Plagas. 26: Vinson, S. B., and G. F. Iwantsch Host suitability for insect parasitoids. Annu. Rev. Entomol. 25: Volkoff, A. N., M. Ravallec, J. P. Bossy, P. Cerutti, J. Rocher, M. Cerutti, and G. Devauchelle The replication of Hyposoter didymator polydnavirus: cytopathology of the calyx cells in the parasitoid. Biol. Cell. 83:

35 Volkoff, A. N., P. Cerutti, J. Rocher, M. C. Ohresser, G. Devauchelle, and M. Duonor- Cerutti Related RNAs in lepidopteran cells after in vitro infection with Hyposoter didymator virus define a new polydnavirus gene family. Virology. 263: Volkoff, A.-N., Rocher, J., Cerutti, P., Ohresser, M.C., d Aubenton Carafa, Y., Devauchelle, G., Duonor-Cerutti, M., 21. Persistent expression of a newly characterized Hyposoter didymator polydnavirus gene in long-term infected lepidopteran cell lines. J. Gen. Virol. 82: Yamanaka, A., Y. Hayakawa, H. Noda, N. Nakashima, H. Watanabe Characterization of polydnavirus-encoded mrna in parasitized armyworm larvae. Insect Biochem. Mol. Biol. 26: Wardhaugh, K. G., P. M. Room, and L. R. Greenup The incidence of Heliothis armigera (Hübner) and H. punctigera Wallengren (Lepidoptera: Noctuidae) on cotton and other host plants in the Namoi Valley of New South Wales. Bull. Entomol. Res. 7: Webb, B. A., Polydnavirus biology, genome structure, and evolution. In: Miller, L. K., L. A. Balls. (Eds.). The Insect Viruses. Plenum, New York, pp Wilson, A. G. L., T. Lewis, and R. B. Cunningham Overwintering and emergence of Heliothis armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) in Namoi Valley, New South Wales. Bull. Entomol. Res. 69: Xu, D., D. B. Stoltz Polydnavirus segment gene families in the ichneumonid parasitoid Hyposoter fugitivus. J. Virol. 67: Zalucki, M. P., G. Daglish, S. Firempong, and P. H. Twine The biology and ecology of Heliothis armigera (Hubner) and H. punctigera Wallengren (Lepidoptera: Noctuidae) in Australia: what do we Know? Australian journal of zoology. 34: Zalucki, M..P Heliothis: Research Methods and Prospects. Springer Verlag. New York. Zalucki, M. P., D. A. H. Murray, P. C. Gregg, G. P. Fitt, P. H. Twine, and C. Jones Ecology of Helicoverpa armigera (Hübner) and H. punctigera (Wallengren) in the inland of Australia: larval sampling and host plant relationships during winter and spring. Australian Journal of Zoology. 42:

36 Zhang, G., Z. Q. Lu, H. Jiang, and S. Asgari. 24. Negative regulation of prophenoloxidase (propo) activation by a clip-domain serine proteinase homolog (SPH) from endoparasitoid venom. Insect Biochem. Mol. Biol. 34: Θωμόπουλος, Γ. Ν Ο υποκυτταρικός κόσμος: οργανίδια και ασθένειες. Εκδόσεις UNIVERSITY STUDIO PRESS Κυριακίδου, Ε., Χ. Αθανασίου, και Κ. Καλόγηρος. 21. Αντιμετώπιση εχθρών βάμβακος με βάση τις αρχές της Ολοκληρωμένης Διαχείρισης: Η φυτοπροστασία στην ολοκληρωμένη διαχείριση της παραγωγής. Πρακτικά 3ης πανελλήνιας συνάντησης φυτοπροστασίας. Λάρισα 6-8 Μαρτίου. Σταμόπουλος, Δ. Κ Έντομα αποθηκών, μεγάλων καλλιεργειών & λαχανικών. Εκδόσεις ΖΗΤΗ. Τόλης, Ι. Δ Βαμβάκι: Εχθροί, Ασθένειες, Ζιζάνια. 22

37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ανάπτυξη, επιβίωση και αναπαραγωγή του εντόμου Helicoverpa armigera σε σταθερές και μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες στο εργαστήριο 2.1 Περίληψη Εργαστηριακά πειράματα πραγματοποιήθηκαν προκειμένου να εκτιμηθεί η επίδραση της θερμοκρασίας στην επιβίωση, την ανάπτυξη, την γονιμότητα και την μακροβιότητα του εντόμου Helicoverpa armigera σε 11 σταθερές θερμοκρασίες που κυμάνθηκαν από τους 12,5 έως τους 4 C καθώς και σε 5 μεταβαλλόμενες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις (25-1, 3-15, 32,5-17,5, 35-2, και 35-27,5 C) και με φωτοπερίοδο 16:8 ώρες (Φ:Σ). Το H. armigera όταν εκτράφηκε σε σταθερές θερμοκρασίες δεν μπόρεσε να ολοκληρώσει την ανήλικη ανάπτυξή του (εκκόλαψη αβγού έως την εμφάνιση του ενηλίκου) εκτός του θερμοκρασιακού εύρους των 17,5-32,5 C. Οι μεταβαλλόμενες συνθήκες επέκτειναν το εύρος αυτό από τους 1 έως τους 35 C. Η κάτω ουδός ανάπτυξης των ανήλικων σταδίων υπολογίστηκε με το γραμμικό μοντέλο και κυμάνθηκε από τους 1,17 (στάδιο νύμφης) έως τους 11,95 C (στάδιο αβγού) στις σταθερές θερμοκρασίες και από τους 1,1 έως τους 5,5 C, αντίστοιχα στις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες. Οι τιμές των ορίων ανάπτυξης που υπολογίστηκαν με το μη γραμμικό μοντέλο του Lactin-2 ήταν χαμηλότερες σε σχέση με αυτές που υπολογίστηκαν με το γραμμικό μοντέλο τόσο για τις σταθερές όσο και για τις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες με εξαίρεση το προνυμφικό και το νυμφικό στάδιο στις σταθερές θερμοκρασίες. Η μέση διάρκεια ζωής των ενήλικων ατόμων κυμάνθηκε από τις 34,4 ημέρες στους 15 C έως τις 7,6 ημέρες στους 35 C. Θηλυκά άτομα που εκτράφηκαν σε μεταβαλλόμενες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις απέθεσαν περισσότερα αβγά σε σχέση με τα θηλυκά τα οποία εκτράφηκαν σε όλες τις σταθερές θερμοκρασίες με εξαίρεση τους 25 C. Η ενδογενής ταχύτητα αύξησης παρουσίασε την υψηλότερη τιμή της στους 27,5 C, τόσο στις σταθερές όσο και στις αντίστοιχες μεταβαλλόμενες συνθήκες (,147 και,139, αντίστοιχα). Οι ακραίες θερμοκρασίες είχαν αρνητική επίδραση στις παραμέτρους του πίνακα ζωής του εντόμου. 23

38 2.2 Εισαγωγή Η ανάπτυξη των εντόμων συμβαίνει εντός ενός καθορισμένου εύρους θερμοκρασιών. Η θερμοκρασία επηρεάζει την ταχύτητα ανάπτυξης, τη διάρκεια του βιολογικού κύκλου, τη γονιμότητα και την επιβίωση των ειδών των εντόμων (Howe 1967, Andrewartha 197). Η μέθοδος που χρησιμοποιείται ευρύτατα για την πρόβλεψη της ανάπτυξης των εντόμων είναι αυτή της γραμμικής συμμεταβολής της ταχύτητας ανάπτυξης σε σχέση με τη θερμοκρασία έκθεσης. Η παρατηρούμενη αυτή σχέση μεταξύ της ανάπτυξης του εντόμου και της θερμοκρασίας, σε ελεγχόμενες σταθερές συνθήκες, τείνει να είναι μη γραμμική όταν εξετάζεται σε όλο το εύρος των ανεκτών για το έντομο θερμοκρασιακών συνθηκών που αυτό εκτίθεται (Wagner et al. 1984, Allsopp et al. 1991). Η επιτάχυνση της ανάπτυξης του εντόμου σε χαμηλές θερμοκρασίες και η επιβράδυνσή της σε υψηλές, όταν αυτή εξετάζεται κοντά στη ζώνη των κατώτερων και ανώτερων ουδών ανάπτυξης αντίστοιχα, φαίνεται να επιβεβαιώνουν την υπόθεση της μη γραμμικότητάς της (Worner 1992). Η σημασία του να προβλέψουμε την εποχική εμφάνιση των εντόμων έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη πολλών μαθηματικών μοντέλων που περιγράφουν την ταχύτητα ανάπτυξης ως συνάρτηση της θερμοκρασίας (Wagner et al. 1984). Η αξιολόγηση των μοντέλων βασίζεται σε συγκεκριμένα κριτήρια: προσαρμογή στα δεδομένα, αριθμός και βιολογική αξία των κατάλληλων συντελεστών, αριθμός των μετρήσιμων παραμέτρων και ακρίβεια στον υπολογισμό των θερμοκρασιακών ουδών (Medeiros at al. 23, 24, Kontodimas et al. 24, Walgama and Zalucki 26). Στα περισσότερα φυσικά περιβάλλοντα η θερμοκρασία συνήθως υφίσταται κανονική ημερησία διακύμανση, που συνοδεύεται συχνά από μη κανονικές αυξομειώσεις στην τιμή της. Σε φυσικές συνθήκες, τα έντομα εκτίθενται σε ημερήσιους κύκλους θερμοκρασίας (θερμοπεριόδους), των οποίων η επίδραση στην ανάπτυξη των εντόμων μπορεί να είναι πολύ διαφορετική από την επίδραση της έκθεσής τους σε σταθερές θερμοκρασίες (Beck 1983). Είναι σύνηθες φαινόμενο η εμφάνιση αποκλίσεων μεταξύ του προβλεπόμενου από την ανάπτυξη σε σταθερές θερμοκρασίες, αναπτυξιακού χρόνου και αυτού που μετριέται κάτω από φυσικά κυμαινόμενες ή μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες με τον ίδιο μέσο όρο. Ο Ratte (1985) συνοψίζει αυτές τις μελέτες και με ένα πείραμα εξομοίωσης, όπου χρησιμοποίησε τη μη γραμμική σχέση ταχύτητας ανάπτυξης-θερμοκρασίας, έδειξε ότι η ταχύτητα ανάπτυξης σε κυμαινόμενες θερμοκρασίες θα είναι μικρότερη στις υψηλές και μεγαλύτερη στις χαμηλές θερμοκρασίες σε σχέση με τις αντίστοιχες σταθερές θερμοκρασίες (rate summing effect). Επιπλέον, δεν είναι 24

39 ξεκάθαρο το πως οι υφιστάμενες, καθώς και οι ενδεχόμενες αλλαγές του κλίματος της γης έχουν επηρεάσει ή θα επηρεάσουν τη δυναμική των πληθυσμών των εντόμων παράλληλα με τις άλλες οικολογικές διαδικασίες (Drake 25, King 25). Η υπερθέρμανση του πλανήτη λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου μπορεί να επηρεάσει τους πληθυσμούς των εντόμων με διαφορετικούς τρόπους: με αλλαγή της ταχύτητας ανάπτυξής τους, της ισορροπία της πληθυσμιακής πυκνότητάς τους, της γεωγραφικής τους κατανομής και των αλληλεπιδράσεων εντόμου-ξενιστή (Speight et al. 1999). Οι συνθήκες των μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών προσεγγίζουν πιο ρεαλιστικά τη διακύμανση που επικρατεί στη φύση, παράγοντας έτσι υψηλότερες τιμές για τις βιολογικές παραμέτρους της ανάπτυξης, σε σχέση με αυτές της άριστης σταθερής θερμοκρασίας (Welbers 1975, Behrens et al. 1983, Saffar et al. 1996, Vargas et al. 2, Davis et al. 26). Ωστόσο, άλλοι ερευνητές επισήμαναν πως οι μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες δεν προκαλούν μόνο συγκεκριμένες επιταχύνσεις αλλά και επιβραδύνσεις στην ταχύτητα ανάπτυξης και η ένταση αυτού του φαινομένου εξαρτάται από το εύρος των μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών (Eubank et al. 1973, Lamb and Gerber 1985, Petavy et al. 21). Σύμφωνα με τον Behrens και τους συνεργάτες του (1983) δεν είναι η διάρκεια της έκθεσης στις υψηλές θερμοκρασίες των μεταβαλλόμενων θερμοκρασιακών συνθηκών αποκλειστικά ο καθοριστικός παράγοντας αλλά η εναλλαγή των θερμοκρασιών αυτή καθαυτή, που περαιτέρω ενισχύει την θερμοεξαρτώμενη μεταβολή της ταχύτητας ανάπτυξης. Άλλες έρευνες δείχνουν ότι οι ημερήσιες μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες δεν έχουν καμία επίδραση στην ταχύτητα ανάπτυξης των εντόμων (Hagstrum and Leach 1973, Humpesch 1982, Liu et al. 1995). Αρκετές μελέτες έχουν διεξαχθεί για την επίδραση των σταθερών θερμοκρασιών στη διάρκεια ανάπτυξης του H. armigera εκτρεφόμενου είτε σε φυτικό ιστό είτε σε τεχνητή τροφή (Wilson et al. 1979, Qureshi et al. 1999, Jallow and Matsumura 21, Liu et al. 24) και ο Foley (1981) μελέτησε την ταχύτητα ανάπτυξης της νύμφης σε σταθερές και κυμαινόμενες θερμοκρασίες. Όμως, η ταχύτητα ανάπτυξης για κάθε στάδιο του βιολογικού κύκλου αυτού του εντόμου δεν έχει μελετηθεί σε συνθήκες μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών, παρόλο που τέτοια δεδομένα είναι απαραίτητα για να εξηγήσουμε τις διακυμάνσεις του πληθυσμού σε φυσικές συνθήκες. Ο σκοπός των πειραμάτων αυτού του κεφαλαίου ήταν να ερευνηθεί η επίδραση των σταθερών και των μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών στην ανάπτυξη και επιβίωση των ανήλικων 25

40 σταδίων του H. armigera, καθώς και η επίδραση της θερμοκρασίας στις δημογραφικές παραμέτρους (δηλαδή την επιβίωση των ενήλικων, τη μακροβιότητα, τη γονιμότητα, και τον ενδογενή ρυθμό αύξησης) σε συνθήκες εργαστηρίου. Αυτές οι πληροφορίες θα οδηγήσουν στη δημιουργία καταλληλότερων φαινολογικών μοντέλων για την αξιολόγηση των στρατηγικών καταπολέμησης του εντόμου και την ανάλυση της δυναμικής των πληθυσμών του. Επίσης, μπορούν να συνεισφέρουν σε μια καλύτερη κατανόηση της επίδρασης της αλλαγής του κλίματος στη φαινολογία του H. armigera. 2.3 Υλικά και μέθοδοι Εκτροφή του εντόμου. Η εργαστηριακή αποικία του H. armigera εγκαταστάθηκε στο εργαστήριο το Σεπτέμβριο του 23 από προνύμφες που συλλέχτηκαν από καλλιέργειες βαμβακιού στην βόρεια Ελλάδα (Ν 41, Ε 23 ). Η αποικία αναπτύχθηκε σε τεχνητή τροφή στους 25 o C και με φωτοπερίοδο 16:8 ώρες (Φ:Σ). Περισσότερες από 4 προνύμφες χρησιμοποιήθηκαν για την εγκατάσταση της αποικίας και οι απόγονοι της F 5 εργαστηριακής γενεάς χρησιμοποιήθηκαν για τα πειράματα ανάπτυξης στις διαφορετικές θερμοκρασίες. Τα συστατικά της τεχνητής τροφής που χρησιμοποιήθηκε ήταν: νερό (4L), άγαρ (16g), καλαμποκάλευρο (76g), μαγιά μπύρας (2g), φύτρο σιταριού (184g), ασκορβικό οξύ (28g), βενζοϊκό οξύ (12g), methyl p-hydroxybenzoate (9,2g), μίγμα βιταμινών για έντομα (Vanderzant s vitamin mixture for insects) (,2g) και μίγμα αλάτων (Wesson s salt mixture) (3g), και παρασκευαζόταν όπως περιγράφεται από τον Smith (1966). Οι νεο-εκκολαπτόμενες προνύμφες τοποθετούνταν σε ομάδες των 5-1 ατόμων σε πλαστικά κύπελλα χωρητικότητας 2ml και τους παρείχετο τεχνητή τροφή με την μορφή μικρών κυβικών κομματιών. Οι προνύμφες μετά και την ολοκλήρωση της τρίτης προνυμφικής ηλικίας, τοποθετούνταν ατομικά σε τρυβλία Petri διαμέτρου 9cm για να αποφευχθεί ο καννιβαλισμός. Οι προνύμφες ολοκλήρωναν την προνυμφική και νυμφική τους ανάπτυξη στα τρυβλία Petri. Με την εμφάνιση των ενήλικων, 1 ζεύγη τοποθετούνταν σε ξύλινο κλουβί διαστάσεων 3 x 3 x 3cm με 3 πλευρές από συρμάτινο πλέγμα 3-mesh και μια πλευρά από γυαλί το οποίο απομακρυνόταν κατά τη διάρκεια των περιποιήσεων. Στα ενήλικα παρεχόταν υδατικό διάλυμα ζάχαρης 1% εμποτισμένο σε βαμβάκι. Τρεις με τέσσερις χαρτοπετσέτες κρεμιόντουσαν στο εσωτερικό του κλουβιού και χρησίμευαν ως υπόστρωμα ωοτοκίας. Οι χαρτοπετσέτες αφαιρούνταν από το κλουβί καθημερινά και αντικαθιστούνταν με νέες. Οι 26

41 χαρτοπετσέτες που αφαιρούνταν από τα κλουβιά κόβονταν σε μικρότερα κομμάτια, και τα κομμάτια που έφεραν αβγά μεταφέρονταν σε τρυβλία Petri. Μετά την εκκόλαψη των αβγών, οι προνύμφες μεταφέρονταν σε κύπελλα που περιείχαν τεχνητή τροφή, όπως περιγράφεται παραπάνω Επιβίωση και ανάπτυξη των ανήλικων σταδίων. Αβγά που αποτέθηκαν την ίδια ημέρα (ηλικίας <24 h) διατηρήθηκαν σε τρυβλία Petri σε ελεγχόμενου περιβάλλοντος κλιβάνους (Precision Scientific, General Electric, Louisville, KY and GRW 1SB CMP, E. Crisagis, Athens, Greece) και εκτέθηκαν σε 11 διαφορετικές σταθερές θερμοκρασίες (12,5, 15, 17,5, 2, 25, 27,5, 3, 32,5, 35, 37,5 και 4 C) και σε πέντε μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες με θερμοκρυοφάση (T:C) 25-1 (2), 3-15 (25), 32,5-17,5 (27,5), 35-2 (3) και 35-27,5 (32,5) C (στις παρενθέσεις φαίνεται ο μέσος όρος της θερμοκρασίας). Η σχετική υγρασία ήταν >65% και η φωτοπερίοδος διατηρήθηκε σταθερή με 16:8 ώρες (Φ:Σ). Ο αριθμός των αβγών που χρησιμοποιήθηκε για κάθε μεταχείριση κυμάνθηκε από 1 έως 3 για τις περισσότερες μεταχειρίσεις, ενώ περίπου 1. αβγά χρησιμοποιήθηκαν για θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 35 C. Η εκκόλαψη των αβγών καταγραφόταν καθημερινά, ενώ στις υψηλές θερμοκρασίες η καταγραφή της εκκόλαψης γινόταν κάθε 12 ώρες. Οι νεοεκκολαπτόμενες προνύμφες από κάθε θερμοκρασιακή μεταχείριση χρησιμοποιήθηκαν για την μελέτη της ανάπτυξης στις αντίστοιχες θερμοκρασίες. Οι νεοεκολαπτόμενες, 1 ου σταδίου προνύμφες μεταφέρονταν ατομικά από τα τρυβλία Petri σε μικρά πλαστικά κύπελλα χωρητικότητας 5ml όπου και τους παρείχετο επαρκής ποσότητα τεχνητής τροφής. Μετά την ολοκλήρωση και του τρίτου προνυμφικού σταδίου οι προνύμφες μεταφέρονταν ατομικά σε τρυβλία Petri. Καθημερινά οι προνύμφες εξετάζονταν, μέχρι και την νύμφωσή τους, προκειμένου να καταγραφεί η έκδυση (η συμπλήρωση της κάθε προνυμφικής ηλικίας) και η θνησιμότητά τους. Η ολοκλήρωση της κάθε προνυμφικής ηλικίας καθοριζόταν με την παρουσία της αποβαλλόμενης κεφαλικής κάψας. Το βάρος της νύμφης καταγραφόταν την 2 η ημέρα μετά την νύμφωσή της ενώ παράλληλα γινόταν και η διάκριση του φύλου της, έπειτα από έλεγχο στο στερεοσκόπιο των τελευταίων κοιλιακών τμημάτων της. Ο αριθμός των εμφανιζόμενων ενήλικων καταγραφόταν ημερησίως Μακροβιότητα του ενηλίκου και αναπαραγωγή. Ενήλικα που αναπτύχθηκαν στις διαφορετικές θερμοκρασίες διατηρήθηκαν στις ίδιες θερμοκρασίες και προσδιορίστηκε η γονιμότητα και η μακροβιότητά τους. Ενήλικα του H. armigera (< 24 ωρών) τοποθετούνταν ανά 27

42 ζεύγος σε διαφανή πλαστικά κύπελλα, χωρητικότητας 4ml. Το άνοιγμα του κυπέλλου καλυπτόταν με τούλι και στη βάση του υπήρχε οπή διαμέτρου,5εκ. από όπου περνούσε ένα κομμάτι οδοντιατρικού βαμβακιού. Ένα δεύτερο κύπελλο που έφερε υδατικό διάλυμα ζάχαρης 1% προσαρμοζόταν κάτω από το πρώτο, με τρόπο τέτοιο ώστε διαμέσου του οδοντιατρικού βαμβακιού να παρέχεται τροφή στα ενήλικα. Καθημερινά τα ενήλικα μεταφέρονταν σε νέα κύπελλα μέχρι το τέλος της ζωής τους και καταμετρούνταν ο αριθμός των αβγών με τη βοήθεια στερεοσκοπίου. Κατεγράφησαν η περίοδος προωοτοκίας και ωοτοκίας καθώς και ο αριθμός των αποτιθέμενων αβγών. Εξαιτίας της μεγάλης θνησιμότητας που παρουσιάστηκε κατά την ανάπτυξη των προνυμφών στους 35 C και της εισόδου σε διάπαυση στους 15 C (στο στάδιο της νύμφης), ζεύγη ενήλικων (<24 ωρών) προερχόμενα από την εκτροφή (25 C), χρησιμοποιήθηκαν στα πειράματα γονιμότητας και μακροβιότητας στους 35 και 15 C, αντίστοιχα Στατιστική ανάλυση. Η επίδραση της θερμοκρασίας στη διάρκεια ανάπτυξης και στην αναπαραγωγή καθορίστηκε εφαρμόζοντας ανάλυση της παραλλακτικότητας (ANOVA). Χρησιμοποιήθηκε λογαριθμική μετατροπή log 1 (x+1) των δεδομένων για να αποφευχθεί η ετερογένεια της παραλλακτικότητας: στους πίνακες δίνονται οι μέσοι όροι πριν τη μετατροπή. Σύγκριση δύο μέσων όρων έγινε με το κριτήριο t, ενώ για τα ποσοστά χρησιμοποιήθηκε το κριτήριο χ 2 (Sokal and Rohlf 1995). Η σχέση μεταξύ θερμοκρασίας (T) και μέσης ταχύτητας ανάπτυξης (r = developmental time -1 ) του κάθε σταδίου ανάπτυξης (αβγό, προνυμφικό και νυμφικό) του βιολογικού κύκλου αλλά και για τη συνολική ανήλικη ανάπτυξη (αβγό έως και την εμφάνιση του ενηλίκου) σε συνθήκες σταθερών και μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών εκτιμήθηκε χρησιμοποιώντας το γραμμικό και μη γραμμικό μοντέλο. Γραμμικό μοντέλο. Η σχέση μεταξύ T και r καθορίστηκε χρησιμοποιώντας τη γραμμική συμμεταβολή όπου: r = a + bt. Η ελάχιστη θερμοκρασία ανάπτυξης (T o ) και οι απαιτούμενοι ημεροβαθμοί (DD) υπολογίστηκαν ως εξής: T o = -a/b και DD = 1/b, όπου a και b είναι σταθερές που υπολογίζονται εφαρμόζοντας την μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων για την ανάλυση της γραμμικής συμμεταβολής. Το γραμμικό μοντέλο εφαρμόστηκε μόνο για εκείνο το θερμοκρασιακό εύρος στο οποίο η τιμή της ταχύτητας ανάπτυξης ήταν εντός της γραμμικής σχέσης με την θερμοκρασία. Οι υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν με το στατιστικό πρόγραμμα STATISTICA (StatSoft Inc. 21). 28

43 Μη γραμμικό μοντέλο. Το μη γραμμικό εμπειρικό μοντέλο του Logan (Logan et al. 1976) όπως τροποποιήθηκε από το Lactin και τους συνεργάτες του (1995) εφαρμόστηκε για να περιγράψει τα θερμο-εξαρτώμενα όρια ανάπτυξης σε συνθήκες σταθερών και μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών για κάθε στάδιο του βιολογικού κύκλου και για το σύνολο της ανήλικης ανάπτυξης (αβγό έως και την εμφάνιση του ενηλίκου). Η εξίσωση του μοντέλου είναι η ακόλουθη: r(t) = e ρt e ρtmax - (Tmax - T) / Δ + λ, όπου r(t) είναι η μέση ταχύτητα ανάπτυξης σε θερμοκρασία T ( C). Οι εμπειρικές σταθερές, ρ (ταχύτητα αύξησης στην άριστη θερμοκρασία), T max (ανώτερο όριο ανάπτυξης), Δ (διαφορά μεταξύ άριστου και ανώτερου ορίου ανάπτυξης), και λ (η σταθερά που επιτρέπει την καμπύλη να τέμνει τον άξονα των τετμημένων και επιτρέπει τον υπολογισμό των ορίων ανάπτυξης), υπολογίστηκαν με βάση τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων του Marquardt χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα SPSS NLN, 14 (SPSS Inc. 26) Ανάλυση των παραμέτρων του πίνακα ζωής. Οι παράμετροι του πίνακα ζωής υπολογίστηκαν από τα στοιχεία της θνησιμότητας και γονιμότητας για τις διαφορετικές θερμοκρασίες όπως περιγράφονται από τον Carey (1993). Ως αναλογία φύλου για τον υπολογισμό των παραμέτρων του πίνακα ζωής λήφθηκε εκείνη που υπολογίστηκε από τον Reed (1965) (1:1 θηλυκά/αρσενικά). Υπολογίστηκαν οι ακόλουθες παράμετροι: R o = ΣLx i mx i (καθαρή αναπαραγωγική ταχύτητα), T = Σx i lx i mx i (μέση διάρκεια γενεάς), r = lnro/t (ενδογενής ταχύτητα αύξησης), λ = e r (πεπερασμένη ταχύτητα αύξησης), DT = ln2/r (χρόνος διπλασιασμού), όπου lx i είναι ο αριθμός των επιζώντων εντόμων στην αρχή της ηλικίας x i, Lx i είναι η επιβίωση σε κάθε διάστημα ηλικίας x i και mx i είναι ο αριθμός θηλυκών απογόνων ανά θηλυκό άτομο που παράγονται σε κάθε ηλικία x i. Επίσης καταγράφηκε και ο μέσος αριθμός αβγών που γεννήθηκαν από κάθε θηλυκό άτομο ηλικίας x μέχρι αυτό να φτάσει στην ηλικία x+1(gross fecundity rate, M x ). Η μέτρηση ολοκληρώθηκε με το θάνατο και του τελευταίου θηλυκού ατόμου. 2.4 Αποτελέσματα Επιβίωση και ανάπτυξη των ανήλικων σταδίων. Το έντομο H. armigera κατάφερε να συμπληρώσει την ανάπτυξή του από το αβγό μέχρι και την εμφάνιση του 29

44 ενηλίκου στο θερμοκρασιακό εύρος από 17,5 μέχρι 37,5 C στις σταθερές θερμοκρασίες, καθώς και σε όλες τις συνθήκες μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών που εξετάστηκαν (Πίνακας 1). Στη σταθερή θερμοκρασία των 37,5 C έξοδος ενηλίκου παρατηρήθηκε μόνο στο 15% των νυμφών. Στους 12,5 C, το 36% των αβγών εκκολάφτηκαν επιτυχώς αλλά οι νεο-εκκολαπτόμενες προνύμφες πέθαιναν κατά την πρώτη ή δεύτερη προνυμφική τους ηλικία. Στους 4 C δεν παρατηρήθηκε εκκόλαψη των αβγών. Στους 15 C τα έντομα μπήκαν σε διάπαυση στο στάδιο της νύμφης. Οι κατώτερες σταθερές θερμοκρασίες (17,5 και 2 C) προκάλεσαν λιγότερη θνησιμότητα σε σχέση με τις υψηλότερες σταθερές θερμοκρασίες (35 και 37,5 C). Το ποσοστό επιβίωσης για τη συνολική ανήλικη ανάπτυξη (αβγό έως και την εμφάνιση του ενηλίκου) δεν διέφερε σημαντικά μεταξύ σταθερών και αντίστοιχων μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών σε χαμηλές και μέσες θερμοκρασίες (2-27,5 C). Αντίθετα, σε υψηλότερους μέσους όρους θερμοκρασιών (3 και 32,5 C), οι μεταβαλλόμενες συνθήκες ήταν πιο ευνοϊκές για την επιβίωση του εντόμου σε σχέση με τις αντίστοιχες σταθερές (Πίνακας 1). Η επιβίωση των ανήλικων σταδίων διέφερε σημαντικά μεταξύ των θερμοκρασιακών μεταχειρίσεων (χ 2 κριτήριο, P <,5) (Πίνακας 1). Οι μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες ευνόησαν την επιβίωση στην κατώτερη και ανώτερη θερμοκρασιακή μεταχείριση (Διάγραμμα 1. β, ε και στ). Η μορφή της καμπύλης θνησιμότητας παρέμενε σχεδόν σταθερή με την ηλικία (καμπύλη τύπου II) τόσο για τις σταθερές όσο και τις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες για το θερμοκρασιακό εύρος από 17,5 έως 27,5 C (Διάγραμμα 1. α-δ). Υπό την επίδραση των σταθερών και των αντίστοιχων μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών η επιβίωση αυξήθηκε παίρνοντας την μεγαλύτερη τιμή της στους 27,5 C (Διάγραμμα 1. δ) και μειώθηκε καθώς η θερμοκρασία αυξάνονταν. Στις υψηλότερες θερμοκρασίες το σχήμα της καμπύλης επιβίωσης προοδευτικά άλλαζε σε τύπου III (Διάγραμμα 1. ε-στ). Το γεγονός αυτό δείχνει ότι, πάνω από τους 3 C, το ποσοστό επιβίωσης για το έντομο H. armigera μειώνεται, με την θνησιμότητά του να παρατηρείται κατά κύριο λόγο στα πρώτα ανήλικα στάδια (Πίνακας 1 και Διάγραμμα 1. ζ-η). Σε συνθήκες σταθερών θερμοκρασιών, η διάρκεια ανάπτυξης του H. armigera μειώθηκε με την αύξηση της θερμοκρασίας μέχρι τους 32,5 C για το στάδιο του αβγού και της προνύμφης, ενώ για το στάδιο της νύμφης, η ταχύτητα ανάπτυξης αυξήθηκε με την αύξηση της θερμοκρασίας από τους 17,5 έως τους 37,5 C (Πίνακας 2). Σε όλες τις συνθήκες των μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών, η διάρκεια των διαφόρων σταδίων του εντόμου μεταβλήθηκε 3

45 Πίνακας 1. Ποσοστό (%) επιβίωσης των ανήλικων σταδίων του H. armigera σε σταθερές και μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες Θερμ. ( C) N 1 Αβγό Προνυμφικές ηλικίες Προνυμφικό στάδιο Νυμφικό στάδιο Σύνολο 2 1η 2η 3η 4η 5η 12, , ,66 89,85 96,77 86,67 84,61 81,82 46, , ,6 94,2 98,46 96,87 87,1 92,59 72,46 86, 28, ,66 74,29 92,31 1, 1, 1, 67,14 89,36 31, ,66 93,15 97,5 96,97 98,44 96,83 8,82 83,5 45,37 27, , 97,3 1, 1, 1, 1, 95,95 92,96 56, ,33 92,13 97,56 1, 97,5 85,9 65,17 77,59 16,36 32, ,66 86,9 91,78 92,54 95,16 96,61 63,1 56,6 11, , 7,93 98,36 1, 96,67 81,3 47,67 21,95 3,96 37, ,3 82,89 8,6 85,19 93,48 83,72 26,25 14,29, ,71 97,4 96, 1, 1, 1, 92,21 87,32 36, , 91,53 92,59 98, 95,92 97,87 77,96 93,47 43, 32,5-17, ,64 92,41 9,41 1, 96,97 1, 81,1 96,88 55, ,5 98,73 1, 97,44 97,37 97,3 87,34 76,81 25, , ,55 7,11 9,16 96,36 98,11 96,15 55,17 89,58 27,92 χ 2 553,825 91,566 47,825 57,94 42,463 66, , , ,219 P,,,,,,,,, df Αρχικός αριθμός αβγών που τοποθετήθηκε σε κάθε μεταχείριση 2 Το συνολικό ποσοστό προκύπτει από τα άτομα που επιβίωσαν μέχρι την νύμφωση ως προς τον αρχικό αριθμό αβγών που τοποθετήθηκαν 3 Τα έντομα στην μεταχείριση των 15 C εισήλθαν σε διάπαυση στο στάδιο της νύμφης 31

46 Πίνακας 2. Μέση διάρκεια ανάπτυξης (ημέρες ± τ.σ.) των ανήλικων σταδίων και μέσο βάρος νύμφης (mg ± τ.σ.) του H. armigera σε σταθερές και μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες Θερμ. ( C) Αβγό Προνυμφικές ηλικίες 1η 2η 3η 4η 5η Προνυμφικό στάδιο Νυμφικό στάδιο 12,5 19,11 ±,2a ,57 ±,9b 9,31 ±,29a 1 7,87 ±,12a 8,22 ±,19a 1,41 ±,72a 19,81 ± 1,67a 68,± 2,4a ,9 ± 11,9abc 17,5 6,6 ±,4c 4,3 ±,9b 3,14 ±,7b 3,84 ±,18b 5,14 ±,24b 1,74 ±,27b 27,3,±,38b 23,81 ±,27a 57,18 ±,33a 245,6 ± 4,1cd 2 5,12 ±,2d 4,17 ±,6b 3,6 ±,6b 2,98 ±,6c 4,6 ±,1b 8,6 ±,32b 23,87±,47c 2,8 ±,25b 49,56 ±,52b 242,3 ± 4,6cd 25 3,31 ±,2f 3,27 ±,11c 1,91 ±,9de 2,3 ±,6def 2,31 ±,16de 5,18 ±,21c 15,52±,26e 12,35 ±,17d 3,77 ±,3de 31,5 ± 5,6a 27,5 2,4 ±,2i 2,56 ±,1d 1,91 ±,5d 2,3 ±,7def 3,53 ±,31c 5,6 ±,9c 13,78±,2fg 11,29 ±,1de 27,41 ±,23f 279,1 ± 4,4abc 3 2,1 ±,1j 2,22 ±,7de 1,6 ±,7ef 1,69 ±,1fg 3,3 ±,26cde 4, ±,23cd 12,58±,25g 9,7 ±,12f 23,41 ±,31g 276,1 ± 5,7abc 32,5 2,1 ±,1k 2,4 ±,4e 1,21 ±,6g 1,57 ±,7g 2,55 ±,2cde 3,37 ±,13d 1,24±,21i 8,63 ±,14f 2,91 ±,34h 288,3 ± 7,8ab 35 2,4 ±,2jk 2, ±,e 1,2 ±,2g 1,12 ±,1h 2,49 ±,29e 4,51 ±,15cd 1,36±,14i 8,56 ±,29f 21,11 ±,33h 288,7 ± 5,8ab 37,5 2,11 ±,3j 2,1 ±,7e 1,19 ±,9g 1,76 ±,15efg 3,5 ±,54cde 3,75 ±,49d 14,52±,76ef 8,33 ±,67f 22,44 ±,88gh 188,4 ± 19,5e Σύνολο 2 Βάρος νύμφης ,19 ±,2e 3,16 ±,5c 3,16 ±,1b 3,33 ±,9bc 3,3 ±,1cd 5,3 ±,37cd 22,7±,28c 15,64 ±,15c 42,43 ±,34c 38,8 ± 3,6a ,74 ±,2g 3,5 ±,4c 2,17 ±,8cd 2,21 ±,6d 2,27 ±,7cde 4,31 ±,3cd 18,74±,48d 1,85 ±,22e 32,37 ±,72d 291,2 ± 8,3ab 32,5-17,5 2,55 ±,1h 3,3 ±,1c 1,98 ±,6d 2,9 ±,8de 2,33 ±,7cde 3,72 ±,22d 15,98±,28e 11, ±,11e 29,45 ±,31e 281,1 ± 4,3abc ,57 ±,1h 2,15 ±,6e 2,48 ±,9c 2,34 ±,13d 2,78 ±,19cde 4,41 ±,19cd 14,91±,27ef 1,51 ±,13e 27,76 ±,33f 273,2 ± 4,4abc 35-27,5 2,8 ±,1jk 2,13 ±,8e 1,53 ±,7f 2,19 ±,18def 3,3 ±,32cde 4,64 ±,27cd 13,53±,36fg 8,79 ±,13f 24,43 ±,41g 259,6 ± 6,9bcd F ,953 25, ,542 19,567 4,51 58, , ,718 62,42 17,555 df 14, , , , , , , , , , 549 p,,,,,,,,,, 1 Τιμές που ακολουθούνται από το ίδιο γράμμα σε μια στήλη δεν διαφέρουν στατιστικά σημαντικά (P <,5, Tukey HSD κριτήριο) 2 Το σύνολο αντιπροσωπεύει την μέση διάρκεια ανάπτυξης των ανήλικων σταδίων από το αβγό ως και την εμφάνιση του ενηλίκου 32

47 αντίστροφα από την θερμοκρασία. Η διάρκεια της συνολικής ανήλικης ανάπτυξης (αβγό έως και την εμφάνιση του ενηλίκου) ήταν σημαντικά μεγαλύτερη στη σταθερή θερμοκρασία των 2 C και σημαντικά μικρότερη στις σταθερές θερμοκρασίες 27,5, 3, και 32,5 C σε σχέση με τις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες με τον ίδιο μέσο όρο (Πίνακας 2). Στους 25 C η διάρκεια ανάπτυξης δεν διέφερε σημαντικά μεταξύ της σταθερής και τις αντίστοιχης μεταβαλλόμενης θερμοκρασιακής μεταχείρισης. Οι νύμφες που εκτέθηκαν στους 15 C μπήκαν σε διάπαυση και έτσι δεν συμπεριελήφθησαν στις αναλύσεις. Η διάρκεια του νυμφικού σταδίου ήταν μεγαλύτερη στην σταθερή θερμοκρασία των 2 και 25 C από ότι στην μεταβαλλόμενη 25-1 και 3-15 C, αντίστοιχα, ενώ το αντίθετο παρατηρήθηκε στην μέση θερμοκρασία των 3 C. Το μεγαλύτερο μέσο νυμφικό βάρος παρατηρήθηκε στους 25 και στους 25-1 C ( 3mg), ενώ στους 37,5 C το βάρος της νύμφης ήταν λίγο παραπάνω από το ήμισυ αυτής της τιμής ( 18mg). Με εξαίρεση τους 2 C, δεν βρέθηκαν σημαντικές διαφορές στο βάρος της νύμφης μεταξύ των ατόμων που εκτράφηκαν σε σταθερές και τις αντίστοιχες μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες (Πίνακας 2) Γραμμικά και μη γραμμικά μοντέλα ταχύτητας ανάπτυξης. Η ελάχιστη θερμοκρασία ουδός και οι απαιτούμενοι ημεροβαθμοί για την ανάπτυξη των ανήλικων σταδίων του H. armigera υπολογίστηκαν με το γραμμικό μοντέλο (Πίνακας 3). Το εύρος των σταθερών θερμοκρασιών που χρησιμοποιήθηκε στην ανάλυση της γραμμικής συμμεταβολής κυμάνθηκε από τους 12,5 έως τους 3 C, τους 15 έως τους 32,5 C και τους 17,5 έως τους 32,5 C για το στάδιο του αβγού, της προνύμφης και της νύμφης, αντίστοιχα. Ενώ όλες οι μεταβαλλόμενες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις, στις οποίες εκτέθηκαν τα άτομα του H. armigera στα πειράματά μας, χρησιμοποιήθηκαν στους υπολογισμούς της γραμμικής συμμεταβολής. Υψηλότερες τιμές για τους συντελεστές συσχέτισης (R 2 ) στα ανήλικα στάδια αλλά και για το σύνολο της ανήλικης ανάπτυξης (αβγό έως και την εμφάνιση του ενηλίκου) βρέθηκαν στις σταθερές παρά στις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες με εξαίρεση το προνυμφικό στάδιο (Πίνακας 3). Οι τιμές των κατώτερων ουδών ανάπτυξης (T o ) των διαφόρων σταδίων κυμάνθηκαν από 1,17 έως 11,95 C σε συνθήκες σταθερών θερμοκρασιών και από 1,1 έως 5,5 C σε μεταβαλλόμενες συνθήκες. Η ελάχιστη θερμοκρασία ουδός (T o ) για την συνολική ανήλικη ανάπτυξη στις σταθερές και στις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες ήταν 9,6 και 2,2 C, αντίστοιχα. Χαμηλότερα αναπτυξιακά όρια υπολογίστηκαν για τα άτομα που 33

48 1,,8 (α) 17,5 C 1,,8 (β) 25-1 C 2 C,6,6,4,4,2,2,, ,,8 (γ) 3-15 C 25 C 1,,8 (δ) 32,5-17,5 C 27,5 C,6,6 Lx (επιβίωση),4,2, , 35-2 C (ε) 3 C,8,4,2, ,5 C (στ) 32,5 C,8,6,6,4,4,2,2, ,,8 (ζ) 35 C 1,,8 (η) 37,5 C,6,6,4,4,2,2,, Ημέρες Διάγραμμα 1. Συνολική επιβίωση (L x ) σε σταθερές ( ) και στις αντίστοιχες μεταβαλλόμενες ( ) θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις. Οι μεταχειρίσεις των 12,5, 15 και 4 C δεν απεικονίζονται λόγω του μικρού αριθμού τιμών. 34

49 Πίνακας 3. Παράμετροι του γραμμικού μοντέλου και τιμές του συντελεστή συσχέτισης (R²) της σχέσης της ταχύτητας ανάπτυξης των ανήλικων σταδίων του H. armigera με τη θερμοκρασία Στάδιο ανάπτυξης Θερμοκρασία Παράμετροι b (± τ.σ.) a (± τ.σ.) T o DD R² Αβγό Σταθερή,252 ±,13 -,313 ±,341 11,95 39,68,985 Μεταβαλλόμενη,174 ±,29 -,963 ±,88 5,53 57,47,92 Προνυμφικό Σταθερή,42 ±,1 -,442 ±,67 1,52 238,9,98 Μεταβαλλόμενη,24 ±,1 -,52 ±,4 2,17 416,16,988 Νυμφικό Σταθερή,52 ±,3 -,529 ±,86 1,17 192,3,984 Μεταβαλλόμενη,35 ±,6 -,37 ±,186 1,6 285,71,898 Σύνολο 1 Σταθερή,21 ±,1 -,21 ±,19 9,57 476,19,995 Μεταβαλλόμενη,13 ±,1 -,29 ±,25 2,23 769,23,985 b, κλίση; a, σταθερά; T o, θερμοκρασία ουδός ανάπτυξης; DD, αριθμός ημεροβαθμών για την συμπλήρωση ενός σταδίου ανάπτυξης 1 Το σύνολο αντιπροσωπεύει την ανάπτυξη των ανήλικων σταδίων από το αβγό ως και την εμφάνιση του ενηλίκου 35

50 εκτέθηκαν σε μεταβαλλόμενες συνθήκες συγκριτικά με αυτά στις σταθερές, ενώ το αντίθετο παρατηρήθηκε για τους απαιτούμενους ημεροβαθμούς για την ολοκλήρωση του κάθε σταδίου αλλά και για την συνολική ανήλικη ανάπτυξη (Πίνακας 3). Το μη γραμμικό μοντέλο του Lactin-2, όταν εφαρμόστηκε στις τιμές της ταχύτητας ανάπτυξης των δεδομένων μας, απέδωσε καλύτερα τη σχέση μεταξύ ταχύτητας ανάπτυξης και θερμοκρασίας σε όλο το εύρος των θερμοκρασιών που μελετήθηκαν, από ότι το γραμμικό μοντέλο (Διάγραμμα 2, Πίνακας 4). Οι παρατηρηθείσες τιμές της ταχύτητας ανάπτυξης τόσο για τις σταθερές όσο και για τις αντίστοιχες μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες συγκρίθηκαν με τις θεωρητικές τιμές που προβλέπονται από το μοντέλο του Lactin-2 για το στάδιο του αβγού, της προνύμφης, της νύμφης και το συνολικό ανήλικο στάδιο (αβγό έως και την εμφάνιση του ενηλίκου) (Διάγραμμα 2). Στο θερμοκρασιακό εύρος μεταξύ των 2 και των 32,5 C, οι αποκτηθείσες αποκρίσεις ήταν περίπου γραμμικές για όλα τα αναπτυξιακά στάδια του εντόμου. Η τιμή του συντελεστή συσχέτισης για όλα τα στάδια ανάπτυξης κυμάνθηκε μεταξύ του,9 και του,99 και με εξαίρεση το προνυμφικό στάδιο ήταν υψηλότερη για τις σταθερές από ότι για τις αντίστοιχες μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες (Πίνακας 4). Χαμηλότερες τιμές για την κάτω ουδό ανάπτυξης υπολογίστηκαν με το μη γραμμικό μοντέλο του Lactin-2 από αυτές που υπολογίστηκαν με το γραμμικό μοντέλο για τις σταθερές και τις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες, με εξαίρεση το στάδιο της προνύμφης και της νύμφης στις σταθερές θερμοκρασίες (Πίνακες 3 και 4). Η βέλτιστη θερμοκρασία ανάπτυξης για το αβγό, την προνύμφη, τη νύμφη και το συνολικό ανήλικο στάδιο (αβγό έως και την εμφάνιση του ενηλίκου) υπολογίστηκε στους 34,84, 34,22, 35,37 και 34,61 σε σταθερές, και 39,26, 39,35, 41,92 και 42,35 C σε μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες (Πίνακας 4). Πάνω από την βέλτιστη θερμοκρασία η ταχύτητα ανάπτυξης μειώθηκε. Η άνω ουδός ανάπτυξης (t max ) για κάθε ανήλικο στάδιο του εντόμου αλλά και για την συνολική ανήλικη ανάπτυξή του (αβγό έως και την εμφάνιση του ενηλίκου) υπολογίστηκε μεταξύ των 39,11 και των 43,54 C, με τις υψηλότερες τιμές να σημειώνονται στις μεταβαλλόμενες παρά στις σταθερές θερμοκρασίες (Διάγραμμα 2, Πίνακας 4). Εν τούτοις, το εύρος μεταξύ της βέλτιστης θερμοκρασίας ανάπτυξης και της ανώτερης θερμοκρασίας ουδού ήταν μεγαλύτερο στις σταθερές ( 5 C) σε σχέση με τις μεταβαλλόμενες ( 1 C) θερμοκρασίες (Πίνακας 4) Μακροβιότητα του ενηλίκου και ωοπαραγωγή. Η μέση διάρκεια ζωής των ενήλικων του H. armigera σε συνθήκες σταθερών και μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών 36

51 Πίνακας 4. Παράμετροι (± τ.σ.) του μοντέλου του Lactin (1995) και τιμές του συντελεστή συσχέτισης (R²) της σχέσης της ταχύτητας ανάπτυξης των ανήλικων σταδίων του H. armigera με τη θερμοκρασία Στάδιο ανάπτυξης Θερμοκρασία Παράμετροι ρ T max Δ λ R² t min t opt t max Αβγό Σταθερή,165 ±,7 42,24 ±,299 2,53 ±,271-1,196 ±,271,987 1,58 34,84 39,99 Μεταβαλλόμενη,125 ±,28 4,839 ±,,2781 ±, -1,295 ±,118,916 2,33 39,26 4,56 Προνυμφικό Σταθερή,42 ±,3 43,1521 ± 2,1172 1,8197 ±,798-1,48 ±,68,983 11,17 34,22 39,11 Μεταβαλλόμενη,22 ±,3 41,89 ±,65,341 ±, -1,34 ±,2,989 1,55 39,35 4,95 Νυμφικό Σταθερή,53 ±,4 43,3886 ±,7293 1,6854 ±,3733-1,674 ±,17,974 12,31 35,37 4, Μεταβαλλόμενη,32 ±,1 44,2448 ±,,349 ±, -1, ±,31,897 1,1 41,92 43,54 Σύνολο 1 Σταθερή,2 ±,1 45,164 ± 2,243 1,8842 ±,5243-1,197 ±,28,994 9,42 34,61 39,81 Μεταβαλλόμενη,12 ±, 43,2127 ±,43,957 ±, -1,23 ±,1,985 1,85 42,35 42,92 ρ= ταχύτητα αύξησης στην άριστη θερμοκρασία, T max =θανατηφόρος θερμοκρασία, Δ= διαφορά μεταξύ άριστου και ανώτερου ορίου ανάπτυξης, λ= σταθερά που επιτρέπει την καμπύλη να τέμνει τον άξονα των τετμημένων και επιτρέπει τον υπολογισμό των ορίων ανάπτυξης, (t min, t opt, και t max) = κατώτερο, βέλτιστο, και ανώτερο αναπτυξιακό όριο σε C 1 Το σύνολο αντιπροσωπεύει την ανάπτυξη των ανήλικων σταδίων από το αβγό ως και την εμφάνιση του ενηλίκου 37

52 ,8,7,6,5,4,3,2,1 Σταθερές C Μεταβαλλόμενες C (προβλεπόμενη) Σταθερές C (παρατηρηθείσα) Μεταβαλλόμενες C (παρατηρηθείσα) Αβγό, ,12,1 Προνύμφη,8 Ταχύτητα ανάπτυξης (1/d),6,4,2, ,16,14,12,1,8,6 Νύμφη,4,2, ,6,5 Σύνολο,4,3,2,1, Θερμοκρασία ( C) Διάγραμμα 2. Ταχύτητα ανάπτυξης (1/d) του σταδίου του αβγού, της προνύμφης, της νύμφης και της συνολικής ανήλικης ανάπτυξης (αβγό έως και την εμφάνιση του ενηλίκου) του H. armigera σε σταθερές ( ) και μεταβαλλόμενες ( ) θερμοκρασίες. 38

53 κυμάνθηκε από 7,65 σε 34,4 ημέρες, στην υψηλότερη και στη χαμηλότερη θερμοκρασία, αντίστοιχα (Πίνακας 5). Η μακροβιότητα και των δύο φύλων δεν διέφερε σημαντικά μεταξύ σταθερών και μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών με τον ίδιο μέσο όρο, με εξαίρεση την μεταχείριση των 35-27,5 C όπου η μέση διάρκεια ζωής των θηλυκών ήταν σημαντικά μικρότερη από αυτή της αντίστοιχης σταθερής θερμοκρασίας (32,5 C) (Πίνακας 5). Εντούτοις, οι σταθερές και οι αντίστοιχες μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες, είχαν διαφορετική επίδραση στη μέση διάρκεια ζωής των ενήλικων. Η μέση διάρκεια ζωής των αρσενικών ήταν μεγαλύτερη στις σταθερές και μικρότερη στις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες σε σχέση με εκείνη των θηλυκών ατόμων. Η γονιμότητα επηρεάστηκε σημαντικά από τη θερμοκρασία στις σταθερές αλλά όχι στις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες, εκτός από την θερμοκρασιακή μεταχείριση 35-27,5 C (Πίνακας 5). Όμως, πρέπει να αναφερθεί ότι η γονιμότητα σε συνθήκες μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών ήταν, στις περισσότερες περιπτώσεις, υψηλότερη σε σχέση με τις αντίστοιχες σταθερές θερμοκρασίες, παρόλο που οι διαφορές δεν ήταν σημαντικές (Πίνακας 5). Η διάρκεια της περιόδου προωοτοκίας του H. armigera επίσης επηρεάστηκε από τη θερμοκρασία. Ήταν μεγαλύτερη στους 15 C και μικρότερη στους 35-2 C. Ο αριθμός των αβγών που αποτίθεντο ανά θηλυκό ανά ημέρα (M x ) ήταν παρόμοιος στους 25 και 27,5 C, τόσο στις σταθερές όσο και στις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες (Διάγραμμα 3. δ και ε). Ωστόσο, στο μέσο όρο 2, 3 και 32,5 C, τα θηλυκά απέθεσαν περισσότερα αβγά στις μεταβαλλόμενες σε σχέση με τις σταθερές θερμοκρασίες. Το M x μειώθηκε στις χαμηλές και υψηλές σταθερές θερμοκρασίες (Διάγραμμα 3) Παράμετροι του πίνακα ζωής. Οι υπολογιζόμενες παράμετροι του πίνακα ζωής για το H. armigera τόσο για τις σταθερές όσο και για τις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες που μελετήθηκαν παρουσιάζονται στον Πίνακα 6. Η ενδογενής (r) και η πεπερασμένη (λ) ταχύτητα αύξησης παρουσίασαν την υψηλότερη τιμή τους τόσο για τις σταθερές όσο και για τις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες στους 27,5 C. Η υψηλότερη καθαρή αναπαραγωγική ταχύτητα παρατηρήθηκε στους 25 C και στους 32,5-17,5 C. Η αύξηση της θερμοκρασίας κατέληξε σε μικρότερη μέση διάρκεια γενεάς τόσο για τις σταθερές όσο και για τις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες. Ο μεγαλύτερος χρόνος διπλασιασμού του πληθυσμού παρατηρήθηκε στη μεταβαλλόμενη θερμοκρασία 25-1 C καθώς και στη σταθερή θερμοκρασία 17,5 C. Οι παράμετροι του πίνακα ζωής του of H. armigera ήταν πιο ευνοϊκές στις μεταβαλλόμενες 39

54 Πίνακας 5. Μέση διάρκεια ζωής (ημέρες ± τ.σ.), συνολική και ημερήσια ωοπαραγωγή (αβγά ± τ.σ.) και βιολογικές παράμετροι του H. armigera σε σταθερές και μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες Θερμ. Μακροβιότητα (ημ.) Γονιμότητα Αβγά/ημέρα/ Περίοδος Περίοδος ( C) (Αβγά / ) θηλυκό προωοτοκίας ωοτοκίας (ημ.) (ημ.) ,4 ± 7,28d 1 A 25,2 ± 3,26dA 2 11,9 ± 36,76bc 4,4 ±,41e 9,6 ± 1,61a 13,5 ± 2,27abc 17,5 26, ± 3,42cdA 16,55 ± 1,91cdB 39,15 ± 6,95bc 18,4 ± 1,7cde 4,74 ±,34b 12,11 ± 1,78abc 2 23,68 ± 2,5cdA 2,47 ± 2,88cdA 433,93 ± 127,37abc 21,2 ± 2,31cde 3, ±,34bc 12,85 ± 2,2abc 25 23,11 ± 2,7bcdA 2,44 ± 2,17cdA 17,69 ± 25,73a 49,31 ± 4,62a 1,57 ±,17cd 14,5 ± 2,1ab 27,5 21,6 ± 1,29bcdA 17,53 ± 1,46cdA 794,79 ± 13,24ab 43,52 ± 3,14ab 1,95 ±,19cd 13,16 ± 1,25abc 3 19,52 ± 1,3bcdA 16,75 ± 1,25cdA 695,8 ± 125,47abc 41,29 ± 3,43ab 1,22 ±,21cd 11,33 ± 1,19abc 32,5 13,54 ± 2,21abA 6,91 ± 1,98aB 14,9 ± 47,54bc 2,1 ± 3,43cde 1,71 ±,94cd 6,86 ± 2,1bc ,75 ± 1,24aA 7,65 ±,78abA 92,15 ± 28,21c 12,25 ± 1,98de 2, ±,37cd 4,71 ±,7c ,95 ± 2,13abcA 19,76 ± 2,83cdA 659,44 ± 165,69abc 33,51 ± 3,51abc 2,21 ±,19cd 15,83 ± 2,65ab ,54 ±1,86abcdA 22,21 ± 2,43cdA 93,5 ± 175,2a 42,2 ± 3,64ab 1,36 ±,13cd 17,86 ± 2,6a 32,5-17,5 16,58 ± 2,2abcA 19,29 ± 1,59cdA 915,48 ± 147,33a 47,85 ± 4,35a,8 ±,12d 13,75 ± 1,1abc ,69 ± 2,9bcdA 18,76 ± 1,39cdA 968,9 ± 178,9a 51,64 ± 4,51a,61 ±,14d 14,6 ± 1,35ab 35-27,5 14,12 ± 1,7abcA 14,11 ± 1,73bcA 369,44 ± 12,2bc 26,18 ± 2,15bcd,91 ±,25d 15, ± 1,68ab F 5,765 7,79 5,336 2,763 29,55 3,274 df 12, , 22 12, 22 12, 22 12, 22 12, 22 P,,,,,, 1 Τιμές που ακολουθούνται από το ίδιο γράμμα σε μια στήλη δεν διαφέρουν στατιστικά σημαντικά (P <,5, Tukey HSD κριτήριο) 2 Τιμές μεταξύ των δύο φύλων σε κάθε θερμοκρασία που ακολουθούνται από το ίδιο γράμμα δεν διαφέρουν σημαντικά (P <,5, t-test) 3 Τα ενήλικα εκτράφηκαν στους 25 C 4

55 Mx (Αβγά/θηλυκό/ημέρα) (α) (γ) (ε) 32,5-17,5 C 27,5 C (ζ) 25-1 C 2 C 15 C C 32.5 C (β) 17,5 C (δ) 3-15 C 25 C (στ) 35-2 C 3 C (η) 35 C Ημέρες Διάγραμμα 3. Αριθμός αβγών ανά θηλυκό ανά ημέρα (M X ) σε σταθερές ( ) και σε αντίστοιχες μεταβαλλόμενες ( ) θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις. Οι τιμές για τους 15 και στους 35 C είναι από ενήλικα που προέρχονται από την εργαστηριακή εκτροφή που διατηρείται στους 25 C. 41

56 θερμοκρασίες σε σύγκριση με τις αντίστοιχες σταθερές στα ανώτερα και κατώτερα θερμοκρασιακά όρια. 2.5 Συζήτηση Στην παρούσα μελέτη παρουσιάζεται μια συγκριτική ανάλυση της επιβίωσης και της ταχύτητας ανάπτυξης για όλα τα στάδια του βιολογικού κύκλου του H. armigera όταν αυτό εκτρέφεται σε συνθήκες σταθερών και μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών. Στις υψηλές μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες (35-2 και 35-27,5 C) αυξήθηκε το συνολικό ποσοστό επιβίωσης σε σχέση με τις αντίστοιχες σταθερές (3 και 32,5 C). Για ένα μεγάλο εύρος σταθερών θερμοκρασιών, από 15 έως 27,5 C, η συνολική επιβίωση είναι σταθερή και προφανώς δεν επηρεάζεται από τη θερμοκρασία. Κάτω από τους 15 C, η επιβίωση μειώθηκε γρήγορα παίρνοντας μηδενική τιμή στους 12,5 C. Στις υψηλότερες θερμοκρασίες, πάνω από τους 28 C, η επιβίωση επίσης μειώθηκε γρήγορα και μηδενίστηκε στους 4 C. Ο Dhileepan και οι συνεργάτες του (25) βρήκαν ότι η επιβίωση του Aconophora comppressa (Walker) (Hemiptera: Membracidae) σε μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες ήταν υψηλότερη σε σχέση με τις σταθερές, αλλά η γενική τάση του χαμηλότερου ρυθμού επιβίωσης σε υψηλές θερμοκρασίες ήταν παρόμοια με αυτή που βρήκαμε στη παρούσα μελέτη για το H. armigera. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι το H. armigera, όταν εκτρέφεται σε σταθερές θερμοκρασίες, δεν μπορεί να αναπτυχθεί από το αβγό μέχρι την έξοδο του ενηλίκου (ικανού για απόθεση αβγών) έξω από το θερμοκρασιακό εύρος των 17,5 έως 32,5 C. Παρόλα αυτά, οι μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες επέτρεψαν στο H. armigera να συμπληρώσει τον βιολογικό του κύκλο σε ένα μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασιών, από τους 1 έως τους 35 C. Υπολογισμοί από τους Richards και Suanraksa (1962) έδειξαν ότι η κατανάλωση ενέργειας για την εμβρυϊκή ανάπτυξη στις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες ήταν μικρότερη από αυτή που χρειαζόταν στις αντίστοιχες σταθερές θερμοκρασίες. Έδειξαν επίσης ότι τα αποθέματα ενέργειας ήταν επαρκή για αξιόλογες περιόδους κάτω από το κατώτερο θερμοκρασιακό όριο των σταθερών, με την προϋπόθεση ότι αρκετός χρόνος θα ξοδευόταν σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες. Ο Howe (1967) βρήκε ότι έξω από τα θερμοκρασιακά όρια επιβίωσης, η επίδραση της θερμοκρασίας στην ανάπτυξη και την επιβίωση σχετίζεται με το χρόνο έκθεσης. Ο Bursell (1964) ισχυρίζεται ότι μια διαδικασία «φυσιολογικού εγκλιματισμού» μπορεί να λαμβάνει χώρα όταν τα έντομα εκτίθενται σε υποθανατηφόρες θερμοκρασίες πριν να εκτεθούν στις κρίσιμες υψηλές ή χαμηλές 42

57 Πίνακας 6. Παράμετροι του πίνακα ζωής του H. armigera σε σταθερές και μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες Παράμετροι Καθαρή αναπαραγωγική ταχύτητα ( Ro) Θερμοκρασία ( C) Σταθερή Μεταβαλλόμενη 17, ,5 3 32, ,5-17, ,5 48,58 56,2 23,14 185,93 63,13 1,54 9,37 91,4 122,78 17,7 8,9 44,17 Μέση διάρκεια γενεάς (T) 64,6 6,11 4,56 35,31 32,17 32,28 27,53 53,1 41,4 36,96 37,17 32,99 Ενδογενής ταχύτητα αύξησης (r) Πεπερασμένη ταχύτητα αύξησης (λ),6,7,13,15,13,7,8,9,12,14,12,12 1,6 1,7 1,14 1,16 1,14 1,8 1,8 1,9 1,12 1,15 1,13 1,12 Χρόνος διπλασιασμού (DT) 11,44 1,36 5,29 4,69 5,38 9,51 8,53 8,15 5,91 4,99 5,88 6,4 43

58 θερμοκρασίες. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει στα έντομα να επιβιώνουν σε κρίσιμες θερμοκρασίες. Η αθροιστική επίδραση αυτής της διαδικασίας, ειδικά σε περιοχές με εύκρατο κλίμα σαν το δικό μας, μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση των ορίων ανάπτυξης (κατώτερης ή/και ανώτερης ουδού ανάπτυξης) κατά έναν ή και περισσότερους βαθμούς. Ως επί το πλείστον η παραπάνω θεώρηση πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κάθε φορά που δεδομένα από εργαστηριακά πειράματα ανάπτυξης εντόμων εφαρμόζονται σε συνθήκες υπαίθρου. Έχει συχνά παρατηρηθεί ότι τα έντομα αναπτύσσονται πιο γρήγορα σε συνθήκες μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών σε σχέση με τις αντίστοιχες σταθερές θερμοκρασίες όταν η μέγιστη και η ελάχιστη τιμή της μεταβαλλόμενης θερμοκρασίας βρίσκεται εντός του εύρους των θερμοκρασιακών ορίων ανάπτυξης για τον οργανισμό (Hagstrum and Hagstrum 197). Ο Foley (1981) παρατήρησε ότι η ανάπτυξη του νυμφικού σταδίου του H. armigera ήταν γρηγορότερη σε κυμαινόμενες θερμοκρασίες με μέσο όρο 24 C σε σχέση με την αντίστοιχη σταθερή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων μας, δείχνουν ότι η διάρκεια της συνολικής ανήλικης ανάπτυξης (από την εκκόλαψη του αβγού έως την εμφάνιση του ενηλίκου) του H. armigera σε σταθερές θερμοκρασίες τείνει να είναι μικρότερη πάνω από τους 25 C και μεγαλύτερη κάτω από αυτή τη θερμοκρασία, σε σχέση με τις αντίστοιχες μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες με τους ίδιους μέσους όρους. Κατά τον ίδιο τρόπο, άλλοι συγγραφείς (Behrens et al. 1983, Lamb and Gerber 1985, Roltsch et al. 199, Hagstrum and Milliken 1991, Petavy et al. 21, Fantinou et al. 23) με τα πειραματικά τους δεδομένα έχουν επιβεβαιώσει αυτήν την επιτάχυνση στην ταχύτητα ανάπτυξης στις χαμηλές και στις ενδιάμεσες κυμαινόμενες θερμοκρασίες συγκριτικά με τις αντίστοιχες σταθερές. Αυτές οι διαφορές στην διάρκεια ανάπτυξης έχουν επίσης την τάση να αυξάνονται με το εύρος των κυμαινόμενων θερμοκρασιών. Η επιτάχυνση της ανάπτυξης που παρατηρείται σε συνθήκες κυμαινομένων θερμοκρασιών στην ζώνη πέρα από την κατώτερη ουδό ανάπτυξης οφείλεται πιθανότατα στο γεγονός ότι διαφορετικά συστατικά (για παράδειγμα ένζυμα) της διαδικασίας ανάπτυξης των οργανισμών έχουν διαφορετικούς θερμοκρασιακούς συντελεστές (Rock 1985). Ένα θερμοπεριοδικό σύστημα ανάπτυξης (μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες) μπορεί να ικανοποιεί όλες τις περιοριστικές συνθήκες ενώ αντίθετα μια σχετικά χαμηλή σταθερή θερμοκρασία, όχι (Sharpe and DeMichele 1977, Beck 1983b). Ένα άλλο αντικείμενο για μελέτη που αφορά στην επιτάχυνση της ανάπτυξης, είναι η συσσώρευση των θερμικών μονάδων όταν η κρυόφαση της θερμοπεριόδου είναι κάτω από το όριο 44

59 ανάπτυξης, συγκρινόμενη με τις θερμικές μονάδες που συσσωρεύονται σε χαμηλές σταθερές θερμοκρασίες (Yeargan 198). Αποτελέσματα και δεδομένα που λαμβάνονται από πειράματα που διεξάγονται με σταθερές θερμοκρασίες στο εργαστήριο συχνά δεν είναι εφαρμόσιμα απευθείας στον αγρό (Lamb 1961) σε ένα περιβάλλον δηλαδή όπου οι οργανισμοί υφίστανται τις ημερήσιες μεταβολές της θερμοκρασίας. Οι κυμαινόμενες θερμοκρασίες είναι φυσιολογικές για πολλά είδη τα οποία εμφανίζουν διαφορετικές ικανότητες στο να αντέχουν σταθερές θερμοκρασίες δεδομένου ότι τα θερμοκρασιακά βέλτιστα (thermal optimum) στις κυμαινόμενες θερμοκρασίες μπορεί να διαφέρουν από αυτά των αντίστοιχων σταθερών (Cloudsley-Thompson 1953). Επιπλέον, πειράματα σε σταθερές θερμοκρασίες υποεκτιμούν τις ουδούς ανάπτυξης (κατώτερης ή/και ανώτερης) ενώ αντίστοιχα πειράματα με κυμαινόμενες θερμοκρασίες διευρύνουν τα όρια αυτά (Messenger 1964). Όταν η θερμοκρασία εκτείνεται πέραν των βέλτιστων συνθηκών ανάπτυξης των οργανισμών, τα μοντέλα των ημεροβαθμών (degree-day models ) δεν μπορούν να εφαρμοστούν και πρακτικά είναι ακατάλληλα για την πρόβλεψη της ανάπτυξης των εντόμων (Davis et al. 26). Αντίστοιχα, στα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας, το πρότυπο ανάπτυξης που απορρέει από την ανάπτυξη των ανήλικων σταδίων του H. armigera στις σταθερές θερμοκρασίες απέτυχε να προβλέψει της ανάπτυξή τους στις αντίστοιχες μεταβαλλόμενες. Κατώτερα όρια ανάπτυξης υπολογίστηκαν όταν τα άτομα του H. armigera εκτέθηκαν στις μεταβαλλόμενες συγκριτικά με τις σταθερές θερμοκρασίες, τόσο με το γραμμικό όσο και με το μη γραμμικό μοντέλο του Lactin-2 (Πίνακες 4 και 5). Η απόκριση των εντόμων στις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες, είτε γραμμική είτε μη γραμμική είναι αυτή, μπορεί να ερμηνεύσει τη μετατόπιση των ουδών ανάπτυξης που παρατηρούνται συχνά κατά την ανάπτυξη των εντόμων. Για παράδειγμα, ο Behrens και οι συνεργάτες του (1983) βρήκαν ότι οι μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες με εύρος διακύμανσης 12 C μείωσαν το κατώτερο όριο ανάπτυξης του εμβρυϊκού σταδίου του εντόμου Gryllus bimaculatus (De Geer) (Orthoptera: Gryllidae) από τους 16,6 C στις σταθερές θερμοκρασίες, στους 11,8 C. Ομοίως, η Fantinou και οι συνεργάτες (23) υπολόγισαν κατώτερα όρια ανάπτυξης για τα διάφορα στάδια του Sesamia nonagrioides (Lefebvre) (Lepidoptera: Noctuidae), όταν άτομα του είδους εκτέθηκαν σε μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες (εύρος κάτω ουδού: από 6,2 έως 7,2 C) από ότι όταν αυτά εκτέθηκαν στις αντίστοιχες σταθερές θερμοκρασίες (εύρος κάτω ουδού: από 8,9 έως 1,8 C). Ο Worner (1992) πρότεινε ότι 45

60 τα διαφορετικά αποτελέσματα μεταξύ της παρατηρηθείσας ανάπτυξης και της προβλεπόμενης από το μοντέλο μπορεί να οφείλονται σε ένα ανεπαρκές μοντέλο, σε έναν άγνωστο φυσιολογικό μηχανισμό, ή και στα δύο. Τα δεδομένα της μελέτης ταιριάζουν πολύ καλά στο γραμμικό και το μη γραμμικό μοντέλο του Lactin-2 όπως φαίνεται και από τις υψηλές τιμές του συντελεστή συσχέτισης R 2, τόσο σε σταθερές όσο και σε μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες. Οι υπολογισθείσες τιμές της παραμέτρου λ για όλες τις περιπτώσεις ήταν <, που δείχνει ότι τα θερμοκρασιακά όρια ανάπτυξης μπορούν να υπολογιστούν από το μη γραμμικό μοντέλο του Lactin-2 (Lactin et al. 1995). Οι τιμές της κάτω ουδού ανάπτυξης για το αβγό, την προνύμφη και το συνολική ανήλικη ανάπτυξη που υπολογίστηκαν από το μοντέλο του Lactin-2 ήταν παρόμοιες με αυτές που υπολογίστηκαν με το γραμμικό μοντέλο. Ωστόσο ο υπολογισμός της κατώτερης ουδού ανάπτυξης για το στάδιο της νύμφης ήταν διαφορετικός για τα δύο μοντέλα. Ο Roltsch και οι συνεργάτες (199) ισχυρίζονται ότι το σφάλμα που εμπλέκεται στα μη γραμμικά θερμο-εξαρτώμενα μοντέλα, μπορεί να σχετίζεται με την βασική υπόθεση (critical assumption) ότι τα ενζυμικά συστήματα ανταποκρίνονται σχεδόν ακαριαία στις αλλαγές της θερμοκρασίας. Τα υπολογιζόμενα ανώτερα όρια ανάπτυξης (lethal thresholds) είναι κοντά στις υψηλές θερμοκρασίες που δοκιμάστηκαν στα πειράματά μας και στις οποίες παρατηρήθηκαν υψηλά ποσοστά θνησιμότητας. Η κατώτερη ουδός ανάπτυξης που υπολογίσαμε για το προνυμφικό στάδιο με το γραμμικό μοντέλο ( 11 C) ήταν ίδια με αυτές που αναφέρθηκαν από πολλούς άλλους ερευνητές (Twine 1978, Qureshi et al. 1999, Jallow and Matsumura 21, Bartekova and Praslicka 26) σε εργαστηριακά πειράματα με διάφορες φυλές του H. armigera που εκτράφηκαν σε τεχνητή τροφή ή φυτικά υλικά. Ο Kay (1981), μελετώντας την ταχύτητα ανάπτυξης του σταδίου του αβγού του H. armigera σε διαφορετικές σταθερές θερμοκρασίες (εύρος θερμοκρασιών: από 8, έως 39,4 C), βρήκε τους 11,7 C ως το κατώτερο θερμοκρασιακό όριο ανάπτυξης, το οποίο είναι ίδιο με αυτό που βρέθηκε στην παρούσα μελέτη (11,9 C). Ωστόσο, οι Bartekova και Praslicka (26) στην Σλοβακία υπολόγισαν τους 14,8 C ως την κάτω ουδό ανάπτυξης των αβγών, σαφώς υψηλότερα από τις υπόλοιπες μελέτες. Σε μια άλλη έρευνα που πραγματοποιήθηκε στην Αυστραλία και στην οποία μελετήθηκε η επίδραση των σταθερών θερμοκρασιών στην ανάπτυξη του H. armigera, ο Foley (1981) ανέφερε υψηλότερα όρια ανάπτυξης (14,8 C) για της μη διαπαύουσες νύμφες και μια θερμική σταθερά 16 ημεροβαθμών (degree-days), η οποία είναι σημαντικά μικρότερη από τους 2 και τους 211 ημεροβαθμούς που 46

61 καθορίστηκαν από τον Wilson και τους συνεργάτες του (1979), και τον Twine (1978), αντίστοιχα, αλλά και από τους 192 ημεροβαθμούς της παρούσας μελέτης. Επίσης, υψηλότερα όρια ανάπτυξης για το νυμφικό στάδιο έχουν αναφερθεί για πληθυσμούς του εντόμου από την Κίνα και την Αυστραλία ( 14 C) (Qureshi et al. 1999, Jallow and Matsumura 21) συγκριτικά με πληθυσμούς από την Ελλάδα (1,17 C) και την Σλοβακία (8,2 C) (Bartekova and Praslicka 26). Οι διαφορές των αποτελεσμάτων μεταξύ των πειραμάτων αυτού του κεφαλαίου της διατριβής με αυτά των άλλων ερευνητών μπορούν αποδοθούν στην διαφορετική προέλευση του εντόμου H. armigera π.χ. φυλή, ξενιστής, γεωγραφική περιοχή, όπως επίσης και σε διαφορετικές πειραματικές συνθήκες π.χ. τεχνικές εκτροφής. Πληθυσμοί από διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές μπορεί να είναι ανόμοιοι σε διάφορες πλευρές της αναπαραγωγικής και εξελικτικής τους ιστορίας (Vargas and Carey 1989, Papadopoulos et al. 22). Η γονιμότητα και η μακροβιότητα των ενήλικων των ειδών του γένους Heliothis spp. επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, την υγρασία και τη θρεπτική κατάσταση της προνύμφης και του ενηλίκου (Liu at al. 24, Nadgauda and Pitre 1983, Adjei-Maafo and Wilson 1983). Επίσης, ο Zhou και συνεργάτες (2) βρήκαν ότι οι συνθήκες θερμοκρασίας και φωτοπεριόδου κατά τη διάρκεια της προνυμφικής και νυμφικής ανάπτυξης επηρεάζουν σημαντικά τη φυσιολογία της αναπαραγωγής του ενηλίκου του H. armigera. Η ικανότητα του H. armigera να παράγει αβγά, όπως αυτή μετριέται από τη μέση συνολική γονιμότητα των ενήλικων, απεικονίζει ένα μοτίβο αντίδρασης όμοιο με αυτό άλλων μελετών με είδη του γένους Heliothis σε σταθερές θερμοκρασίες στις οποίες η παρατεταμένη έκθεση των ανήλικων σταδίων σε θερμοκρασίες πάνω από τους 35 C είχε ως αποτέλεσμα την μείωση της επιβίωσης και της γονιμότητας των ενήλικων καθώς και της εκκόλαψης των αβγών (Twine 1978, Henneberry and Butler 1986). Στα αποτελέσματά μας, τα θηλυκά του H. armigera απέθεσαν περισσότερα αβγά όταν τα ανήλικα στάδιά τους εκτέθηκαν σε μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες με μέσο όρο μεταξύ 2 και 32,5 C, σε σχέση με αυτά που υπεβλήθησαν ακόμη και στις ευνοϊκότερες σταθερές θερμοκρασιακές συνθήκες, με εξαίρεση τους 25 C. Η βέλτιστη θερμοκρασία, από πλευράς γονιμότητας, ήταν προφανώς οι 25 C. Παρόλα αυτά, η περίοδος προωοτοκίας καθώς και οι άλλοι παράμετροι της αναπαραγωγής στις συνθήκες των μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών που χρησιμοποιήσαμε στα πειράματα αυτού του κεφαλαίου ήταν πιο ευνοϊκές σε σχέση με αυτές των αντίστοιχων σταθερών (Πίνακας 5). Παρομοίως, ο Davis και συνεργάτες (26) βρήκαν ότι το Myzus persicae (Sulzer) (Hemiptera: Aphididae) αναπτύσσεται γρηγορότερα και έχει υψηλότερη γονιμότητα σε 47

62 κυμαινόμενες θερμοκρασιακές συνθήκες. Η διακύμανση μεταξύ των υψηλών και χαμηλών θερμοκρασιών μπορεί να παρέχει το χρόνο αποκατάστασης ή να επιτρέψει τις προσαρμογές εκείνες που οδηγούν στην υψηλότερη επιβίωση και γονιμότητα των εντόμων στις ακραίες θερμές ή ψυχρές σταθερές συνθήκες θερμοκρασίας (Vargas et al. 2, Fantinou et al. 23, Davis et al. 26). Στα πειράματά μας, καθώς η θερμοκρασία αυξανόταν, η διάρκεια ζωής των ενήλικων βαθμιαία μειώνονταν, φθάνοντας την κατώτερη τιμή της στην υψηλότερη σταθερή θερμοκρασία που εξετάστηκε. Ακόμη, η διάρκεια ζωής των ενήλικων έτεινε να είναι ανεξάρτητη από τον τρόπο εναλλαγής των μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών (εύρος θερμοκρυοφάσης) στις οποίες εκτέθηκαν τα ανήλικα στάδια του H. armigera (Πίνακας 5). Η ενδογενής ταχύτητα αύξησης του πληθυσμού, που υπολογίζεται από τα δεδομένα του πίνακα ζωής, είναι ένας καλός βιοκλιματικός δείκτης, με την έννοια ότι αντανακλά τη συνδυασμένη επίδραση της θερμοκρασίας στην ανάπτυξη, στην αναπαραγωγή και στα χαρακτηριστικά επιβίωσης ενός πληθυσμού (Messenger 1964). Η ανάπτυξη σε μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερες τιμές για την ενδογενή ταχύτητα αύξησης (r-value) σε σχέση με τις αντίστοιχες σταθερές θερμοκρασίες, εξαιτίας της μικρότερης μέσης διάρκειας γενεάς (mean generation time) καθώς επίσης και της μεγαλύτερης ικανότητας αναπαραγωγής (Kieckhefer and Elliott 1989). Στα αποτελέσματά μας ο παραπάνω δείκτης είναι θετικός τόσο για τις σταθερές (,15) όσο και για τις αντίστοιχες μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες (,14), κάτι που σημαίνει ότι πληθυσμοί του H. armigera αναμένεται να υπάρχουν ή και να αυξάνονται αριθμητικά μεταξύ των 17,5 και 35 C, παίρνοντας την υψηλότερη τιμή του στους 27,5 C (Πίνακας 6). Αυτή η υψηλότερη τιμή για την ενδογενή ταχύτητα αύξησης μπορεί να αποδοθεί στην σημαντικά υψηλότερη τιμή της καθαρής αναπαραγωγικής ταχύτητας ανά θηλυκό (R o =17.7). Επιπλέον, ο Kersting και οι συνεργάτες (1999) παρατήρησαν ότι, όταν το Aphis gossypii Glover (Hemiptera: Aphididae), αναπτύχθηκε στους 3 C, παρουσίασε την υψηλότερη τιμή για τον συντελεστή r μεταξύ όλων των άλλων θερμοκρασιών που εξετάστηκαν, αλλά δεν διέφερε σημαντικά από αυτήν της μεταβαλλόμενης θερμοκρασίας των 25-3 C. Αντίθετα, ο Vargas και οι συνεργάτες (2) για τρία είδη μυγών των φρούτων (Diptera: Tephritidae) της Χαβάης, βρήκαν υψηλότερη τιμή της ενδογενούς ταχύτητας αύξησης στην μεταβαλλόμενη θερμοκρασία των C, απ' ότι στην αντίστοιχη σταθερή της (24 C). Από την παρούσα μελέτη προκύπτει ότι οι δημογραφικές παράμετροι του H. armigera διαφέρουν όταν το έντομο αναπτύσσεται σε σταθερές και μεταβαλλόμενες 48

63 συνθήκες. Επιπλέον, τέτοιες μεταβαλλόμενες συνθήκες επιτρέπουν στο H. armigera να συμπληρώσει τον βιολογικό του κύκλο σε ένα πιο ευρύ φάσμα θερμοκρασιών από ότι συμβαίνει σε σταθερές θερμοκρασιακές συνθήκες. Γενικά, τέτοια αποτελέσματα είναι αρκετά σημαντικά όταν γίνονται προσπάθειες να αξιολογηθεί η γεωγραφική κατανομή ή η ανάπτυξη, η αναπαραγωγή και η μακροβιότητα ενός είδους στον αγρό. Παρόλα αυτά, η επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων, που βασίζονται σε σταθερές ή/και μεταβαλλόμενες συνθήκες στο εργαστήριο, πρέπει να γίνεται με πειράματα αγρού. 49

64 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Adjei-Maafo, I. K., and L. T. Wilson Association of cotton nectar production with Heliothis punctigera (Lepidoptera: Noctuidae) oviposition. Environ. Entomol. 12: Allsopp, P. G., G. J. Daglish, M. F. J. Taylor, and P. C. Gregg Measuring development of Heliothis species, pp In M. P. Zalucki (ed.), Heliothis: Research Methods and Prospects. Springer Verlag, New York. Andrewartha, H. G Introduction to the study of animal populations. University of Chicago Press, Chicago, IL. Bartekova A., and J. Praslicka. 26. The effect of ambient temperature on the development of cotton bollworm (Helicoverpa armigera Hübner, 188). Plant Protect. Sci. 42: Beck, S. D Insect thermoperiodism. Annu. Rev. Entomol. 28: Beck, S. D. 1983b. Thermal and thermoperiodic effects on larval development and diapause in the European corn borer, Ostrinia nubilalis. J. Insect Physiol. 29: Behrens, W., K. H. Hoffmann, S. Kempa, S. Gäbler, and G. Merkel-Wallner Effects of diurnal thermoperiods and quickly oscillating temperatures on the development and reproduction of crickets, Gryllus bimaculatus. Oecologia 59: Bursell, E Environmental aspects: Temperature, pp In Rockstein, M. (ed.), The physiology of insects Volume I. Academic press, New York- London. Carey, J. R Applied demography for biologists with special emphasis on insects. Oxford University Press, New York. Cloudsley-Thompson, J. L The significance of fluctuating temperatures on the physiology and ecology of insects. Entomologist. 86: Davis, I. A., E. B. Radcliffe, and D. W. Ragsdale. 26. Effects of high and fluctuating temperatures on Myzus persicae (Hemiptera: Aphididae). Environ. Entomol. 35 (6): Dhileepan, K., M. Trevino, and S. Raghu. 25. Effects of temperature on the survival of Aconophora compressa Walker (Hemiptera: Membracidae): implications for weed biocontrol. Australian journal of Entomology. 44:

65 Drake, M. J. 25. Population effects of increased climate variation. Proc. R. Soc. B. 272: Eubank, W. P., J. W. Atmar, and J. J. Ellington The significance and thermodynamics of fluctuating versus static thermal environments on Heliothis zea egg development rates. Environ. Entomol. 2 (4): Fantinou, A. A., D. Ch. Perdikis, and C. S. Chatzoglou. 23. Development of immature stages of Sesamia nonagrioides (Lepidoptera: Noctuidae) under alternating and constant temperatures. Environ. Entomol. 32 (6): Foley, D. H Pupal development rate of Heliothis armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) under constant and fluctuating temperatures. J. Aust. Ent. Soc. 2: Hagstum, D. W., and W. R. Hagstrum A simple device for producing fluctuating temperatures, with an evaluation of the ecological significance of fluctuating temperatures. Ann. Entomol. Soc. Am. 63: Hagstrum, D. W., and C. E. Leach Role of constant and fluctuating temperature in determining development time and fecundity of three species of stored-products Coleoptera. Ann. Entomol. Soc. Am. 66: Hagstrum, D. W., and G. A. Milliken Modeling differences in insect developmental times between constant and flactuating temperatures. Ann. Entomol. Soc. Am. 84: Henneberry, T. J., and G. D. Butler Effects of high temperature on tabacco budworm (Lepidoptera: Noctuidae): reproduction, diapause, and spermatocyst development. J. Econ. Entomol. 79: Howe, R. W Temperature effects on embryonic development in insects. Annu. Rev. Entomol. 12: Humpesch, U. H Effect of fluctuating temperature on the duration of embryonic development in two Ecdyonurus spp.and Rhithrogena cf. hybrida (Ephemeroptera) from Austrian streams. Oecologia (Berlin) 55: Jallow, M. F. A., and M. Matsumura. 21. Influence of temperature on the rate of development of Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae). Appl. Entomol. Zool. 36 (4): Kay, I. R The effect of constant temperatures on the development time of eggs of Heliothis armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae). J. Aust. Ent. Soc. 2:

66 Kersting, U., S. Satar, and N. Uygum Effect of temperature on development rate and fecundity of apterous Aphis gossypii Glover (Hom., Aphididae) reared on Gossypium hirsutum L. J. Appl. Ent. 123: Kieckhefer, R. W., and N. C. Elliott Effect of fluctuating temperatures on development of immature Russian wheat aphids (Homoptera: Aphididae) and demographic statistics. J. Econ. Entomol. 82: King, D. 25. Climate change: the science and the policy. J. Appl. Ecol. 42: Kontodimas, D. C., P. A. Eliopoulos, G. J. Stathas, and L. P. Economou. 24. Comparative temperature-dependent development of Nephus includens (Kirsch) and Nephus bisignatus (Boheman) (Coleoptera: Coccinellidae), preying on Planococcus citri (Risso) (Homoptera: Pseudococcidae): evaluation of a linear and various nonlinear models using specific criteria. Environ. Entomol. 33: Lactin, D. J., N. J. Holliday, D. L. Johnson, and R. Craigen Improved rate model of temperature-dependent development by arthropods. Environ. Entomol. 24: Lamb, K. P Some effects of fluctuating temperatures on metabolism, development, and rate of population growth in the cabbage aphid, Brevecoryne brassicae. Ecology 42: Lamb, R. J., and G. H. Gerber Effects of temperature on the development, growth, and survival of larvae and pupae of a north temperate chrysomelid beetle. Oecologia (Berlin) 67: Liu, S. S., G. M. Zhang, and J. Zhu Influence of temperature variations on the rate of development in insects: analysis of case studies from entomological literature. Ann. Entomol. Soc. Am. 88: Liu, Z., D. Li, P. Gong, and K. Wu. 24. Life table studies of the cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae), on different host plants. Environ. Entomol. 33 (6): Logan, J. A., D. J. Wollkind, S. C. Hoyt, and L. K. Tanigoshi An analytic model for description of temperature dependent rate phenomena in arthropods. Environ. Entomol. 5: Medeiros, R., F. S. Ramalho, J. C. Zanuncio, and J. E. Serrao. 23. Estimate of Alabama argillacea (HÜBNER) (Lepidoptera: Noctuidae) development time with non linear models. Braz. J. Biol. 63(4):

67 Medeiros, R., F. S. Ramalho, J. E. Serrao, and J. C. Zanuncio. 24. Estimative of Podisus nigrispinus (Dallas) (Heteroptera: Pentatomidae) development time with non linear models. Neotropical Entomol. 33: Messenger, P. S The influence of rhythmically fluctuating temperatures on the development and reproduction of the spotted alfalfa aphid, Therioaphis maculata. J. Econ. Entomol. 57: Nadgauda, D., and H. Pitre Development, fecundity, and longenity of the tobacco budworm (Lepidoptera: Noctuidae) fed soybean, cotton, and artificial diet at three temperatures. Environ. Entomol. 12: Papadopoulos, N. T., B. I. Katsogianos, and J. R. Carey. 22. Demographic parameters of the Mediterranean fruit fly (Diptera: Tephrididae) reared in apples. Ann. Entomol. Soc. Am. 95(5): Petavy, G., J. R. David, P. Gibert, and B. Moreteau. 21. Viability and rate of development at different temperatures in Drosophila: a comparison of constant and alternating thermal regimes. J. Therm. Biol. 26: Qureshi, M. H., T. Murai, H. Yoshida, T. Shiraga, and H. Tsumuki Effects of photoperiod and temperature on development and diapause induction in the Okayama population of Helicoverpa armigera (Hb.) (Lepidoptera: Noctuidae). Appl. Entomol. Zool. 34: Ratte, H. P Temperature and insect development, pp In K. Hoffman (ed.), Environmental physiology and biochemistry of insects. Springer, New York. Reed, W Heliothis armigera (Hb.) (Noctuidae) in Western Tanganyika. І- Biology, with special reference to the pupal stage. Bull. Entomol. Res. 56: Richards, A. G., and S. Suanraksa Energy expenditure during embryonic development under constant and variable temperatures (Oncopellus fasciatus). Entomol. Exptl. Appl. 5: Rock, C. G Thermal and thermoperiodic effects on larval and pupal development and survival in tufted apple bud moth (Lepidoptera: Tortricidae). Environ. Entomol. 14: Roltsch, W. J., M. A. Mayse, and K. Clausen Temperature dependent development under constant and fluctuating temperature: comparison of linear 53

68 versus nonlinear methods for modelling development of western grapeleaf skeletonizer (Lepidoptera: Zygaenidae). Environ. Entomol. 19 (6): Saffar, Z. Y. A., J. N. R. Grainger, and J. Aldrich Temperature and humidity affecting development, survival and weight loss of the pupal stage of Drosophila melanogaster, and the influence of alternating temperature on the larvae. J. Therm. Biol. 21: Sharpe, P. J. H., and D. W. DeMichele Reaction kenetics of poikilotherm development. J. Theor. Biol. 64: Smith, N. C Insect colonization and mass production. Academic Press, New York and London. Sokal, R. R., and F. J. Rohlf Biometry, 3rd ed. Freeman, New York. Speight, R. M., D. M. Hunter, and D. A. Watt Ecology of Insects: Concepts and Applications. Blackwell Science, Oxford. SPSS. 26. SPSS 14 for Windows, user s guide. SPSS, Inc., Chicago. StatSoft, Inc. 21. STATISTICA for windows (data analysis software system), version 6. Twine, P. H Effect of temperature on the development of larvae and pupae of corn earworm, Heliothis armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae). Queensl. J. Agric. Anim. Sci. 35: Vargas, R. I., and J. R. Carey Comparison of demographic parameters for wild and laboratory-reared Mediterranean fruit flies (Diptera: Tephrididae). Ann. Entomol. Soc. Am. 82: Vargas, R. I., W. A. Walsh, D. Kanehisa, J. D. Stark, and T. Nishida. 2. Comparative demography of three Hawaiian fruit flies (Diptera: Tephritidae) at alternating temperatures. Ann. Entomol. Soc. Am. 93 (1): Wagner, T. L., H. I. Wu, P. J. H. Sharpe, R. M. Schoolfield, and R. N. Coulson Modeling insect development rates: A literature review and application of a biophysical model. Ann. Entomol. Soc. Am. 77: Walgama, R. S. and Zalucki, M. P. 26. Evaluation of different models to describe egg and pupal development of Xyleborus fornicatus Eichh. (Coleoptera: Scolytidae), the shot-hole borer of tea in Sri Lanka. Insect Science. 13: Welbers, P The influence of diurnally alternating temperature on the pink bollworm, Pectinophora I. Duration of development, larval body weight and fecundity. Oecologia (Berl.) 21:

69 Wilson, A. G. L., T. Lewis, and R. B. Cunningham Overwintering and emergence of Heliothis armigera (Hubner) (Lepidoptera: Noctuidae) in Namoi Valley, New South Wales. Bull. Entomol. Res. 69: Worner, S. P Performance of phonological models under variable temperature regimes: consequences of the Kaufmann or Rate summation Effect. Environ. Entomol. 21 (4): Yeargan, K. V Effects of temperature on development rate of Telenomus podisi (Hymenoptera: Scelionidae). Ann. Entomol. Soc. Am. 73: Zhou, X., M. Coll, and S. W. Applebaum. 2. Effect of temperature and photoperiod on juvenile hormone biosynthesis and sexual maturation in the cotton bollworm, Helicoverpa armigera: implications for life history traits. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 3:

70 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Μελέτη της επίδρασης της βραχείας διάρκειας έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες στις βιολογικές παραμέτρους των ενήλικων του Helicoverpa armigera 3.1 Περίληψη Εργαστηριακά πειράματα πραγματοποιήθηκαν προκειμένου να εκτιμηθεί η επίδραση της βραχείας διάρκειας έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες στην επιβίωση, την γονιμότητα και την μακροβιότητα των ενήλικων του εντόμου Helicoverpa armigera. Ενήλικα άτομα του εντόμου εκτέθηκαν σε τέσσερις θερμοκρασίες (4, 42,5, 45 και 46,5 C) για χρονικά διαστήματα που κυμάνθηκαν από 1,5 έως 54min ανάλογα με την θερμοκρασία έκθεσης και στην συνέχεια διατηρήθηκαν στους 25 C και σε φωτοπερίοδο 16:8 ωρών (Φ:Σ). Η αύξηση του χρόνου παραμονής των ενήλικων στις θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις που εξετάστηκαν, μείωσε το ποσοστό επιβίωσης τόσο των αρσενικών όσο και των θηλυκών ατόμων. Η διάρκεια έκθεσης των ενήλικων του H. armigera για θνησιμότητα του 5 και του 9% του πληθυσμού τους, μειώθηκε σημαντικά με την αύξηση της θερμοκρασίας από τους 4 στους 46,5 C και κυμάνθηκε από 247,68-391,74 έως 7,29-12,4 λεπτά για τα αρσενικά και από 257,45-375,9 έως 6,98-12,46 λεπτά για τα θηλυκά άτομα, αντίστοιχα. Η μέση διάρκεια ζωής του συνόλου των ενήλικων ατόμων μειώθηκε σημαντικά με την αύξηση του χρόνου έκθεσής τους σε κάθε μια από τις υψηλές θερμοκρασίες που εξετάστηκαν και κυμάνθηκε από 25,36 (46,5 C για 1,5min) έως,2 ημέρες (45 C για 15min) για τα αρσενικά άτομα και από 21,96 (46,5 C για 1,5min) έως,17 ημέρες (42,5 C για 12min) για τα θηλυκά. Σε καμία θερμοκρασιακή μεταχείριση η διαφορά στην επιβίωση και στην μακροβιότητα μεταξύ των φύλων, δεν ήταν στατιστικά σημαντική. Παράμετροι της γονιμότητας όπως η ωοπαραγωγή, το ποσοστό των θηλυκών ατόμων που ωοτόκησαν, που συζεύχθηκαν επιτυχώς καθώς και το ποσοστό εκκόλαψης των αβγών επηρεάστηκαν αρνητικά σε σχέση με το χρόνο έκθεσης των ενήλικων του H. armigera στις υψηλές θερμοκρασίες. Ενήλικα που παρέμειναν στους 4, 42,5 και στους 45 C για 36, 12 και 15min αντίστοιχα δεν ωοτόκησαν στη διάρκεια της ζωής τους ενώ αυτά που εκτεθήκαν στους 42,5, 45 και στους 46,5 C για 9, 12,5 και 5min, αντίστοιχα δεν συζεύχθηκαν επιτυχώς. 56

71 3.2 Εισαγωγή Η θερμοκρασία είναι ένας από τους κυριότερους αβιοτικούς παράγοντες που καθορίζει την κατανομή, την αφθονία, την συμπεριφορά, την προσαρμοστικότητα, την επιβίωση και την αναπαραγωγή των εντόμων και οι ακραίες τιμές της προκαλούν σημαντική φυσική θνησιμότητα στους πληθυσμούς τους (Cossins and Bowler 1987, Hallman and Denlinger 1998). Ακραίες θερμοκρασίες (υψηλές ή χαμηλές) περιορίζουν την γεωγραφική ζώνη διαβίωσης των εντόμων είτε προκαλώντας άμεση φυσική θνησιμότητα των πληθυσμών τους είτε περιορίζοντας την κατανομή των ξενιστών τους (φυτών ή ζώων) (Speight et al. 1999). Ακραίες τιμές υψηλών θερμοκρασιών παρατηρούνται με φυσικό τρόπο σε συνθήκες αγρού ύστερα από έκθεση στις ηλιακές ακτίνες, τον ατμό ή την πυρκαγιά. Η ηλιακή ακτινοβολία συγκεκριμένα, μπορεί να παράγει θερμοκρασίες που είναι θανατηφόρες σε συνθήκες αγρού και συχνά αλληλεπιδρώντας με άλλους αβιοτικούς και βιοτικούς παράγοντες να προκαλέσει υψηλή θνησιμότητα στα έντομα (Hoy 1998). Τα έντομα είναι πάρα πολύ ευάλωτα σε προκληθείσα από την έκθεσή τους στις υψηλές θερμοκρασίες βλάβη. Η θερμότητα από τον ήλιο ή η τεχνητή θερμότητα μπορεί γρήγορα να ανεβάσει τη θερμοκρασία του σώματος, σε αυτά τα μικρόσωμα ποικιλόθερμα, σε θανατηφόρα για αυτά επίπεδα. Επιπλέον, η προσπάθεια διατήρησης της ισορροπίας ύδατος στις υψηλές θερμοκρασίες επιτείνει το ήδη οξύ πρόβλημα με αποτέλεσμα η έκθεση στις υψηλές θερμοκρασίες να είναι μια καθημερινή απειλή στην προσπάθεια επιβίωσής τους (Denlinger and Yocum 1998). Τα αποτελέσματα της επίδρασης της θερμοκρασίας είναι μεταξύ των ευρύτατα μελετημένων αβιοτικών παραγόντων στην ανάπτυξη των εντόμων. Η σχετικά πρόσφατη κάλυψη επιλεγμένων πτυχών της επίδρασης της υψηλής θερμοκρασίας στην βιολογία των εντόμων, περιλαμβάνει την ανασκόπηση θεμάτων όπως: οι μηχανισμοί θερμο-ρύθμισης (thermoregulation) (Heinrich 198, Rinehart et al. 2), η προκληθείσα λόγω εξάτμισης ψύξη (evaporative cooling) (Prange 1996), οι βιοχημικές προσαρμογές στις ακραίες θερμοκρασίες (Hochachka and Somero 1984), η μελέτη του μικροκλίματος (Willmer 1982), η εξέλιξη της θερμικής ανθεκτικότητας (Huey and Kingsolver 1989) και των πρωτεϊνών θερμικού πλήγματος (Nover 1984, Lindquist 1986, Solomon et al. 1991, Parsell and Lindquist 1993, Feder et al. 1996, Goto et al. 1998, Feder and Hofmann 1999, Singh and Lakhotia 2, Αρσενάκης 2). Η επίδραση των θανατηφόρων θερμοκρασιών δεν μπορεί να μετρηθεί με τις ίδιες άμεσες μεθόδους οι οποίες είναι κατάλληλες για την μέτρηση της επίδρασης της 57

72 θερμοκρασίας πάνω στην ταχύτητα ανάπτυξης των οργανισμών (Andrewartha 197). Η θνησιμότητα (lethality) είναι το συνδυασμένο αποτέλεσμα της θερμοκρασίας και του χρόνου. Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία τόσο μικρότερη είναι η διάρκεια έκθεσης προκειμένου να θανατωθεί το έντομο. Ο όρος λοιπόν θανατηφόρος θερμοκρασία είναι ανεπαρκής εκτός και αν δίνεται και η χρονική διάρκεια έκθεσης (Denlinger and Yocum 1998). Μικρές διαφορές στο χρόνο έκθεσης των εντόμων μπορεί να οδηγήσουν σε μεγάλες αποκλίσεις στον υπολογισμό της θανατηφόρου θερμοκρασίας (Bursell 1964). Επιπρόσθετα, αρκετοί ερευνητές έχουν δείξει ότι τα έντομα που επιζούν των υποθανατηφόρων εκθέσεων σε μια θανατηφόρο θερμοκρασία μπορεί να έχουν αρνητικές επιπτώσεις από το θερμικό πλήγμα που υπέστησαν, οι οποίες μπορούν να εκδηλωθούν κατά την διάρκεια των μεταγενέστερων σταδίων ανάπτυξης, με συνέπεια αλλαγές στην ταχύτητα ανάπτυξης, στην μορφολογία, στο ρυθμό εξόδου ενήλικων (alteration of the eclosion rhythm), στην μακροβιότητα, την γονιμότητα, την εκκολαπτικότητα των αβγών και γενικότερα στην Δαρβινική προσαρμογή τους (fitness) (Proverbs and Newton 1962, Gonen 1977, Arbogast 1981, Saxena et al. 1992, Yocum et al. 1994, Rinehart et al. 2, Ma et al. 23, Mahroof et al. 25a, Xie et al. 28, Cui et al. 28). Η δυνατότητα ενός πληθυσμού εντόμων να ακμάσει θα εξαρτηθεί εν μέρει από το μέγεθός του και την προσαρμοστική ικανότητα των ατόμων του (Carey 1993). Στη φύση, τα έντομα έρχονται αντιμέτωπα με κυμαινόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και αυτές οι διακυμάνσεις της μπορούν να οδηγήσουν στην έκθεση των εντόμων σε συνθήκες θερμικού πλήγματος (heat stress), που μπορούν στη συνέχεια να επηρεάσουν τη κατανομή των ειδών τους και τη δυναμική των πληθυσμών τους. Σκοπός των πειραμάτων αυτού του κεφαλαίου της διδακτορικής διατριβής ήταν να μελετηθεί η αντοχή των ενήλικων ατόμων του H. armigera στις υψηλές θερμοκρασίες καθώς και η επίδρασή τους στην δυναμική του πληθυσμού των επιζησάντων ατόμων. Συγκεκριμένα προσδιορίστηκαν ο θανατηφόρος χρόνος για τη θνησιμότητα του 5 και του 9% των ενήλικων που εκτέθηκαν σε υψηλές θερμοκρασίες, για διάφορα χρονικά διαστήματα (LTime 5, 9 ) καθώς και η μακροβιότητα και η γονιμότητα των ενήλικων που επιβίωσαν μετά την έκθεσή τους σε αυτές τις μεταχειρίσεις. 3.3 Υλικά και Μέθοδοι Έντομα. Για τις ανάγκες των πειραμάτων χρησιμοποιήθηκαν έντομα της εργαστηριακής εκτροφής και συγκεκριμένα ενήλικα άτομα του H. armigera ηλικίαs 58

73 <24 ωρών της 5ης -8ης γενεάς. Ο τρόπος διατήρησης της εκτροφής περιγράφηκε αναλυτικά στο Κεφάλαιο Επιβίωση ενήλικων σε βραχείας διάρκειας υψηλές θερμοκρασίες. Ενήλικα άτομα και των δύο φύλων του εντόμου H. armigera από την εκτροφή (2 με 3 άτομα ανά μεταχείριση), τοποθετήθηκαν ατομικά εντός γυάλινων δοκιμαστικών σωλήνων (διαστάσεων: 1x1cm). Στη συνέχεια οι δοκιμαστικοί σωλήνες σφραγίστηκαν με πώμα από καουτσούκ και ακολούθως εμβαπτίστηκαν σε μίγμα διαλύματος νερούαιθυλενογλυκόλης (1:1) σε θερμό λουτρό (τύπου SE 5 της εταιρίας Marlow Industries Inc.) και υπέστησαν μια σειρά καθορισμένων θερμοκρασιών έκθεσης που κυμάνθηκαν από 4 έως 46,5 C για διαφορετικά χρονικά διαστήματα ανάλογα με την θερμοκρασία έκθεσης (από 1,5 έως 54 λεπτά). Μετά το πέρας της βιοδοκιμής, οι σωλήνες απομακρύνονταν από το θερμό λουτρό και μεταφέρονταν σε χώρο με θερμοκρασία 25 C και φωτοπερίοδο 16:8 ωρών (Φ:Σ). Τα ενήλικα άτομα αφαιρούνταν προσεκτικά από τους δοκιμαστικούς σωλήνες και μεταφέρονταν σε πλαστικά κύπελλα όπου τους παρείχετο υδατικό διάλυμα 1% ζάχαρης ως τροφή (Κεφάλαιο 2). Μετά το πέρας 24 ωρών μετριόταν η επιβίωση των ενήλικων Επίδραση της έκθεσης σε βραχείας διάρκειας υψηλές θερμοκρασίες στην διάρκεια ζωής των ενήλικων και την γονιμότητα. Τα ενήλικα άτομα που επιβίωσαν μετά την έκθεση τους στις υψηλές θερμοκρασίες τοποθετήθηκαν κατά ζεύγη σε πλαστικά κύπελλα όπως περιγράφηκε στο Κεφάλαιο 2. Καθημερινά ελέγχονταν η επιβίωση των ενήλικων και καταμετρούνταν ο αριθμός των αποτιθέμενων αβγών. Τα αβγά διατηρούνταν στις ίδιες συνθήκες [25 C και φωτοπερίοδο 16:8 ωρών (Φ:Σ)] και καταμετρούνταν ο αριθμός αυτών που εκκολάφθηκαν. Το πείραμα τελείωνε με τον θάνατο και του τελευταίου ατόμου Στατιστική ανάλυση. Η επί τοις εκατό θνησιμότητα των ενήλικων στην κάθε θερμοκρασία εκφράστηκε σε μονάδες probits (Finney 1952) και μελετήθηκε με γραμμική συμμεταβολή (y=a + bx), όπου x η διάρκεια έκθεσης (σε λεπτά) στην συγκεκριμένη υψηλή θερμοκρασία και y η θνησιμότητα probit. Χρησιμοποιήθηκε probit ανάλυση για την εκτίμηση του χρόνου έκθεσης που απαιτείται για θνησιμότητα 5% (Ltime 5 ) και 9% (Ltime 9 ) στις διαφορετικές θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις που δοκιμάστηκαν. Διαφορές στους μέσους θανατηφόρους χρόνους τόσο μεταξύ των θερμοκρασιών όσο και μεταξύ των φύλων στην ίδια θερμοκρασία θεωρούνταν στατιστικά σημαντικές στην περίπτωση που τα όρια εμπιστοσύνης προσδιοριζόμενα με πιθανότητα σφάλματος 5% επικαλύπτονταν (Finney 1952, Sokal and Rohlf 1995). 59

74 Έγινε ανάλυση παραλλακτικότητας (one way ANOVA) και σύγκριση μέσων όρων με το κριτήριο Tukey HSD σε επίπεδο πιθανότητας Ρ=,5. Χρησιμοποιήθηκε λογαριθμική μετατροπή log 1 (x+1) των δεδομένων για να αποφευχθεί η ετερογένεια της παραλλακτικότητας: στους Πίνακες δίνονται οι μέσοι όροι πριν τη μετατροπή. Σύγκριση δύο μέσων όρων έγινε με το κριτήριο t, ενώ για τα ποσοστά χρησιμοποιήθηκε το κριτήριο χ 2 (Sokal and Rohlf 1995). Η στατιστική επεξεργασία έγινε με τη βοήθεια του στατιστικού προγράμματος SPSS NLN, 14 (SPSS Inc. 26). Οι δημογραφικές παράμετροι υπολογίστηκαν από τα δεδομένα θνησιμότητας και αναπαραγωγής των πληθυσμών στις διάφορες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις (Carey 1993). Οι παράμετροι που υπολογίστηκαν είναι: Μέγιστη ωοπαραγωγή (gross fecundity rate-gfc): συνολικός αριθμός αβγών ανά θηλυκό που ζει ως τη θεωρητικά αναμενόμενη τελευταία ημέρα της ζωής του = b å x= a Mx. Μέση ωοπαραγωγή (net fecundity rate-nfc): μέσος αριθμός αβγών ανά θηλυκό στη διάρκεια της ζωής του = ålxmx. b x= a Μέση ημερήσια ωοπαραγωγή (eggs/female/day): αβγά ανά θηλυκό ανά ημέρα = b å x= a lxmx /e o. Μέση ηλικία της μέγιστης ωοπαραγωγής (mean age gross fecundity): μέση ηλικία αναπαραγωγής ανά θηλυκό που ζει ως τη θεωρητικά αναμενόμενη τελευταία ημέρα της ζωής του = b å x= a b å CMx Mx Μέση ηλικία της μέσης ωοπαραγωγής (mean age net fecundity): μέση ηλικία αναπαραγωγής ανά θηλυκό στη διάρκεια της ζωής του = å xlxmx / ålxmx Όπου x = ηλικία σε ημέρες, α= ηλικία έναρξης ωοτοκίας, β = ηλικία τελευταίας ωοτοκίας, l x = πιθανότητα επιβίωσης έως την ηλικία x, Μ x = συνολικός αριθμός αβγών ανά θηλυκό, e o = μέση αναμενόμενη διάρκεια ζωής στην ηλικία. x= a b x= a b x= a 3.4 Αποτελέσματα Επιβίωση σε υψηλές θερμοκρασίες. Η επιβίωση των ενήλικων 1 ημέρα μετά την έκθεσή τους στις υψηλές θερμοκρασίες απεικονίζεται στο Διάγραμμα 1. Η 6

75 αύξηση του χρόνου παραμονής των ενήλικων στις θερμοκρασίες που εξετάστηκαν μείωσε σημαντικά το ποσοστό επιβίωσης τόσο των αρσενικών όσο και των θηλυκών ατόμων (χ 2 -κριτήριο, P <,5) με εξαίρεση τους 46,5 για τα θηλυκά άτομα όπου οι διαφορές δεν ήταν στατιστικά σημαντικές. Σε καμία θερμοκρασιακή μεταχείριση η διαφορά στην επιβίωση, μεταξύ των φύλων, δεν ήταν στατιστικά σημαντική (χ 2 - κριτήριο, P >,5). Στους μικρούς χρόνους έκθεσης (12, 3, 5 και 1,5min στους 4, 42,5, 45 και 46,5 C, αντίστοιχα) η επιβίωση των ενήλικων κυμάνθηκε σε ποσοστό άνω του 9% ενώ ήταν μηδενική όταν ο χρόνος παραμονής τους, στους 4, 42,5, 45 και 46,5 C αυξήθηκε στα 54, 15, 17,5 και 12,5min, αντίστοιχα (Διάγραμμα 1). Η γραμμική σχέση μεταξύ του χρόνου έκθεσης στην κάθε θερμοκρασία και της θνησιμότητας σε μονάδες probit ήταν σημαντική και στις τέσσερις θερμοκρασίες που μελετήθηκαν τόσο για τα αρσενικά όσο και για τα θηλυκά άτομα: 4 C ( : F = 65,561, df = 1,3, P =,4, : F = 378,32, df = 1,3, P =,), 42,5 C ( : F = 53,954, df = 1,3, P =,5, : F = 9,281, df = 1,3, P =,2), 45 C ( : F = 3,392, df = 1,3, P =,12, : F = 18,962, df = 1,3, P =,22), 46,5 C ( : F = 16,894, df = 1,4, P =,15, : F = 16,674, df = 1,4, P =,15) (Διάγραμμα 2). Οι τιμές του συντελεστή συσχέτισης (r 2 ) ήταν υψηλές και κυμάνθηκαν από,96 έως,81 για τα αρσενικά και από,99 έως,81 για τα θηλυκά άτομα. Ο χρόνος έκθεσης των ενήλικων στις υψηλές θερμοκρασίες που μελετήθηκαν για την θανάτωση του 5 και του 9% (Ltime 5, 9 ) του πληθυσμού τους φαίνεται στο πίνακα 1. Ο μέσος θανατηφόρος χρόνος για θνησιμότητα 5 και 9% μειώθηκε σημαντικά με την αύξηση της θερμοκρασίας από τους 4 στους 46,5 C και κυμάνθηκε μεταξύ 247,68-391,74 έως 7,29-12,4 λεπτά για τα αρσενικά και μεταξύ 257,45-375,9 έως 6,98-12,46 λεπτά για τα θηλυκά άτομα, αντίστοιχα. Σε καμία από τις μεταχειρίσεις δεν παρατηρήθηκε σημαντική διαφορά μεταξύ αρσενικών και θηλυκών ατόμων (επικάλυψη 95% των ορίων εμπιστοσύνης) ως προς το μέσο θανατηφόρο χρόνο. Η τιμή του συντελεστή συμμεταβολής (β, κλίση) αυξήθηκε με την θερμοκρασία, με εξαίρεση τους 46,5 C για τα αρσενικά άτομα (Πίνακας 1, Διάγραμμα 2). 61

76 Επιβίωση (%) a a Αρσενικά ab a Θηλυκά A A ab Α) 4 C A A bc A A c b A A a a a A A ab A A ab Β) 42,5 C bc b A A c A A a a A A a a a A A a Γ) 45 C A A b b A A , , a a A A ab a A A ab a A A ab a A A b a A A Δ) 46,5 C 1,5 2,5 5 7,5 1 12,5 Χρόνος έκθεσης (λεπτά) Διάγραμμα 1. Επιβίωση ενήλικων του H. armigera μετά την έκθεσή τους σε υψηλές θερμοκρασίες. Ποσοστά (στις στήλες) που ακολουθούνται από το ίδιο γράμμα δεν διαφέρουν μεταξύ του χρόνου έκθεσης για κάθε φύλο και την ίδια θερμοκρασία (πεζά) και μεταξύ των φύλων (κεφαλαία) για την κάθε μεταχείριση (χ 2 κριτήριο). 62

77 Θνησιμότητα μονάδες probits 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, y( ) = 2,49 +,1x, r 2 =,96 y( ) = 2,7 +,1x, r 2 =, y( ) = 1,8 +,4x, r 2 =,95 y( ) = 2,62 +,3x, r 2 =, y( ) = 1,15 +,36x, r 2 =,91 y( ) = 1,78 +,32x, r 2 =, , ,5 y( ) = 2,9 +,33x, r 2 =,81 y( ) = 3,6 +,32x, r 2 =,81 Α) 4 C Β) 42,5 C Γ) 45 C Δ) 46,5 C Αρσενικά Θηλυκά 1,5 2,5 5 7,5 1 12,5 Χρόνος έκθεσης (λεπτά) Διάγραμμα 2. Καμπύλες χρόνου έκθεσης-θνησιμότητας ενήλικων ( και ) του H. armigera. Δίνεται επίσης η εξίσωση της γραμμικής συμμεταβολής μεταξύ του χρόνου έκθεσης και της θνησιμότητας "brobit" καθώς και ο συντελεστής συσχέτισης (r 2 ). 63

78 Πίνακας 1. Μέσος θανατηφόρος χρόνος (Ltime 5-9 ) και τα αντίστοιχα όρια εμπιστοσύνης (95%) για τα ενήλικα αρσενικά και θηλυκά του H. armigera σε τέσσερις διαφορετικές θερμοκρασίες Θερμ. ( C) Ν df Κλίση (± τ.σ.) Ltime 5 (95%CI) Ltime 9 (95%CI) χ 2 P Αρσενικά ,1 ±,1 247,68 (216,16-282,18) 391,74 (344,27-477,95) 5,922,115 42, ,39 ±,5 88,3 (79,6-96,92) 124,44 (113,35-141,81) 2,1, ,359 ±,65 11,54 (1,53-12,37) 15,41 (14,4-16,98) 5,323,15 46, ,333 ±,81 7,29 (6,31-8,32) 12,4 (1,96-14,2) 7,223,125 Θηλυκά ,11 ±,1 257,45 (23,28-289,74) 375,9 (333,3-45,23) 1,56,788 42,5 17 3,34 ±,4 71,17 (6,61-82,3) 111,25 (97,59-135,2) 1,76, ,318 ±,73 1,91 (9,67-11,98) 15,98 (14,61-18,21) 6,12,16 46, ,322 ±,79 6,98 (6,1-8,) 12,46 (1,94-13,95) 6,452,168 64

79 3.4.2 Στοιχεία βιολογίας ενήλικων που προέρχονται από διαφορετικές θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις Διάρκεια ζωής. Όπως προκύπτει από τα στοιχεία του Πίνακα 2, η μέση διάρκεια ζωής του συνόλου των ενήλικων ατόμων (αρσενικών και θηλυκών) που χρησιμοποιήθηκαν, μειώθηκε σημαντικά με την αύξηση του χρόνου έκθεσής τους σε κάθε μια από τις υψηλές θερμοκρασίες (4, 42,5, 45 και 46,5 C) που εξετάστηκαν και κυμάνθηκε από 25,36 ημέρες (46,5 C για 1,5min) έως,2 ημέρες (45 C για 15min) για τα αρσενικά άτομα και από 21,96 (46,5 C για 1,5min) έως,17 ημέρες (42,5 C για 12min) για τα θηλυκά. Στις περισσότερες μεταχειρίσεις η διάρκεια ζωής των αρσενικών ατόμων ήταν μεγαλύτερη από αυτή των θηλυκών, όμως σε καμιά περίπτωση οι διαφορές αυτές δεν ήταν στατιστικά σημαντικές (t-κριτήριο, P >,5). Ο χρόνος παραμονής των ενήλικων σε όλες τις θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις που εξετάστηκαν είχε σημαντική επίδραση στο πρότυπο της καμπύλης επιβίωσής τους. Ενήλικα που εκτέθηκαν για μικρά χρονικά διαστήματα στις υπό εξέταση υψηλές θερμοκρασίες, εμφάνισαν καμπύλη επιβίωσης τύπου ΙΙ (ο ρυθμός θνησιμότητας τους παρέμενε σχεδόν σταθερός με την ηλικία) ενώ η προοδευτική αύξηση του χρόνου έκθεσης είχε σαν αποτέλεσμα και την προοδευτική μετατροπή της καμπύλης επιβίωσης των ενήλικων σε τύπου ΙΙΙ (ο ρυθμός θνησιμότητα ήταν πολύ μεγάλος στην αρχή της ηλικίας). Το πρότυπο αυτό επιβίωσης δεν διαφοροποιήθηκε μεταξύ των φύλων (Διαγράμματα 3-6). Σε ενήλικα που δεν εκτέθηκαν σε καμιά θερμοκρασιακή μεταχείριση (μάρτυρας) η θνησιμότητα και για τα δύο φύλα ξεκίνησε μετά την 1 ημέρα της ζωής τους. Αυτό το «πλατό επιβίωσης» παρατηρήθηκε μετά την αρχική θνησιμότητα που εκδηλώθηκε με τον άμεσο θάνατο (1 ημέρα) και σε εκείνα τα ενήλικα που τοποθετήθηκαν για μικρό χρονικό διάστημα στις χαμηλότερες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις (4 και 42,5 C) (Διαγράμματα 3-4). Με την αύξηση της θερμοκρασίας (45 και 46,5 C) το πλατό αυτό μηδενικής θνησιμότητας δεν παρατηρήθηκε με εξαίρεση την μεταχείριση των 46,5 C για 1,5min στην οποία τα επιζήσαντα άτομα άρχισαν να πεθαίνουν μετά την 15 η και 18 η ημέρα για τα αρσενικά και θηλυκά άτομα αντίστοιχα, και να εμφανίζουν έτσι καμπύλη επιβίωσης καλύτερη και από το μάρτυρα (Διαγράμματα 5-6). Το μακροβιότερο αρσενικό άτομο παρατηρήθηκε μετά την έκθεση των ενήλικων στους 46,5 C για 1,5min και έζησε για 43 ημέρες ενώ στα θηλυκά παρατηρήθηκε μετά την έκθεσή τους στους 42,5 C για 9min και έζησε για 47 ημέρες. Στο μάρτυρα η μέγιστη διάρκεια ζωής που καταγράφηκε ήταν 42 και 34 ημέρες για τα αρσενικά και τα θηλυκά άτομα 65

80 αντίστοιχα. Το ποσοστό επιβίωσης σε όλες τις θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις ήταν μικρότερο του 1% μετά την 35 η ημέρα. Όπως προκύπτει από τα στοιχεία του Πίνακα 3, η μέση αναμενόμενη διάρκεια ζωής στην ηλικία (ενηλικίωση) ήταν στις περισσότερες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις μεγαλύτερη στα αρσενικά άτομα όπου κυμάνθηκε από 26,36 (έκθεση στους 46,5 C για 1,5min) έως 1,2 ημέρες (45 C για 15min) σε σχέση με αυτήν των θηλυκών η οποία αντίστοιχα κυμάνθηκε από 22,96 (46,5 C για 1,5min) έως 1,17 ημέρες (42,5 C για 12min). Η τιμή της ανωτέρω παραμέτρου για τον μάρτυρα ήταν 24,11 και 21,44 ημέρες για τα αρσενικά και θηλυκά άτομα, αντίστοιχα. Αναπαραγωγική ικανότητα. Η μέση διάρκεια της περιόδου προωοτοκίας αυξήθηκε σημαντικά με την αύξηση του χρόνου έκθεσης στην θερμοκρασιακή μεταχείριση των 4 και των 45 C με τιμές που κυμάνθηκαν μεταξύ 1,48-2,58 και 1,3-3,64 ημερών, αντίστοιχα. Αντίθετα στην μεταχείριση των 42,5 C οι διαφορές δεν ήταν σημαντικές (P >,5) ενώ σε αυτή των 46,5 C μόνο στη διάρκεια έκθεσης των 7,5min η μέση διάρκεια τις περιόδου προωοτοκίας διέφερε στατιστικά σημαντικά από αυτή των υπολοίπων (1,5, 2,5, 5 και 1min) (F = 7,26, df = 4,126, P =,) (Πίνακας 2). Η διάρκεια της περιόδου ωοτοκίας σε όλες τις θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις μειώθηκε με το χρόνο έκθεσης των ενήλικων ατόμων στην αντίστοιχη θερμοκρασία. Στους 4 και τους 45 C οι διαφορές που σημειώθηκαν στην διάρκεια της ωοτοκίας δεν ήταν σημαντικές και κυμάνθηκαν μεταξύ 18,43-13,67 και 12,67-11,33 για την πρώτη και την δεύτερη θερμοκρασιακή μεταχείριση, αντίστοιχα. Αντίθετα ο χρόνος παραμονής στους 42,5 και τους 46,5 C είχε σημαντική επίδραση στην διάρκεια της περιόδου ωοτοκίας των ενήλικων (42,5 C: F = 5,753, df = 2,62, P =,6, 46,5 C: F = 4,679, df = 4,126, P =,2). Στη μεταχείριση των 42,5 C η τιμή της μειώθηκε από τις 16,58 (έκθεση για 3min) σε 3,14 ημέρες και σε αυτή των 46,5 C από τις 18,55 (έκθεση για 1,5min) σε 5,4 ημέρες (έκθεση για 1min) (Πίνακας 2). Σε όλες τις θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις που χρησιμοποιήθηκαν, η αύξηση του χρόνου παραμονής των ενήλικων σε αυτές, είχε ως αποτέλεσμα την σημαντική μείωση στον μέσο αριθμό των αποτεθέντων αβγών ανά θηλυκό άτομο (Πίνακας 2). Συγκεκριμένα, η αύξηση του χρόνου έκθεσης από την μικρότερη τιμή στην αμέσως επόμενη, σε όλες τις υψηλές θερμοκρασίες που εξετάστηκαν, είχε ως αποτέλεσμα μια μείωση της τάξης των 2-3 αβγών στον αριθμό των αποτιθέμενων αβγών ενώ η διαφορά αυτή αυξήθηκε δραματικά με την αύξηση της διάρκειας έκθεσης. Αντίστοιχα, και το ποσοστό των θηλυκών ατόμων που ωοτόκησαν σε σχέση με τον συνολικό 66

81 Πίνακας 2. Βιολογικές παράμετροι σε σταθερές συνθήκες στο εργαστήριο (25 C) ενήλικων του H. armigera που προήλθαν από την εκτροφή μετά την έκθεση τους σε διάφορες υψηλές θερμοκρασίες Μέση διάρκεια περιόδου Χρόνος Ποσοστό (%) θηλυκών που Μέση διάρκεια ζωής (ημέρες) ± τ.σ. (ημέρες) ± τ.σ. έκθεσης Θερμ. ( C) 4 42,5 (min) Αρσενικά Θηλυκά Προωοτοκίας Ωοτοκίας Αβγά/θηλυκό (± τ.σ.) Ωοτόκησαν Συζεύχθηκαν επιτυχώς Ποσοστό εκκόλαψης γονιμοπ. αβγών 12 2,29 ± 1,83a 1 A 18,61 ± 1,55aA 2 1,48±,11a 18,43±1,87a 114,48±162,46a 91,3a 36,36a 52,64a 18 17,54 ± 2,49aA 18,58 ± 2,34abA 1,75±,16a 14,18±1,33a 844,81±122,58ab 76,92a 2,12a 48,2b 24 7,29 ± 2,32bA 9,75 ± 2,46bA 2,58±,31b 13,67±2,21a 438,88±121,5b 5,a 14,29a 23,58c 36,67 ±,33bA,5 ±,22cA 54 F 21,285 2,626 8,571 2,274 6,557 χ2 = 1,743 χ2 = 1,87 χ2 = 6,77 df 3,94 3,93 2,7 2,7 2, p,,,1,113,2,418,393, 3 21,14 ± 2,37aA 2,64 ± 2,37aA 2,59±,39a 16,58±1,92a 822,45±167,59a 77,27a 21,5a 36,21a 6 19,31 ± 2,66aA 15,76 ± 2,59aA 2,65±,21a 14,16±2,11a 611,52±141,5a 68,a 8,a 25,26b 9 8,8 ± 2,67bA 3,22 ± 2,59bA 1,53±,33a 3,14±2,8b 49,83±49,66b 11,11b, 12,5 ±,38cA,17 ±,17bA 15 F 17,812 14,179,674 5,753 7,485 χ2 = 7,235 χ2 = 1,172 χ2 = 52,115 df 3,92 3,73 2,62 2,62 2, p,,,517,6,1,27,279, συνέχεια 67

82 συνέχεια του πίνακα ,5 5 16,18 ± 1,59aA 14,22 ± 1,47aA 1,3±,19a 12,67±1,29a 974,83±129,33a 86,96a 33,33a 47,78a 1 1,67 ± 2,75abA 11,33 ± 2,6aA 2,83±,3b 11,73±2,68a 566,24±159,75a 61,9a 14,29a 45,97a 12,5 4, ± 1,17bA 7,61 ± 2,3aA 3,64±,53b 11,33±2,62a 212,71±72,42b 35,48a, 15,2 ±,1cA,3 ±,18bA 17,5 F 25,18 8,938 15,255,112 12,691 χ2 = 3,798 χ2 = 1,13 χ2 = 1,748 df 3,15 3,91 2,72 2,72 2, p,,,,894,,15,254,186 1,5 25,36 ± 2,25aA 21,96 ± 2,42aA 2,±,16a 18,55±1,73a 116,78±161,83a 78,26a 38,1a 55,5a 2,5 16,5 ± 2,32aA 15,62 ± 2,7abA 1,85±,2a 15,5±1,89a 87,69±127,77a 76,92a 1,11a 47,47b 5 11,6 ± 1,8abA 9,71 ± 1,6bcA 2,55±,31a 1,95±1,35ab 36,61±81,84b 71,43a, 7,5 7,6 ± 2,43bcA 7,19 ± 2,7cdA 4,88±1,8b 9,46±2,92b 124,5±52,78b 3,77ab, 1 1,14 ±,47cA 1,64 ±,93dA 2,33±,88a 5,4±3,17b 1,29±7,17c 1,71b, 12,5 F 12,79 17,927 7,26 4,679 19,551 χ2 = 14,599 χ2 = 2,715 χ2 = 18,492 df 4,96 4,126 4,126 4,126 4, p,,,,2,,6,99, h 23,11 ± 2,7 2,47 ± 2,88 1,57±,17 14,5±2,1 17,69±25,73 87,5 43,75 7,12 1. Τιμές που ακολουθούνται από το ίδιο γράμμα σε μια στήλη δεν διαφέρουν στατιστικά σημαντικά σύμφωνα με το κριτήριο Tukey HSD και χ 2 αντίστοιχα(p <,5) 2 Τιμές μεταξύ των δύο φύλων σε κάθε θερμοκρασία που ακολουθούνται από το ίδιο γράμμα δεν διαφέρουν σημαντικά (P <,5, t-test) 3. Ενήλικα που δεν εκτέθηκαν σε καμία θερμική μεταχείριση (μάρτυρας) 68

83 αριθμό αυτών που υπεβλήθησαν σε κάποια θερμοκρασιακή μεταχείριση μειώθηκε με τον χρόνο παραμονής και κυμάνθηκε σε ποσοστά από 91,3-77,27% έως 5-1,71% σε μικρής και μεγάλης διάρκειας παραμονή στις υπό μελέτη θερμοκρασίες, αντίστοιχα (Πίνακας 2). Στον πίνακα 3, δίνονται οι διάφοροι παράμετροι της ωοπαραγωγής και της γονιμότητας των ενήλικων που υποβλήθηκαν σε θερμικό πλήγμα. Ο αριθμός των αβγών που ωοτοκούσαν τα θηλυκά ανά ημέρα μειώθηκε με την αύξηση του χρόνου έκθεσης και έφθασε σε μηδενικές τιμές όταν τα ενήλικα παρέμειναν για 36min στους 4 C, 12min στους 42,5 C και 15min στους 45 C. Η μέση ηλικία της μέγιστης αναπαραγωγής των θηλυκών ατόμων που έζησαν έως την θεωρητικά τελευταία δυνατή ημέρα της ζωής τους, υπολογίστηκε τόσο για τον μάρτυρα όσο και για τα άτομα που παρέμειναν για μικρό χρονικό διάστημα στις θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις περίπου στις 1 ημέρες ενώ όταν λάβαμε υπόψη και την θνησιμότητα των θηλυκών (Μέση ηλικία της μέσης ωοπαραγωγής) η τιμή αυτή μειώθηκε περίπου κατά μία ημέρα. Αντίθετα η έκθεση για μεγάλο χρονικό διάστημα σε υψηλές θερμοκρασίες οδήγησε σε αύξηση των δυο παραπάνω μεταβλητών από 4 έως 6 ημέρες κυρίως λόγο της επίδρασής της στην περίοδο προωοτοκίας και στην θνησιμότητα αντίστοιχα (Πίνακας 3). Η έκθεση στις υψηλές θερμοκρασίες καθώς και η αύξηση του χρόνου παραμονής των εντόμων σε αυτές, οδήγησε σε μείωση του ποσοστού των θηλυκών ατόμων που συζεύχθηκαν επιτυχώς καθώς και στο ποσοστό εκκόλαψης των αβγών τους (Πίνακας 2). Σε όλες τις περιπτώσεις το ποσοστό των θηλυκών που ωοτόκησαν γονιμοποιημένα αβγά ήταν χαμηλότερο από αυτό του μάρτυρα (43,75%) με τιμές που κυμάνθηκαν από 38,1 έως 8% χωρίς να διαφέρουν όμως σημαντικά (χ 2 -κριτήριο, P >,5) μεταξύ τους ενώ το ποσοστό έφτασε σε μηδενικές τιμές όταν τα ενήλικα τοποθετήθηκαν στους 42,5 C για 9min, στους 45 C για 12,5min και στους 46,5 C για 5, 7,5 και 1 min. Αντίθετα το ποσοστό εκκόλαψης διέφερε σημαντικά μεταξύ των μεταχειρίσεων που ωοτόκησαν γονιμοποιημένα αβγά με εξαίρεση τους 45 C (Πίνακας 2). Η πορεία της ωοπαραγωγής των θηλυκών ατόμων που εκτέθηκαν στις υψηλές θερμοκρασίες καθώς και αυτή του μάρτυρα, δίνεται στο Διάγραμμα 7. Η έναρξη της ωοτοκίας έγινε σε όλες τις μεταχειρίσεις περίπου την 2 η -3 η ημέρα της ηλικίας των θηλυκών με σταδιακή αύξηση του αριθμού των αποτιθέμενων αβγών τις επόμενες ημέρες (μέγιστος αριθμός αβγών ανά θηλυκό ανά ημέρα = 158). Η πορεία της ωοτοκίας των θηλυκών μετά την έκθεσή τους στις υψηλές θερμοκρασίες διέφερε από αυτή του 69

84 μάρτυρα με εξαίρεση τις θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις των 45 C για 5min και των 46,5 C για 1,5 και 2,5min που εμφάνισαν περίπου την ίδια καμπύλη ωοπαραγωγής αλλά με μικρότερο μέγιστο αριθμό αποτιθέμενων αβγών (134, 116 και 114 αβγά ανά θηλυκό ανά ημέρα, αντίστοιχα). Το μέγιστο της ωοτοκίας παρατηρήθηκε στον μάρτυρα την 6 η -7 η ημέρα της ηλικίας των θηλυκών ατόμων, 3-4 ημέρες δηλαδή μετά την έναρξη της ωοτοκίας και εμφάνισε μια ομαλή φθίνουσα πορεία. Αντίθετα η αύξηση του χρόνου παραμονής στις υψηλές θερμοκρασίες είχε ως αποτέλεσμα μια μετατόπιση προς τα δεξιά της καμπύλης ωοτοκίας (εμφάνιση του μέγιστου την 1 η -11 η ημέρα) καθώς και μια πιο ακανόνιστη πορεία με περισσότερες ενδιάμεσες αυξομειώσεις στον αριθμό των αποτιθέμενων αβγών που ήταν σαφώς ελαττωμένος (Διάγραμμα 7). Η ετερογένεια των θηλυκών ατόμων ως προς τον συνολικό αριθμό αβγών που ωοτόκησαν στην διάρκεια της ζωής τους, μετά την έκθεσή τους στις διαφορετικές θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις απεικονίζεται στο Διάγραμμα 8. Η αύξηση του χρόνου παραμονής στις υψηλές θερμοκρασίες οδήγησε στην μείωση του ποσοστού των θηλυκών ατόμων που ωοτόκησαν πάνω 5 αβγά καθώς και στην αύξηση της συχνότητας εμφάνισης ατόμων με μηδενική ωοτοκία. Συγκεκριμένα, ποσοστό κάτω του 22% των θηλυκών που εκτέθηκαν στους 42,5 C για 9min, στους 45 C για 12,5min και στους 46,5 C για 5 και 7,5min απέθεσαν πάνω από 5 αβγά. Ιδιαιτέρως σημαντική ήταν και η επίδραση των υψηλών θερμοκρασιών στο ποσοστό των ατόμων που ωοτόκησαν πάνω από 2 αβγά: ο μάρτυρας εμφάνισε ποσοστό θηλυκών ατόμων κοντά στο 19% ενώ σε όλες τις μεταχειρίσεις το ποσοστό αυτό είτε ήταν μηδενικό ή κάτω του 1% (στους μικρούς χρόνους έκθεσης) με εξαίρεση το 1,5min στους 46,5 C (13%) (Διάγραμμα 8). 7

85 1, 4 C 12min,8,6,4 18min 24min 36min Μάρτυρας,2 Επιβίωση (Lx), 1,,8 4 C,6,4,2, Ημέρες Διάγραμμα 3. Καμπύλες επιβίωσης, στο εργαστήριο (25 C), ενήλικων του H. armigera μετά την έκθεση τους για διαφορετικά χρονικά διαστήματα στους 4 C. 71

86 1, 42,5 C 3min 6min,8 9min 12min,6 Μάρτυρας,4,2 Επιβίωση (Lx), 1,,8 42,5 C,6,4,2, Ημέρες Διάγραμμα 4. Καμπύλες επιβίωσης, στο εργαστήριο (25 C), ενήλικων του H. armigera μετά την έκθεση τους για διαφορετικά χρονικά διαστήματα στους 42,5 C. 72

87 1, 45 C 5min 1min,8 12,5min 15min,6 Μάρτυρας,4,2 Επιβίωση (Lx), 1,,8 45 C,6,4,2, Ημέρες Διάγραμμα 5. Καμπύλες επιβίωσης, στο εργαστήριο (25 C), ενήλικων του H. armigera μετά την έκθεση τους για διαφορετικά χρονικά διαστήματα στους 45 C. 73

88 1, 46,5 C 1,5min 2,5min,8 5min 7,5min,6 1min Μάρτυρας,4,2 Επιβίωση (Lx), 1,,8 46,5 C,6,4,2, Ημέρες Διάγραμμα 6. Καμπύλες επιβίωσης, στο εργαστήριο (25 C), ενήλικων του H. armigera μετά την έκθεση τους για διαφορετικά χρονικά διαστήματα στους 46,5 C. 74

89 Πίνακας 3. Βιολογικές παράμετροι σε σταθερές συνθήκες στο εργαστήριο (25 C) ενήλικων του H. armigera που προήλθαν από την εκτροφή μετά την έκθεση τους σε διάφορες υψηλές θερμοκρασίες Θερμ. ( C) 4 Χρόνος έκθεσης (min) Μέση αναμενόμενη διάρκεια ζωής (ημέρες) στην ηλικία Αρσενικά Θηλυκά Μέγιστη ωοπαραγωγή, GFC Μέση ωοπαραγωγή, NFC Μέση ημερήσια ωοπαραγωγή Μέση ηλικία μέγιστης ωοπαραγωγής Μέση ηλικία μέσης ωοπαραγωγής (e ) (e ) 12 21,29 19, , ,8 58,89 9,92 8, ,54 19,58 125,42 854,94 43,67 12,35 1, ,29 1,75 175,72 446,85 41,57 1,14 8, ,67 1,5 3 22,14 21,64 181,2 831,92 38,45 12,51 11,16 42,5 6 2,31 16,76 135,43 616,85 36,8 1,16 9,84 9 9,8 4,22 877,6 5,64 11,99 11,71 11, ,5 1, ,18 15, ,71 998,89 65,64 1,53 8, ,67 12, ,77 582,18 47,2 12,5 9,62 12,5 5 8,61 964,89 218,98 25,43 16,13 14,8 15 1,2 1,3 1,5 26,36 22, ,58 122,1 44,52 11,17 1,75 2,5 17,5 16, ,9 821,17 49,42 1,62 9,14 46,5 5 12,6 1,71 125,24 381,34 35,59 13,24 1,45 7,5 8,6 8,19 666,1 127,67 15,58 17,5 13,68 1 2,14 2,64 162,9 1,91 4,13 9,46 7, Μάρτυρας 24,11 21,44 124,7 119,92 49,9 1,48 9,52 1. Ενήλικα που δεν εκτέθηκαν σε καμία θερμική μεταχείριση 75

90 Αβγά/θηλυκό/ημέρα (Mx) C 42,5 C 45 C 46,5 C 12min 18min 24min Μάρτυρας 3min 6min 9min 12min Μάρτυρας 5min 1min 12,5min Μάρτυρας 1,5min 2,5min 5min 7,5min 1min Μάρτυρας Ημέρες Διάγραμμα 7. Ωοπαραγωγή ενήλικων του H. armigera, στο εργαστήριο (25 C και LD 16:8h), μετά από έκθεσή τους, για διαφορετικά χρονικά διαστήματα, σε διάφορες υψηλές θερμοκρασίες. Μάρτυρας: ενήλικα χωρίς έκθεση σε υψηλή θερμοκρασία. 76

91 C 12min 18min 24min Μάρτυρας > ,5 C 3min 6min 9min Μάρτυρας Θηλυκά (%) >2 45 C 5min 1min 12,5min Μάρτυρας > ,5 C 1,5min 2,5min 5min 7,5min 1min Μάρτυρας >2 Αριθμός αβγών Διάγραμμα 8. Κατανομή θηλυκών του H. armigera σε σχέση με τον αριθμό τον αβγών που ωοτόκησαν στην διάρκεια της ζωής τους στο εργαστήριο (25 C) μετά την έκθεσή τους σε υψηλές θερμοκρασίες για διαφορετικά χρονικά διαστήματα. 77

92 3.5 Συζήτηση Στους εκτοθερμικούς οργανισμούς, η θερμοκρασία διαδραματίζει έναν ζωτικής σημασίας ρόλο στην επιβίωση και την αναπαραγωγική τους. Το H. armigera επιβιώνει, δραστηριοποιείται και αναπαράγεται σε ένα μεγάλο εύρος θερμοκρασιών, αλλά πραγματοποιεί τις παραπάνω λειτουργίες με ποικίλα επίπεδα επιτυχίας στις διαφορετικές θερμοκρασίες (Κεφάλαιο 2). Όταν οι θερμοκρασίες υπερβαίνουν το εύρος των βέλτιστων θερμοκρασιών ανάπτυξης ενός εντόμου, υπάρχουν για αυτό δύο αμοιβαία αποκλειόμενα αποτελέσματα: επιβίωση ή θάνατος (Denlinger and Yocum 1998). Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η αύξηση του χρόνου παραμονής των ενήλικων του H. armigera στις υψηλές θερμοκρασίες που εξετάστηκαν, μείωσε σημαντικά το ποσοστό επιβίωσης τόσο των αρσενικών όσο και των θηλυκών ατόμων του (Διάγραμμα 1) ενώ μικρή αύξηση στην τιμή της θερμοκρασίας έκθεσης (κατά 2,5 και 1,5 C) είχε σημαντική μείωση στους θανατηφόρους χρόνους που απαιτούνται για την θανάτωση του 5 και του 9% του πληθυσμού (Διάγραμμα 2 και Πίνακας 1). Ο Cui και οι συνεργάτες του (28) μελετώντας την επιβίωση στα είδη Bemisia tabaci (Gennadius) και Trialeurodes vaporariorum (Westwood) (Homoptera: Aleurodidae) βρήκαν ότι αυτή επηρεάστηκε σημαντικά μετά την έκθεση των ενήλικων για χρονικό διάστημα μίας ώρας σε θερμοκρασίες που κυμάνθηκαν από τους 41 έως τους 45 C για το πρώτο είδος και από 39 C έως τους 45 C για το δεύτερο ενώ και για τα δύο είδη τα θηλυκά άτομα ήταν πιο ανθεκτικά από τα αρσενικά. Αντίστοιχα, ο Arbogast (1981) βρήκε ότι η έκθεση στους 5 C για 2 ώρες στο στάδιο της νύμφης ήταν θανατηφόρα για τα είδη Ephestia cautella (Walker) και Plodia interpunctella (Hübner), ανεξαρτήτως του φύλου τους ενώ ο μέσος θανατηφόρος χρόνος στους 45 C ήταν 7 με 8 φορές μεγαλύτερος για το πρώτο είδος σε σχέση με το δεύτερο. Γενικά, τα περισσότερα είδη εντόμων όταν εκτεθούν για μικρό χρονικό διάστημα (περίπου μίας ώρας) σε υψηλές θερμοκρασίες η άνω ουδός ανάπτυξής τους εντοπίζεται μεταξύ των 4 και των 5 C (Bursell 1964). Κανένα ενήλικο του H. armigera δεν επιβίωσε μετά από παραμονή του για 54, 15, 17,5 και 12,5min στους 4, 42,5 45 και 46,5 C, αντίστοιχα (Διάγραμμα 1) αποδεικνύοντας έτσι την ισχυρή εξάρτηση της θνησιμότητας από τον συνδυασμό της θερμοκρασίας και του χρόνου έκθεσης σε αυτή. Υπάρχουν δύο καταστάσεις θανάτου που προκαλούνται από την έκθεση στις υψηλές θερμοκρασίες: η μία κατάσταση χαρακτηρίζεται ως «άμεσος θάνατος» εξαιτίας του σοβαρού θερμικού πλήγματος που υφίσταται ο οργανισμός και η άλλη 78

93 ως «καθυστερημένος θάνατος» που προκαλείται όταν οι αρνητικές συνέπειες από το θερμικό πλήγμα μπορούν να συσσωρεύονται και να εκδηλώνονται σε μεταγενέστερο στάδιο της ανάπτυξης (Xie et al. 28). Στα πειράματά μας η επίδραση της έκθεσης στις υψηλές θερμοκρασίες δεν απεικονίζεται μόνο στο ποσοστό επιβίωσης των ατόμων (άμεση θνησιμότητα) αλλά και σε άλλες παραμέτρους της Δαρβινικής προσαρμογής (fitness) μια εκ των οποίων είναι η διάρκεια ζωής τους (έμμεση θνησιμότητα). Ο χρόνος έκθεσης των ενήλικων του H. armigera σε όλες τις θερμοκρασίες που εξετάστηκαν είχε σημαντική επίδραση στο πρότυπο της καμπύλης επιβίωσης των επιζησάντων ατόμων μεταβάλλοντάς την από τύπου II σε τύπου III, ενώ εμφανής ήταν και η παρουσία ενός πλατό μηδενικής θνησιμότητας στους μικρούς χρόνους έκθεσης (Διαγράμματα 3-6). Μια πιθανή εξήγηση που δόθηκε από τους Denlinger και Yocum (1998) για το παρατηρούμενο πλατό είναι ότι τα έντομα είναι ικανά να ανεχτούν μια σειρά μη θανατηφόρων πληγμάτων, αλλά ως ένα ορισμένο σημείο, πέραν του οποίου τα πλήγματα συσσωρεύονται σε κρίσιμα για την επιβίωσή τους επίπεδα και προκαλούν το θάνατο. Η απουσία ενός πλατό επιβίωσης που συνήθως παρατηρείται μετά την έκθεση στις υψηλότερες θερμοκρασίες, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι τα θανατηφόρα τραύματα αναπτύσσονται γρηγορότερα κάτω από αυτές τις συνθήκες ή ότι οι θεραπευτικές διαδικασίες οι οποίες εξουδετερώνουν τα πλήγματα στις λιγότερο υψηλές θερμοκρασίες καθίστανται ανενεργές (Denlinger and Yocum 1998). Γενικά η πίεση επιλογής που ασκεί ο παράγοντας υψηλή θερμοκρασία επιλέγει τα καλύτερα προσαρμοσμένα άτομα στα οποία σύμφωνα με τον Carey (23) ένα από τα χαρακτηριστικά τους είναι και η μακροβιότητα. Ακόμη κι αν ένα είδος καταφέρει να επιζήσει μετά από την έκθεσή του σε θερμικό πλήγμα, η ικανότητα προσαρμογής του (fitness) είναι πιθανόν επηρεασμένη από αυτό (Scott et al. 1997; Rinehart et al. 2). Στα αποτελέσματα των πειραμάτων αυτού του κεφαλαίου, η βραχείας διάρκειας έκθεση των ενήλικων του H. armigera σε υψηλές θερμοκρασίες που κυμάνθηκαν από τους 4 έως τους 46,5 C, είχε σημαντική επίδραση και στην ωοπαραγωγή, με εξαίρεση τους μικρούς χρόνους έκθεσης όπου τα αποτελέσματα δεν διέφεραν από εκείνα του μάρτυρα ενώ αντίθετα ενήλικα που παρέμειναν στους 4, 42,5 και στους 45 C για 36, 12 και 15min αντίστοιχα δεν ωοτόκησαν στη διάρκεια της ζωής τους (Πίνακας 2 και Διαγράμματα 7-8). Σε σχετική μελέτη του Rinehart και των συνεργατών του (2), η έκθεση στους 45 C για 6min ενήλικων και των δύο φύλων του είδους Sarcophaga crassipalpis Macquart (Diptera: Sarcophagidae) επηρέασε σε μεγάλο βαθμό την γονιμότητά τους. Συγκεκριμένα, η 79

94 ωοπαραγωγή μειώθηκε στο 9% του μάρτυρα (25 C) και κανένα αβγό δεν ήταν γονιμοποιημένο, αντίθετα με αυτά που εκτέθηκαν για 15min στους 45 C ή για 12min στους 4 C. Επιπρόσθετα για το ίδιο είδος ο Denlinger και οι συνεργάτες του (1991) βρήκαν ότι η έκθεση νυμφών ή ενήλικων του στους 5 C για 12min επέφερε τον άμεσο θάνατό τους. Ομοίως οι Lale και Vidal (23) βρήκαν ότι θηλυκά άτομα των ειδών Callosobruchus maculates (F.) (Coleoptera: Bruchidae) και Callosobruchus subinnotatus (Pic) (Coleoptera: Bruchidae) όταν εκτέθηκαν στους 5 C για 6min απέθεσαν ημερησίως,6 και 1,3 αβγά, αντίστοιχα σε σχέση με τα 14,1 και τα 6 αβγά που ωοτόκησαν όταν εκτέθηκαν για το ίδιο χρονικό διάστημα στους 4 C, αποδίδοντας την μείωση της ωοτοκίας στην αρνητική επίδραση των υψηλών θερμοκρασιών στην αναπαραγωγική φυσιολογία των μελετηθέντων ειδών. Επίσης, ο Saxena και οι συνεργάτες του (1992) έδειξαν ότι η διατήρηση κατά το νυμφικό τους στάδιο στους 45 C για 48 ή 72ώρες ατόμων τριών εντόμων-εχθρών των αποθηκευμένων προϊόντων [Callosobruchus chinensis L. (Coleoptera: Bruchidae), Trogoderma granarium Everts (Coleoptera: Dermestidae) και Tribolium castaneum (Herbst) (Coleoptera: Tenebrionidae)] επηρέασε σημαντικά την ωοτοκία και την εκκόλαψη των αβγών των ενήλικων που προέκυψαν από αυτές. Αντίστοιχα ο Cui και οι συνεργάτες του (28) βρήκαν ότι η υψηλή θερμοκρασία επηρέασε αρνητικά την ωοπαραγωγή του είδους T. vaporariorum εφόσον λίγα μόνο αβγά αποτέθηκαν μετά την έκθεση των ενήλικων για χρονικό διάστημα μίας ώρας στους 43 C ενώ κανένα από αυτά δεν εκκολάφθηκε. Βιοχημικές αλλαγές όπως η διακοπή της σύνθεσης πολλών φυσιολογικών πρωτεϊνών και η παραγωγή των πρωτεϊνών θερμικού πλήγματος (heat shock proteins) μπορούν να ανιχνευτούν σε καταστάσεις μέτριου θερμικού πλήγματος (Denlinger and Yocum 1998). Σε γενικές γραμμές η αύξηση της θερμοκρασίας συνεπάγεται αύξηση της κινητικής των χημικών αντιδράσεων και τη διατάραξη των ενζυματικών αντιδράσεων που γίνονται κατά την αντιγραφή του DNA (Τριανταφυλλίδης 21). Έχει αναφερθεί ότι η έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να προκαλέσει βλάβη στα ωοκύτταρα και στην ανάπτυξη των ωοθηκών στα θηλυκά άτομα, που θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην μείωση της ωοπαραγωγής. Αντίστοιχα, στα αρσενικά το θερμικό πλήγμα μπορεί να προκαλέσει μείωση της γονιμότητάς τους εξαιτίας της άμεσης βλάβης στους όρχεις και το σπέρμα τους (Chihrane and Lauge 1994, 1997; Krebs and Loeschcke 1994; Scott et al. 1997; Rinehart et al. 2). Επίσης η έκθεση στις υψηλές θερμοκρασίες έχει επιπτώσεις και στο κεντρικό νευρικό σύστημα και 8

95 κατά επέκταση στη δραστηριότητα του ενδοκρινικού συστήματος των εντόμων (Chapman 1998, Denlinger and Yocum 1998). Ο Neven (2) έδειξε ότι κάποιες αλλαγές στην αναπαραγωγή των εντόμων οφείλονται στις αλλαγές στο ενδοκρινικό τους σύστημα, που έχει ως αποτέλεσμα την αποτροπή της ωρίμασης των γενετικών κυττάρων και την παρεμπόδιση της απόθεσης της λεκιθογενίνης στα αβγά. Στα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας, όταν τα ενήλικα του H. armigera υπέστησαν βραχείας διάρκειας έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες, παράμετροι της γονιμότητάς τους, όπως το ποσοστό των θηλυκών ατόμων που ωοτόκησαν, που συζεύχθηκαν επιτυχώς καθώς και το ποσοστό εκκόλαψης των γονιμοποιημένων αβγών επηρεάστηκαν αρνητικά σε σχέση με το χρόνο έκθεσης (Πίνακες 2 και 3). Τα κύτταρα όλων των οργανισμών συνθέτουν έναν μικρό αριθμό πρωτεϊνών θερμικού πλήγματος (Hsps) για να ανταπεξέλθουν στις θερμικές και ορισμένες άλλες στρεσογόνες καταπονήσεις. Οι πρωτεΐνες θερμικού πλήγματος ομαδοποιούνται σε πέντε μεγάλες οικογένειες ανάλογα με τα μοριακά μεγέθη τους σε kilodaltons (kda): Hsp1, Hsp9, Hsp7, Hsp6 και σε μικρού μοριακού βάρους οικογένειες των πρωτεϊνών θερμικού πλήγματος (Nover 1984, Feder and Hofmann 1999). Οι Hsps λειτουργούν ως μοριακά τσαπερόνια (chaperones) δηλαδή προστατεύουν τα κυτταρικά συστατικά των οργανισμών από τα επιβλαβή αποτελέσματα των θερμικών και άλλων στρεσογόνων καταπονήσεων και επιτρέπουν την διατήρηση πολλών θεμελιωδών κυτταρικών λειτουργιών τους (Αρσενάκης 2, Nadeau et al. 21). Οι Hsps παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανοχή της πίεσης που ασκείται στα έντομα από την έκθεσή τους στης υψηλές θερμοκρασίες (Solomon et al. 1991, Feder et al. 1996) και η διαφορά που παρατηρείται μεταξύ των εντόμων στα επίπεδα ανοχής των υψηλών θερμοκρασιών μπορεί να σχετίζεται με τις διαφορές στη βέλτιστη θερμοκρασία επαγωγής της σύνθεσης των Hsps σε αυτά (Lindquist 1986, Goto et al. 1998). Το μέγεθος της αύξησης της σύνθεσης των πρωτεϊνών αυτών εξαρτάται από το μέγεθος της αύξησης της θερμοκρασίας, του χρόνου έκθεσης σε αυτή καθώς και από το αναπτυξιακό στάδιο του οργανισμού (Αρσενάκης 2, Mahroof et al. 25b). Για τους περισσότερους οργανισμούς, οι πρωτεΐνες θερμικού πλήγματος συντίθενται όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος υπερβαίνει τη βέλτιστη θερμοκρασία ανάπτυξης του οργανισμού (Parsell and Lindquist 1993). Οι Singh και Lakhotia (2) μελετώντας την σύνθεση των Hsp σε ιστούς ενήλικων (προσαρτημένοι αδένες του αρσενικού, όρχεις και ωοθήκες) και προνυμφών πέμπτου σταδίου (σιελογόνοι αδένες, μαλπιγειανοί σωλήνες, και λιπόσωμα) του H. armigera, μετά την έκθεσή τους για 81

96 4min σε θερμοκρασίες που κυμάνθηκαν από τους 37 έως τους 45 C (37, 4, 42 και 45 C), βρήκαν ότι η βέλτιστη θερμοκρασία επαγωγής της σύνθεσης των Hsp (κυρίως των Hsp7 και 64) είναι μεταξύ των 37 και 42 C ενώ η παραμονή στους 45 C είναι θανατηφόρα για τους περισσότερους ιστούς του εντόμου (όχι σύνθεση Hsps). Τα αποτελέσματά μας επιβεβαιώνουν τα ευρήματα της μελέτης των Singh και Lakhotia (2) για την θανατηφόρο επίδραση που έχει στους ιστούς του εντόμου η παραμονή τους στους 45 C ενώ η εξάρτηση της σύνθεσης των πρωτεϊνών θερμικού πλήγματος από το χρόνο έκθεσης και την θερμοκρασία, μπορεί να ερμηνεύσουν τις καμπύλες επιβίωσης των ενήλικων στους 46,5 C (Διάγραμμα 6). Στις μέρες μας, ένα από τα πιο ενδιαφέροντα και αμφιλεγόμενα θέματα στην εφαρμοσμένη οικολογία είναι αυτό της αλλαγής του κλίματος και της παγκόσμιας αύξησης της θερμοκρασίας λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου (Speight et al. 1999). Επιπρόσθετα, η ικανότητα των εντόμων να επιβιώνουν μετά από θερμικά πλήγματα (θερμοανθεκτικότητα) σε συνδυασμό με άλλους παράγοντες, παίζει σημαντικό ρόλο στην γεωγραφική κατανομή των πληθυσμών τους (Bale et al. 22) και χρησιμοποιείται στην δημιουργία πρωτοποριακών μοντέλων με βάση την γενετική επιλογή προκειμένου να διερευνηθεί από τους ερευνητές ο αντίκτυπος της παγκόσμιας αυτής αύξησης της θερμοκρασίας (Huey and Kingsolver 1993). Τα αποτελέσματα των πειραμάτων αυτού του κεφαλαίου παρέχουν συμπληρωματικές πληροφορίες που εξηγούν τους μηχανισμούς και τα φαινόμενα της δυναμικής του πληθυσμού του H. armigera στο εύκρατο κλίμα της βορείου Ελλάδας και ιδιαίτερα στο διαρκώς μεταβαλλόμενο μικροκλίμα των αγροοικοσυστημάτων. Επίσης θα ήταν πολύ χρήσιμα για την παρακολούθηση της διασποράς, της φαινολογίας και της κατανομής του πληθυσμού του H. armigera καθώς επίσης και για την ανάπτυξη βιώσιμων και ολοκληρωμένων στρατηγικών αντιμετώπισης του σοβαρού αυτού εχθρού των καλλιεργειών. 82

97 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Andrewartha, H. G Introduction to the study of animal populations. University of Chicago Press, Chicago, IL. Arbogast, R. T Mortality and reproduction of Ephestia cautella and Plodia interpunctella exposed as pupae to high temperature. Environ. Entomol. 1: Αρσενάκης, Μ. 2. Μοριακή βιολογία. Εκδόσεις: Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Υπηρεσία Δημοσιευμάτων. Bale, J. S, G. J. Masters, I. D. Hodkinson, C. S. Awmack, T. M. Bezemer, V. K. Brown, J. Butterfield, A. Buse, J. C. Coulson, J. Farrar, J. E. G. Good, R. Harrington, S. Hartley, T. H. Jones, R. L. Lindroth, M. C. Press, I. Symrnioudis, A. D. Watt, and J. B. Whittaker. 22. Herbivory in global climate change research: I Direct effects of rising temperature on insect herbivores. Global Change Biology 8: Bursell, E Environmental aspects: temperature, pp In Rockstein, M. (ed.), The physiology of insectsρvolume I. Academic Press, New York. Carey, J. R Applied demography for biologists with special emphasis on insects. Oxford University Press, New York. Carey, J. R. 23. Longevity: the biology and demography of life span. Princeton University Press, New Jersey. Chapman, R. F The insects: structure and function, 4th ed. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom. Chihrane, J., and, G. Lauge Effects of high-temperature shocks on male germinal cells of Trichogramma brassicae (Hymenoptera, Trichogrammatidae). Entomophaga 39:11-2. Chihrane, J., and, G. Lauge Thermosensitivity of germ lines of Trichogramma brassicae Bezdenko (Hymenoptera). Implications for efficacy of the parasitoid. Canadian Journal of Zoology. 75: Cossins, A. R., and K. Bowler Temperature biology of animals. Chapman and Hall, New York. Cui, X., F. Wan, M. Xie, and T. Liu. 28. Effects of heat shock on survival and reproduction of two whitefly species, Trialeurodes vaporariorum and Bemisia tabaci biotype B. 1 pp. Journal of Insect Science 8:24, available online: insectscience.org/

98 Denlinger, D. L., and G. D. Yocum Physiology of heat sensitivity, pp In G. J. Hallman and D. L. Denlinger [eds.], Temperature sensitivity in insects and application in integrated pest management. Westview Press, Boulder, CO. Denlinger, D. L., K. H. Joplin, C. P. Chen, and R. E. Lee Cold shock and heat shock, In R. E. Lee & D. L. Denlinger, eds. Insects at Low Temperature. Pp Chapman and Hall, New York. Feder, M. E., and G. E. Hofmann Heat shock proteins, molecular chaperones and the stress response: evolutionary and ecological physiology. Annu Rev Physiol 61: Feder, M. E, N. V. CartanÑo, L. Milos, R. A Krebs, and S. L. Lindquist Effect of engineering Hsp7 copy number on Hsp7 expression and tolerance of ecologically relevant heat shock in larvae and pupae of Drosophila melanogaster. J. Experimental Biol. 199: Finney, D. J Probit analysis. Cambridge, University Press, 317 pp. Gonen, M Survival and reproduction of heat-acclimated Sitophilus granarius (Coleoptera: Curculionidae) at moderately high temperatures. Entomol. Exp. Appl. 21: Goto, S. G., K. M., Yoshida, and M. T. Kimura Accumulation of Hsp7 mrna under environmental stresses in diapausing and nondiapausing adults of Drosophila triauraria. J. Insect Physiol. 44: Hallman, G. J., and Denlinger, D. L Introduction: temperature sensitivity and integrated pest management, pp In G. J. Hallman and D. L. Denlinger [eds.], Temperature sensitivity in insects and application in integrated pest management. Westview Press, Boulder, CO. Heinrich, B Mechanisms of body-temperature regulation in honeybees. Apis mellifera II. Regulation of thoracic temperature at high air temperatures. J. Experimental Biol. 85: Hochachka, P. W., and G. N. Somero Biochemical Adaptation. Princeton University Press, Princeton. Hoy, C. W Insect control in the field using temperature extremes, pp In G. J. Hallman and D. L. Denlinger [eds.], Temperature sensitivity in insects and application in integrated pest management. Westview Press, Boulder, CO. Huey, R. B., and J. G. Kingsolver Evolution of thermal sensitivity of ectotherm performance. Trends Ecol. Evol. 4:

99 Krebs, R. A., and, V. Loeschcke Effects of exposure to short-term heat stress on fitness components in Drosophila melanogaster. J. Evolutionary Biol. 7: Lale, N. E. S., and S. Vidal. 23. Simulation studies on the effects of solar heat on egg laying, development and survival of Callosobruchus maculatus (F.) and Callosobruchus subinnotatus (Pic.) in stored bambara groundnut Vigna suterranea (L.) Verdcourt. J. Stored Prod. Res. 39: Lindquist, S The heat-shock response. Annual Review Biochem. 55: Ma, C. S., B. Hau, and H. M. Poehling. 23. Effects of pattern and timing of high temperature exposure on reproduction of the rose grain aphid, Metopolophium dirhodum. Entomol. Exp. Appl. 11: Mahroof, R., Bh. Subramanyam, J. E., and P. Flinn. 25a. Reproductive performance of Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) exposed to the minimum heat temperature as pupae and adults. J. Econ. Entomol. 98: Mahroof, R., K. Y. Zhu, and Bh. Subramanyam. 25b. Changes in expression of heat shok proteins in Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) in relation to developmental stage, exposure time, and temperature. Ann. Entomol. Soc. Am. 98 (1): Mourier, H., and K. P. Poulsen. 2. Control of insects and mites in grain using a high temperature/short time (HTST) technique. J. Stored Prod. Res. 36: Nadeau, D., S. Corneu, I. Plate, G. Morrow, and R. M. Tanguay. 21. Evaluation of HSP7 as a biomarker of effect of pollutants on the earthworm Lumbricus terrestris. Cell Stress Chaperones. 6: Neven, L. G. 2. Physiological responses of insects to heat. Postharvest Biol. Technol. 21: Nover, L Heat Shock Response of Eukaryotic Cells. Springer-Verlag, Berlin. Parsell, D. A. and, S. Lindquist The function of heat-shock proteins in stress tolerance: degradation and reactivation of damaged proteins. Annual Review of Genetics. 27: Prange, H. D Evaporative cooling in insects. J. Insect Physiol. 42:

100 Proverbs, M. D., and J. R. Newton Effects of high temperature on the fertility of the codling moth, Carpocapsa pomonella (L.) (Lepidoptera: Olethreutidae). Can. Entomol. 94: Rinehart, J. P., G. D. Yocum, and D. L. Denlinger. 2. Thermotolerance and rapid cold hardening ameliorate the negative effects of brief exposures to high or low temperatures on fecundity in the flesh fly, Sarcophaga crassipalpis. Physiological Entomology. 25: Saxena, B. P., P. R. Sharma, R. K. Thappa, and K. Tikku Temperature induced sterilization for control of three stored grain beetles. J. Stored Prod. Res. 28: Scott, M., D. Berrigan, and A. A. Hoffmann Costs and benefits of acclimation to elevated temperature in Trichogramma carverae. Entomol. Exp. Appl. 85: Singh, A. K, and, S. C. Lakhotia. 2. Tissue-specific variations in the induction of Hsp7 and Hsp64 by heat shock in insects. Cell Stress & Chaperones. 5 (2): Sokal, R. R., and F. J. Rohlf Biometry, 3rd ed. Freeman, New York. Solomon, J. M., J. M. Rossi, K. Golic, T. McGarry, and S. Lindquist Changes in hsp7 alter thermotolerance and heat-shock regulation in Drosophila. New Biologist. 3: Speight, R. M., D. M. Hunter, and D. A. Watt Ecology of insects: concepts and applications. Blackwell, Oxford, UK. SPSS. 26. SPSS 14 for Windows, user s guide. SPSS, Inc., Chicago. Τριανταφυλλίδης, Κ. 21. Κλασική και μοριακή γενετική. Εκδόσεις Αφοί Κυριακίδη. Willmer, P. G Microclimate and the environmental physiology of insects. Advances Insect Physiol. 16: Yocum, G. D., J. Zdarek, K. H. Joplin, R. E. Lee, D. C. Smith, K. D. Manter, and D. L. Denlinger Alteration of the eclosion rhythm and eclosion behaviour in the flesh fly, Sarcophaga crassipalpis, by low and high temperature stress. J. Insect Physiol. 4: Xie, Q., B. Hou, and R. Zhand. 28. Thermal responses of oriental fruit fly (Diptera: Tephritidae) late third instars: mortality, puparial morphology, and adult emergence. J. Econ. Entomol. 11(3):

101 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Διαχείμαση του Helicoverpa armigera στη Βόρειο Ελλάδα 4.1 Περίληψη Μελετήθηκε η επιβίωση και ο τρόπος διαχείμασης του εντόμου Helicoverpa armigera σε συνθήκες υπαίθρου κατά τα έτη 24-5 και 25-6 και έγινε προσπάθεια στο να αποσαφηνιστεί το κατά πόσο τοπικοί πληθυσμοί του έχουν εγκατασταθεί στην βόρεια Ελλάδα με την χρησιμοποίηση φερομονικών παγίδων. Τα περισσότερα άτομα του H. armigera στην βόρεια Ελλάδα διαχειμάζουν ως διαπαύουσες νύμφες, πιθανότατα σε υπολείμματα βαμβακοκαλλιεργειών. Η είσοδος σε διάπαυση πραγματοποιείται κυρίως τους μήνες Σεπτέμβριο - Οκτώβριο. Η διάρκεια του προνυμφικού σταδίου, το βάρος της νύμφης καθώς και η διάρκεια του νυμφικού σταδίου των μη διαπαυουσών νυμφών είχε άμεση σχέση με την ημερομηνία τοποθέτησης των προνυμφών 1 ου σταδίου στις συνθήκες υπαίθρου. Η απότομη μείωση της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου είχε ως αποτέλεσμα την υψηλή προνυμφική θνησιμότητα. Προνύμφες του H. armigera που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου στα τέλη του Οκτωβρίου, δεν κατάφεραν να νυμφωθούν και πέθαιναν. Το τέλος της διάπαυσης και η εμφάνιση των ενήλικων την επόμενη άνοιξη, καθορίζεται από τις τοπικές θερμοκρασίες του εδάφους και εντοπίζεται εντός μιας περιόδου 4-5 εβδομάδων από τα τέλη Απριλίου έως τις αρχές Ιουνίου, με τα θηλυκά άτομα να εμφανίζονται λίγο νωρίτερα σε σχέση με τα αρσενικά. Για την εμφάνιση του 1, 25, 5, 75 και 9% των ενήλικων της διαχειμάζουσας γενεάς του H. armigera, στην περιοχή της βορείου Ελλάδας, απαιτήθηκαν 335, 394, 453, 56 και 549 ημεροβαθμοί αντίστοιχα. Επιπλέον η ταυτόχρονη παρουσία των ενήλικων της διαχειμάζουσας γενεάς του H. armigera, από τα πειράματα υπαίθρου, με τις πρώτες συλλήψεις στον αγρό των ενήλικων αρσενικών του στις φερομονικές παγίδες, ενισχύει την άποψη της ύπαρξης τοπικά εγκατεστημένου πληθυσμού στην περιοχή. 4.2 Εισαγωγή Κατά τη διάρκεια του χειμώνα, τα έντομα για να επιβιώσουν είτε εισέρχονται σε διάπαυση ή quiescence, είτε παραμένουν δραστήρια. Εκείνα που εισέρχονται σε κάποια κατάσταση αδράνειας εμφανίζουν μεγαλύτερη αντοχή σε χαμηλές θερμοκρασίες, από τα δραστήρια έντομα (Lee 1991). Η ικανότητα αυτή των εντόμων 87

102 να διαχειμάζουν είναι μια θαυμαστή διαδικασία, που επιφέρει πολλές αλλαγές στην φυσιολογία, την επιδημιολογία, την βιοχημεία καθώς και στην συμπεριφορά τους (Leather et al. 1993). Η διάπαυση ως μια από τις πιο θεμελιώδεις εποχικές προσαρμογές των εντόμων (Tauber et al. 1986, Danks 1987) καθώς και η ποικίλου βαθμού (περιφερειακή) μετακίνησή τους, η οποία κυμαίνεται από πτήσεις σε μικρή απόσταση έως τις μεγάλες αποστάσεις της τυπικής μετανάστευσης, είναι εναλλακτικές στρατηγικές που χρησιμοποιούνται από πολλά έντομα προκειμένου να διαφύγουν, στο χώρο ή το χρόνο, από επιζήμιες περιβαλλοντικές συνθήκες ή/και την υποβάθμιση των οικοθέσεών τους ή με σκοπό την αποίκιση νέων (Southwood 1977). Το έντομο H. armigera φαίνεται να παρουσιάζει και τις δύο στρατηγικές σε διαφορετικά μέρη της παγκόσμιας κατανομής του: στα υποτροπικά και εύκρατα τμήματα της ζώνης εξάπλωσής του, επιβιώνει κατά τους χειμερινούς μήνες εισερχόμενο σε προαιρετική διάπαυση στο στάδιο της νύμφης (Fitt 1989) ενώ παρατηρούνται και τακτικές μετακινήσεις των πληθυσμών του μεταξύ τροπικών και περιοχών μεγαλύτερου γεωγραφικού πλάτους, με σκοπό την ενίσχυση του τοπικού πληθυσμού ή την επανεγκατάστασή του (Wilson et al. 1979, Fitt and Daly 199, Zhou et al. 2a; 2b). Σε συνθήκες αγρού, υποτροπικοί πληθυσμοί του έχει βρεθεί ότι είναι ικανοί να επιβιώσουν στην διάρκεια του χειμώνα ως διαπαύουσες νύμφες σε περιοχές της Αφρικής (Roome 1979), της Αυστραλίας (Wilson et al. 1979, Kay 1982, Fitt and Daly 199, Duffield and Dillon 25), του Ισραήλ (Zhou et al. 2a), της Κίνας (Ge et al. 25) και της Ιαπωνίας (Shimizu et al. 26). Αντίθετα, έχει παρατηρηθεί ότι αναπτύσσεται συνεχώς, στις τροπικές περιοχές όπως για παράδειγμα στην Ουγκάντα (Coaker 1959) ενώ μόνο ένα μικρό ποσοστό των νυμφών του εισέρχεται σε διάπαυση στην Τανζανία (Reed 1965). Στη βόρεια Ελλάδα, το H. armigera συμπληρώνει δύο με τρεις γενεές το έτος και προκαλεί οικονομική ζημιά σε ετήσια βάση, ιδιαίτερα στη βαμβακοκαλλιέργεια (EPPO/CABI 1997). Το H. armigera αν και είναι ο κύριος εχθρός του βαμβακιού στην βόρειο Ελλάδα (Mourikis and Vasilaina-Alexopoulou 1969, Τζανακάκης 198, Τόλης 1986, Σταμόπουλος 1999), ωστόσο δεν υπάρχουν διαθέσιμα στοιχεία για την διαχείμασή του στην συγκεκριμένη περιοχή αλλά και γενικότερα στον Ελλαδικό χώρο. Ερωτήματα για το εάν οι πληθυσμοί που εμφανίζονται κάθε χρόνο είναι γηγενείς ή προέρχονται από μεταναστευτική πτήση, από νοτιότερες και προφανώς θερμότερες περιοχές, παραμένουν αναπάντητα. Μια αξιόπιστη μέθοδος πρόβλεψης της εμφάνισης του διαχειμάζοντος πληθυσμού του εντόμου θα ήταν χρήσιμη στην 88

103 καλύτερη κατανόηση της ανάπτυξης και ίσως και στη λήψη αποφάσεων όσον αφορά στη διαχείριση του H. armigera στην περιοχή. Αβεβαιότητα για το ποια φυτά χρησιμεύουν ως εναλλακτικοί ξενιστές κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης εμφάνισης, καθιστά την παρακολούθηση του πληθυσμού δύσκολη στις αρχές της εποχής. Προβλήματα μπορεί επίσης να προκύψουν όταν παίρνουμε αποτελέσματα από άλλες περιοχές όπου μικρές αποκλίσεις από συνθήκες όπως θερμοκρασία, βροχόπτωση και τύπος εδάφους μπορούν να επηρεάσουν το χρόνο εμφάνισης των ενήλικων. Το άθροισμα των ημεροβαθμών αποδείχθηκε ότι είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για την πρόβλεψη της εμφάνισης διαφόρων ειδών του γένους Heliothis (Longan et al. 1979, Potter et al. 1981, Rummel and Hatfield 1988, McCann et al. 1989). Καθώς η θερμοκρασία είναι γνωστό ότι επιδρά σημαντικά στην περάτωση της διάπαυσης των ειδών του γένους Heliothis (Roach and Adkisson 1971, Holtzer et. al 1976), το άθροισμα θερμότητας έχει αξία στην παρακολούθηση της δομής του πληθυσμού του εντόμου, στις αρχές της εποχής εξόδου του από τα κελιά διαχείμασης. Προηγμένες μέθοδοι πρόβλεψης της εμφάνισης του διαχειμάζοντος πληθυσμού των Heliothis spp. βοηθούν στη λήψη αποφάσεων σε προγράμματα διαχείρισης εντόμων-εχθρών του βαμβακιού (Duffield 24, Duffield and Dillon 25). Ο Williams (1977) διαπίστωσε ότι μοντέλα εαρινής εμφάνισης των ειδών του γένους Heliothis ήταν χρήσιμα για την εφαρμογή στρατηγικών διαχείρισης, όπως καλλιέργεια του εδάφους προ της εμφάνισης των ενήλικων με σκοπό την αύξηση της θνησιμότητας των νυμφών στο έδαφος. Σκοπός του κεφαλαίου αυτού της διδακτορικής διατριβής ήταν να διερευνήσουμε τον τρόπο διαχείμασης του H. armigera στην βόρειο Ελλάδα ως μέρος της μελέτης της βιολογίας του συγκεκριμένου είδους, καθώς και να προσδιορίσουμε τη χρονική περίοδο της εμφάνισης του διαχειμάζοντα πληθυσμού του στην συγκεκριμένη περιοχή, με τη χρήση φερομονικών παγίδων. 4.3 Υλικά και Μέθοδοι Προέλευση του εντόμου. Tα έντομα που χρησιμοποιήθηκαν για την διεξαγωγή των πειραμάτων αυτού του κεφαλαίου προήλθαν από την F1 και F2 γενεά, άγριου πληθυσμού του H. armigera, ο οποίος εκτράφηκε στο εργαστήριο. Οι προνύμφες της μητρικής γενεάς (3 ου και 4 ου σταδίου στην πλειονότητά τους) συλλέχθηκαν από καλλιέργειες βαμβακιού στην ευρύτερη περιοχή του Ν. Σερρών (Ν 41, Ε 23 ), το πρώτο και το δεύτερο δεκαήμερο του Αυγούστου του 24 και

104 Μετά την συλλογή τους, οι προνύμφες τοποθετηθήκαν ατομικά σε πλαστικά τρυβλία Petri διαμέτρου 9cm όπου τους παρείχετο ως τροφή φυτικό υλικό όμοιο με αυτό στο οποίο τρεφόντουσαν (χτένια και μικρής ηλικίας, καρύδια βαμβακιού) και διατηρήθηκαν σε συνθήκες αγρού μέχρι τη νύμφωση και την έξοδο των ενήλικων. Τα ενήλικα, μετά την έξοδο τους, μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο όπου τοποθετήθηκαν σε κλουβιά εκτροφής και οι συνθήκες διατήρησής τους ήταν όμοιες με αυτές που περιγράφηκαν στο Κεφάλαιο Κριτήρια για την αναγνώριση της διάπαυσης. Δύο ορατά χαρακτηριστικά της αναστολής της ανάπτυξης χρησιμοποιήθηκαν προκειμένου να καθοριστεί το εάν οι νύμφες του H. armigera ήταν σε διάπαυση: 1. η παρατεταμένη παρουσία των κεχρωσμένων «οφθαλμικών κηλίδων» (eye spots) και 2. η κατάσταση του λιποσώματος. Οι Shumakov και Yakhimovich (1955) περιέγραψαν την παρουσία κηλίδων στην μεταπαρειακή (postgenal) περιοχή των νεοσχηματισθέντων νυμφών του H. armigera και την εξαφάνισή τους, κατά τη διάρκεια της περαιτέρω ανάπτυξης. Αμέσως μετά τη νύμφωση οι οφθαλμικές κηλίδες είναι ευδιάκριτες, και εμφανίζονται σε μια ευθεία γραμμή κατά μήκος της μεταπαρειακής περιοχής. Η διατήρησή τους πέραν της φυσιολογικής περιόδου ανάπτυξης είναι ένα χαρακτηριστικό των διαπαυουσών νυμφών (Εικόνα 1). Το ίδιο χαρακτηριστικό παρατηρήθηκε να υπάρχει και σε άλλα Heliothis spp. (Phillips and Newsom 1966, Cullen and Browning 1978). Ομοίως, το λιπόσωμα των νεοσχηματιζόμενων νυμφών αποτελείται από σκληρούς στρογγυλεμένους λοβούς και παραμένει απαράλλαχτο σε αυτή τη κατάσταση σ όλη τη διάρκεια της διάπαυσης (Pearson 1958). Στις μη διαπαύουσες νύμφες, η ιστόλυση ξεκινά τη δεύτερη ημέρα από την νύμφωση και το λιπόσωμα αποσυντίθεται σε μια μάζα ελεύθερων κόκκων, που αργότερα αναδιοργανώνεται σε λιπόσωμα του ενηλίκου Τοποθέτηση προνυμφών σε συνθήκες υπαίθρου. Νεο-εκκολαπτόμενες προνύμφες τοποθετήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου, της περιοχή προέλευσής τους, σε ομάδες των 25-5 ατόμων σε πλαστικά κύπελλα χωρητικότητας 2ml με τεχνητή τροφή (Κεφάλαιο 2). Τα κύπελλα με τις προνύμφες τοποθετήθηκαν εντός μεγάλου κλουβιού (7x5x3) έτσι ώστε να είναι προστατευμένες από την βροχή και τα θηλαστικά ενώ ήταν εκτεθειμένες σε όλες τις άλλες περιβαλλοντικές μεταβλητές (άνεμο, θερμοκρασία, φωτοπερίοδο κτλ). Οι προνύμφες μετά και την ολοκλήρωση της τρίτης προνυμφικής ηλικίας, τοποθετούνταν ατομικά σε τρυβλία Petri διαμέτρου 9cm για να αποφευχθεί ο καννιβαλισμός, στα οποία και ολοκλήρωναν την 9

105 Εικόνα 1. A. Οφθαλμικές κηλίδες (φορά βέλους) σε νύμφη του H. armigera. B. Μετακίνιση των οφθαλμικών κηλίδων κατά την διάρκεια της νυμφικής ανάπτυξης 91

106 προνυμφική τους ανάπτυξη. Παρακολουθούσαμε καθημερινά τις προνύμφες για τη μετάβασή τους στο στάδιο της νύμφης και τους παρείχαμε τροφή όποτε ήταν αυτό απαραίτητο. Μετά το πέρας 2 ημερών από τη νύμφωση, οι νύμφες ζυγίζονταν σε ζυγαριά ακριβείας (Chyo JK-18; ±.1 mg; Chyo, Osaka, Japan) και προσδιοριζόταν το φύλο τους. Μετά από δέκα ημέρες, οι νύμφες ζυγίζονταν για δεύτερη φορά ενώ παράλληλα ελέγχονταν στο στερεοσκόπιο για την παρουσία των οφθαλμικών κηλίδων και την κατάσταση του λιποσώματός τους, κριτήρια που όπως αναφέρθηκε μας βοηθούσαν στο διαχωρισμό των διαπαυουσών από τις μη διαπαύουσες νύμφες. Μετά τον διαχωρισμό, τα μη διαπαύοντα άτομα διατηρήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου εντός των πλαστικών τρυβλίων νύμφωσής τους και καθημερινά παρακολουθούσαμε την έξοδο των ενήλικων από αυτά. Μη διαπαύουσες νύμφες από τις οποίες δεν εξήλθαν ενήλικα έως τις αρχές της άνοιξης θεωρήθηκαν νεκρές Τοποθέτηση διαπαυουσών νυμφών στο έδαφος. Είκοσι ημέρες μετά τη νύμφωση, μέρος των διαπαυουσών νυμφών τοποθετήθηκε στο έδαφος σε βάθος 4-6cm από την επιφάνεια, σε ειδικά τροποποιημένα πλαστικά φιαλίδια (15 x 12,5cm). Η τοποθέτησή τους έγινε και τα δύο έτη σε αγροτεμάχιο που μετέπειτα καλλιεργήθηκε με βαμβάκι και οι νύμφες εντός των φιαλιδίων ήταν εκτεθειμένες σε όλες τις περιβαλλοντικές μεταβλητές. Το βάθος τοποθέτησης που επιλέχθηκε, είναι αυτό στο οποίο συνήθως το έντομο H. armigera νυμφώνεται στο έδαφος δημιουργώντας κατάλληλη στοά (Wilson 1983, Murray and Zalucki 1994). Σε κάθε φιαλίδιο δημιουργήσαμε μία οπή διαμέτρου 2mm στο κάτω κλειστό άκρο ώστε να διευκολύνεται η αποστράγγιση. Στη συνέχεια, το γεμίσαμε με ψηλή άμμο μέχρι το ύψος των 4cm και τοποθετήσαμε τη διαπαύουσα νύμφη στην επιφάνεια της άμμου. Το ελεύθερο άκρο του σωλήνα το καλύψαμε με ένα μικρό κομμάτι μουσελίνας για να προστατεύσουμε τη νύμφη από τα αρπακτικά έντομα και σφραγίσαμε τον σωλήνα με πλαστικό καπάκι στο οποίο δημιουργήσαμε οπή για να επιτρέψουμε την ανταλλαγή αέρος. Στη συνέχεια ο σωλήνας τοποθετήθηκε κάθετα στο έδαφος, με αποτέλεσμα οι νύμφες να διατηρούνται στο σκοτάδι, σε ελεγχόμενο βάθος στο έδαφος και σε θαλάμους που μιμούνται τα φυσικά κελιά νύμφωσης (Εικόνα 2 και 3). Τα φιαλίδια ελέγχονταν αρχικά μια φορά την εβδομάδα ενώ από τα μέσα Μαρτίου καθημερινά για την έξοδο των ενήλικων. 92

107 Εικόνα 2. Πλαστικά φιαλίδια τοποθετημένα στο έδαφος, εντός των οποίων τοποθετήθηκαν διαπαύουσες νύμφες Επιφάνεια εδάφους Οπή ανταλλαγής αέρα Καπάκ ι Μουσελίν α 4cm Νύμφ η 6cm 1cm Άμμος Οπή αποστράγγισης Εικόνα 3. Σχηματική απεικόνιση των πλαστικών φιαλιδίων που τοποθετήθηκαν στο έδαφος,2cm 93

108 Ένα άλλο μέρος των διαπαυουσών νυμφών μεταφέρθηκε στο εργαστήριο και τοποθετήθηκε σε κλιβάνους με σταθερή θερμοκρασία 2 C και με φωτοπερίοδο 16:8 και 8:16 ώρες (Φ:Σ), αντίστοιχα. Καθημερινά γινόταν έλεγχος για την εμφάνιση των ενήλικων Παρακολούθηση του πληθυσμού των ενήλικων αρσενικών με παγίδες. Για την παρακολούθηση του πληθυσμού των ενήλικων αρσενικών του εντόμου χρησιμοποιήθηκαν παγίδες τύπου χοάνης (funnel traps) πράσινου χρώματος (Εικόνα 4), που ως τεχνητή ελκυστική ουσία φύλου έφεραν τη συνθετική φερομόνη Pherocon Cap (συνδυασμός των συστατικών (Ζ)-11-hexadecenal και (Ζ)-9- hexadecenal, σε αναλογία, αντίστοιχα 9-99% και 1-1%) εμποτισμένη σε εξατμιστήρα από καουτσούκ. Ο εξατμιστήρας της φερομόνης προσαρμόζονταν σε ειδική θέση στην κορυφή της παγίδας ενώ εντός αυτής τοποθετούνταν εξατμιστήρας εμποτισμένος με εντομοκτόνο (Dichlorvos 2%) για την θανάτωση των συλλαμβανομένων εντόμων. Εικόνα 4. Παγίδα τύπου χοάνης Η αλλαγή των εξατμιστήρων της φερομόνης και του εντομοκτόνου γινόταν κάθε είκοσι μέρες. Η συχνότητα ελέγχου των παγίδων για την διαπίστωση και την καταγραφή των συλλαμβανομένων εντόμων ήταν εβδομαδιαία. Τέσσερις παγίδες τοποθετήθηκαν το 25 και πέντε το 26 σε αγροτεμάχια που καλλιεργήθηκαν μετέπειτα με βαμβάκι και βρίσκονταν 3-4 χιλιόμετρα περιμετρικά του πειραματικού αγροτεμαχίου, στο οποίο τοποθετήθηκαν τα φιαλίδια με τις διαπαύουσες νύμφες. Η τοποθέτηση των παγίδων έγινε στις αρχές Μαρτίου και για τα δύο έτη, στο εσωτερικό τμήμα των αγροτεμαχίων ενώ το ύψος των παγίδων σε σχέση με αυτό της φυλλικής επιφάνειας, προσαρμόζονταν κάθε φορά που ήταν απαραίτητο έτσι ώστε οι παγίδες να βρίσκονται ακριβώς πάνω από την κόμη των φυτών. Οι παγίδες παρέμειναν έως το τέλος της πτήσης του εντόμου Καταγραφή της θερμοκρασίας. Η καταγραφή της θερμοκρασίας του αέρα που επικρατούσε στο μικροπεριβάλλον στο οποίο τοποθετήθηκαν οι προνύμφες 94

109 κατά την έξοδό τους σε συνθήκες αγρού, έγινε με την βοήθεια ενός ηλεκτρονικού καταγραφικού κλιματικών παραμέτρων (HOBO Pro RH/Temp). Η συσκευή ρυθμίσθηκε να καταγράφει τις τιμές της θερμοκρασίας ανά 3 λεπτά και στερεώθηκε εντός μιας μεταλλικής κυλινδρικής βάσης, κλειστής από την μια της πλευρά έτσι ώστε να παρέχεται προστασία από την βροχή, σε σταθερό ύψος 1.3m από το έδαφος. Αντίστοιχα, η καταγραφή της θερμοκρασίας του μικροπεριβάλλοντος των διαπαυουσών νυμφών που τοποθετήθηκαν στο έδαφος εντός των φιαλιδίων πραγματοποιήθηκε με την βοήθεια μιας αντίστοιχης ηλεκτρονικής συσκευής καταγραφής της θερμοκρασίας (HOBO H8) στην οποία προσαρμόστηκαν τέσσερις αισθητήρες (TMC x -HD) που τοποθετήθηκαν ο πρώτος εντός ενός κενού φιαλιδίου όπως αυτό που χρησιμοποιήθηκε για την τοποθέτηση των νυμφών στο έδαφος και οι υπόλοιποι τρεις σε βάθος 5, 1 και 2 εκατοστών από την επιφάνεια του εδάφους, αντίστοιχα. Η θερμοκρασία καταγραφόταν ανά ώρα με ακρίβεια,25 C στους 2 C και η μέτρησή της σταμάτησε με την έξοδο και του τελευταίου ενηλίκου Στατιστική ανάλυση. Η επίδραση της ημερομηνίας εξόδου των προνυμφών σε συνθήκες υπαίθρου στη διάρκεια ανάπτυξης του προνυμφικού και του νυμφικού σταδίου καθώς και στο βάρος της νύμφης τόσο των διαπαυουσών όσο και των μη διαπαυουσών νυμφών, καθορίστηκε εφαρμόζοντας ανάλυση της παραλλακτικότητας (ANOVA). Χρησιμοποιήθηκε λογαριθμική μετατροπή log 1 (x+1) των δεδομένων για να αποφευχθεί η ετερογένεια της παραλλακτικότητας: στους Πίνακες δίνονται οι μέσοι όροι πριν τη μετατροπή. Τα ποσοστά συγκρίθηκαν με το κριτήριο χ 2 (Sokal και Rohlf 1995). Η σύγκριση των μέσων όρων μεταξύ των διαπαυουσών και μη διαπαυουσών νυμφών καθώς και μεταξύ των αρσενικών και των θηλυκών ατόμων έγινε με το t-κριτήριο (t-test). Υπολογισμός ημεροβαθμών. Η μέθοδος των Baskerville and Emin (1969) εφαρμόστηκε για τον υπολογισμό του αθροίσματος των αποτελεσματικών ημεροβαθμών από τις ημερήσιες μέγιστες και ελάχιστες τιμές των θερμοκρασιακών δεδομένων μας, τόσο για την ολοκλήρωση του προνυμφικού όσο και του νυμφικού σταδίου. Ως κατώτερη ουδός ανάπτυξης χρησιμοποιήθηκαν οι 1,52 και 1,17 C για το προνυμφικό και νυμφικό στάδιο, αντίστοιχα, όπως αυτοί υπολογίστηκαν με το γραμμικό μοντέλο στα πειράματα ανάπτυξης του Κεφαλαίου 2. Μοντέλο κατανομής της διάρκειας ανάπτυξης. Η απόκλιση στην διάρκεια ανάπτυξης του προνυμφικού και νυμφικού σταδίου στις διαφορετικές ημερομηνίες εξόδου των προνυμφών σε συνθήκες αγρού, περιγράφηκε με την αθροιστική 95

110 πιθανότητα κατανομής της ολοκλήρωσης της ανάπτυξης του αντίστοιχου σταδίου, σε σχέση με το άθροισμα των αποτελεσματικών ημεροβαθμών, χρησιμοποιώντας την συνάρτηση της αθροιστικής κατανομής Weibull (Régnière 1984). Η συνάρτηση του Weibull χρησιμοποιείται συχνά, προκειμένου να περιγράψει την κατανομή των εντόμων που ολοκληρώνουν την ανάπτυξη ενός σταδίου του βιολογικού τους κύκλου, σε σχέση με το χρόνο ή τη θερμοκρασία (Wagner et al. 1984). Η εξίσωση της συνάρτησης Weibull είναι: f(x) = 1 [1 exp( [x / β] α )], όπου f(x) (εξαρτημένη μεταβλητή) είναι το αθροιστικό ποσοστό ολοκλήρωσης της ανάπτυξης ενός σταδίου (προνυμφικό, νυμφικό), χ (ανεξάρτητη μεταβλητή) είναι το άθροισμα των αποτελεσματικών θερμοκρασιών και α, β είναι παράμετροι της κατανομής που υπολογίστηκαν με βάση τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων του Marquardt χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα SPSS NLN, 14 (SPSS Inc. 26) Αποτελέσματα Ανάπτυξη προνυμφών σε συνθήκες υπαίθρου και είσοδος σε διάπαυση. Ο αριθμός των προνυμφών του H. armigera που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου καθώς και το ποσοστό αυτών που νυμφώθηκε, φαίνεται στον πίνακα 1. Το ποσοστό νύμφωσης και κατά συνέπεια επιβίωσης, διαφοροποιήθηκε μεταξύ των ημερομηνιών εξόδου των προνυμφών τόσο για το 24 (χ 2 = 496,, df= 2, P =,) όπου κυμάνθηκε από 16,1 έως 79,67% όσο και για το 25 (χ 2 = 61,565, df = 3, P =,) με τιμές που κυμανθήκαν από 21,23 έως 46,29% καθώς και μεταξύ των δυο ετών, ανεξαρτήτως της περιόδου τοποθέτησης των προνυμφών (χ 2 = 19,645, df = 1, P =,). Και για τα δύο έτη των πειραμάτων, οι προνύμφες του H. armigera που τοποθετήθηκαν στο ύπαιθρο μετά τα μέσα του Οκτωβρίου, δεν κατάφεραν να ολοκληρώσουν το προνυμφικό στάδιο και να νυμφωθούν. Το ποσοστό των νυμφών που εισήλθε σε διάπαυση εμφάνισε μια σημαντική συσχέτιση με την αντίστοιχη ημερομηνία τοποθέτησης των προνυμφών τόσο για το 24 (χ 2 = 75,98, df = 2, P =,) όσο και για το 25 (χ 2 = 141,676, df = 3, P =,). Για το 24 το ποσοστό αυτό κυμάνθηκε μεταξύ 65,15-62,73% για την πρώτη και την τρίτη περίοδο, αντίστοιχα, ενώ ήταν χαμηλό την δεύτερη περίοδο τοποθέτησης (»3%). Το μικρό αυτό ποσοστό πιθανόν σχετίζεται με τις υψηλές τιμές της θερμοκρασίας που καταγράφηκαν το διάστημα από 2/9/4 έως 1/1/4 96

111 Μέγιστο Ελάχιστο Μέση Θερμοκρασία( C) /8/4 8/8/4 15/8/4 22/8/4 29/8/4 5/9/4 12/9/4 19/9/4 26/9/4 3/1/4 1/1/4 17/1/ /1/4 31/1/4 7/11/4 14/11/4 21/11/4 28/11/4 5/12/4 12/12/4 19/12/4 26/12/ /8/5 8/8/5 15/8/5 22/8/5 29/8/5 5/9/5 12/9/5 19/9/5 26/9/5 3/1/5 1/1/5 17/1/5 24/1/5 31/1/5 7/11/5 14/11/5 21/11/5 28/11/5 5/12/5 12/12/5 19/12/5 26/12/5 Ημερομηνία Διάγραμμα 1. Θερμοκρασίες αέρος στις συνθήκες υπαίθρου που εκτέθηκαν οι προνύμφες 1 ου σταδίου του H. armigera τα αντίστοιχα έτη. 97

112 (Διάγραμμα 1). Αντίθετα το 25 το ποσοστό των διαπαυουσών νυμφών αυξήθηκε σταδιακά με την ημερομηνία τοποθέτησης, εμφανίζοντας την μεγαλύτερή του τιμή την τρίτη περίοδο (9,12%) ενώ την επόμενη περίοδο μειώθηκε στο 82,18%. Επίσης, υπήρξε μια σημαντική διαφορά μεταξύ της παρατηρηθείσας και αναμενόμενης συχνότητας διαπαυουσών νυμφών για τα δύο έτη πειραματισμού (χ 2 = 24,5, df = 1, P =,) η οποία όμως ήταν ανεξάρτητη από το φύλο των ατόμων του H. armigera (χ 2 =,456, df = 1, P =,456) (Πίνακας 1). Η πορεία νύμφωσης των διαπαυουσών και μη διαπαυουσών προνυμφών καθώς και η διάρκεια του προνυμφικού σταδίου φαίνονται στα Διαγράμματα 2-4 και στον Πίνακα 2. Οι προνύμφες του H. armigera που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου στο τέλος του πρώτου (8/9/4) και του δεύτερου (18/9/4) δεκαημέρου του Σεπτεμβρίου, χρειάστηκαν περίπου 2 ημέρες για να ολοκληρώσουν το προνυμφικό τους στάδιο και να νυμφωθούν ενώ οι προνύμφες που τοποθετήθηκαν το δεύτερο δεκαήμερο του Οκτωβρίου (12/1/4) νυμφώθηκαν σε σημαντικά μεγαλύτερο χρόνο τόσο αυτές που εισήλθαν σε κατάσταση διάπαυσης (32,68 ημέρες, F = 2.78,325, df = 2, 385, P =,) όσο και οι μη-διαπαύουσες (37,12 ημέρες, F = 2.78,325, df = 2, 385, P =,). Αντίστοιχη εικόνα παρατηρήθηκε και το 25 με κύριο χαρακτηριστικό την σημαντικά μεγαλύτερη απαίτηση σε ημέρες, για την ολοκλήρωση του προνυμφικού σταδίου όσο πιο αργά το φθινόπωρο γινόταν η τοποθέτηση των προνυμφών 1 ου σταδίου σε συνθήκες υπαίθρου (Πίνακας 2). Ο μέσος όρος των ημερών που απαιτήθηκαν για την ολοκλήρωση του προνυμφικού σταδίου των διαπαυουσών νυμφών (μ.ο.= 2,4 ημέρες) ήταν σημαντικά υψηλότερος (t = 5,211, df = 237, P =,) από αυτόν των προνυμφών που δεν εισήλθαν σε διάπαυση (μ.ο.= 19,39) για την δεύτερη περίοδο του 24. Αντίθετα, την τρίτη περίοδο, οι μη διαπαύουσες νύμφες χρειάστηκαν κατά μέσο όρο 5 περίπου περισσότερες ημέρες (t = -5,951, df = 159, P=,) ενώ οι προνύμφες της πρώτης περιόδου δεν εμφάνισαν στατιστικά σημαντικές διαφορές, όσον αφορά στο απαιτούμενο χρονικό διάστημα για την ολοκλήρωση του προνυμφικού τους σταδίου (t = -,639, df = 328, P =,523) (Πίνακας 2). Το 25 η διαφορά μεταξύ του μέσου όρου ημερών που απαιτήθηκαν για την ολοκλήρωση του προνυμφικού σταδίου των διαπαυουσών νυμφών ήταν σημαντικά μεγαλύτερη την 1 η (t = -2,179, df = 51, P =,34) και 2 η (t = -2,956, df = 84, P =,4) περίοδο, σε σχέση με τις μη διαπαύουσες, ενώ αντίθετα την 3 η και 4 η περίοδο οι προνύμφες που δεν εισήλθαν σε διάπαυση χρειάστηκαν περισσότερο χρόνο για να ολοκληρώσουν το προνυμφικό τους 98

113 στάδιο, αλλά με στατιστικά σημαντικές διαφορές μόνο στην 4 η περίοδο (t = 3,98, df = 1, P =,) (Πίνακας 2). Η επίδραση της ημερομηνίας τοποθέτησης των προνυμφών 1 ου σταδίου σε συνθήκες υπαίθρου επηρέασε σημαντικά το αποκτηθέν βάρος των σχηματιζόμενων νυμφών και για τα δύο έτη πειραματισμού (Πίνακας 2). Αναλυτικότερα, ο μέσος όρος του βάρους των διαπαυουσών νυμφών, όταν αυτές ζυγίστηκαν 2 ημέρες μετά το σχηματισμό τους, μειώθηκε σημαντικά όσο η έξοδος των προνυμφών γίνονταν αργότερα το φθινόπωρο τόσο κατά το 24 (F = 22,421, df = 2,384, P =,) όσο και κατά το 25 (F = 12,524, df = 3,271, P =,). Κάτι ανάλογο παρατηρήθηκε και στις μη διαπαύουσες νύμφες, με εξαίρεση την 2 η και την 4 η περίοδο του 25 όπου το βάρος τους σημείωσε αύξηση, σε σχέση με την προηγούμενη περίοδο, η οποία όμως δεν ήταν στατιστικά σημαντική (κριτήριο Tukey). Οι διαπαύουσες νύμφες ήταν σημαντικά βαρύτερες (ζύγιση τη 2 η και 1 η ημέρα) σε σχέση με τις μη διαπαύουσες σε όλες τις περιόδους εξόδου των προνυμφών, εκτός από την 1 η περίοδο του 24 (t = 2,744, df = 328, P =,79) και την 2 η (t = -,665, df = 84, P =,58) και 4 η (t = -,751, df = 1, P =,462) του 25 όπου οι διαφορές στο βάρος της νύμφης των 2 ημερών, αν και υπήρχαν, δεν ήταν στατιστικά σημαντικές. Αντίθετα, η ημερομηνία τοποθέτησης των προνυμφών δεν είχε σημαντική επίδραση στην μείωση του βάρους των νυμφών μεταξύ της πρώτης και δεύτερης ζύγισης η οποία όμως διαφορά ήταν σημαντική μεταξύ των διαπαυουσών και μη διαπαυουσών νυμφών (ttest, p <,5) (Πίνακας 2). Η παραλλακτικότητα στον απαιτούμενο αριθμό ημεροβαθμών για την ολοκλήρωση του προνυμφικού σταδίου της αντίστοιχης ημερομηνίας τοποθέτησης των προνυμφών, περιγράφεται πολύ καλά από το μοντέλο κατανομής του Weibull: r 2 =,922-,993 (Διαγράμματα 5 και 6 και Πίνακας 3). Η τιμή της παραμέτρου διαμόρφωσης της καμπύλης (α) του μοντέλου αυξήθηκε, καθώς η τοποθέτηση των προνυμφών γίνονταν αργότερα το φθινόπωρο, κάτι που δείχνει ότι η παραλλακτικότητα σχετικά με τους απαιτούμενους ημεροβαθμούς για την ολοκλήρωση του προνυμφικού σταδίου, στις πρώτες ημερομηνίες τοποθέτησης είναι μεγαλύτερη σε σχέση με αυτή των επόμενων ημερομηνιών (Πίνακας 3). Πράγματι το εύρος μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης τιμής του συνόλου των θετικών θερμοκρασιών για την ολοκλήρωση του προνυμφικού σταδίου, κυμάνθηκε από τους 77 έως τους 24 ημεροβαθμούς για την πρώτη και τρίτη περίοδο εξόδου των 99

114 Πίνακας 1. Ημερομηνίες τοποθέτησης προνυμφών σε συνθήκες υπαίθρου και ποσοστά νύμφωσης τους Ημερομηνία Ν 1 νύμφωσης (%) φύλου Ποσοστό Ποσοστό διαπαυουσών νυμφών Αναλογία (%) Σύνολο : /9/24 (1 η περίοδος) 18/9/24 (2 η περίοδος) 12/1/24 (3 η περίοδος) 28/1/24 (4 η περίοδος) 21/8/25 (1 η περίοδος) 31/8/25 (2 η περίοδος) 2/9/25 (3 η περίοδος) 1/1/25 (4 η περίοδος) , (n 2 =33) 79,67 (n=239) 16,1 (n=161) 65,15 (n=215) 3,13 (n=72) 62,73 (n=11) 5,7 (n=19) 61,11 (n=44) 5,5 (n=51) 49,3 (n=16) 38,89 (n=28) 49,5 (n=5) ,13 (n=53) 21,23 (n=86) 46,29 (n=162) 25,9 (n=11) 13,21 (n=7) 44,19 (n=38) 9,12 (n=146) 82,18 (n=83) 71,43 (n=5) 31,58 (n=12) 52,74 (n=77) 5,6 (n=42) 28,57 (n=2) 68,42 (n=26) 47,26 (n=69) 49,4 (n=41) 1,3: 1 1,57: 1 1,2: 1 2,5: 1,46: 1 1,12: 1 1,2: 1 28/1/25 (5 η περίοδος) 11 χ 2 19,645 24,5,557 df p,,, (Ν) = ο αριθμός των προνυμφών 1 ου σταδίου που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου στις αντίστοιχες ημερομηνίες 2. (n) = ο αριθμός των νυμφών που διαμόρφωνε και το αντίστοιχο ποσοστό 1

115 1η περίοδος (8/9/4) 3 1 Ποσοστό (%) νύμφωσης Διαπαύουσες Μη-διαπαύουσες Αθροιστικό % νύμφωσης /9/4 27/9/4 28/9/4 Αθροιστικό (%) νύμφωσης 29/9/4 3/9/4 1/1/4 2/1/4 3/1/4 4/1/4 Ημερομηνία νύμφωσης 2η περίοδος (18/9/4) Ποσοστό (%) νύμφωσης /1/4 5/1/4 6/1/4 7/1/4 8/1/4 9/1/4 1/1/4 Αθροιστικό (%) νύμφωσης 11/1/4 12/1/4 13/1/4 14/1/4 Ημερομηνία νύμφωσης 3η περίοδος (12/1/4) 3 1 Ποσοστό (%) νύμφωσης /11/4 13/11/4 16/11/4 Αθροιστικό (%) νύμφωσης 19/11/4 22/11/4 25/11/4 28/11/4 1/12/4 4/12/4 Ημερομηνία νύμφωσης Διάγραμμα 2. Πορεία νύμφωσης προνυμφών που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες αγρού το 24, στις αντίστοιχες περιόδους εξόδου. 11

116 1η περίοδος (21/8/5) 3 1 Ποσοστό (%) νύμφωσης Διαπαύουσες Μη-διαπαύουσες Αθροιστικό % νύμφωσης Αθροιστικό (%) νύμφωσης 2η περίοδος (31/8/5) /9/5 15/9/5 17/9/5 19/9/5 21/9/5 23/9/5 25/9/5 27/9/5 29/9/5 3/9/5 4/9/5 5/9/5 6/9/5 7/9/5 8/9/5 9/9/5 1/9/5 11/9/5 12/9/5 13/9/5 Ημερομηνία νύμφωσης Ποσοστό (%) νύμφωσης Αθροιστικό (%) νύμφωσης Ημερομηνία νύμφωσης Διάγραμμα 3. Πορεία νύμφωσης προνυμφών που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες αγρού το 25, στις αντίστοιχες περιόδους εξόδου. 12

117 3η περίοδος (2/9/5) Ποσοστό (%) νύμφωσης Διαπαύουσες Μη-διαπαύουσες Αθροιστικό % νύμφωσης η περίοδος (1/1/5) /11/5 5/11/5 8/11/5 11/11/5 14/11/5 17/11/5 2/11/5 23/11/5 26/11/5 29/11/5 2/12/5 5/12/5 8/12/5 11/12/5 9/1/5 12/1/5 Αθροιστικό (%) νύμφωσης 15/1/5 18/1/5 21/1/5 24/1/5 27/1/5 3/1/5 2/11/5 Ημερομηνία νύμφωσης Ποσοστό (%) νύμφωσης Αθροιστικό (%) νύμφωσης Ημερομηνία νύμφωσης Διάγραμμα 4. Πορεία νύμφωσης προνυμφών που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες αγρού το 25, στις αντίστοιχες περιόδους εξόδου. 13

118 Πίνακας 2. Διάρκεια του προνυμφικού σταδίου (ημέρες ± τ.σ.) των διαπαυουσών και μη προνυμφών του H. armigera και το βάρος αυτών (mg ± τ.σ.) σε συνθήκες υπαίθρου Διάρκεια προνυμφικού σταδίου Έτος Χρονική περίοδος 1 η (8/9/4) 2 η (18/9/4) 3 η (12/1/4) 4 η Βάρος νύμφης 2 ημερών (mg) Βάρος νύμφης 1 ημερών (mg) Διαφορά βάρους (mg) (211,2-45,7) 39,6 ± 3,1cA (231,2-368,3) (229,5-382,6) 29,5 ± 4,8cB (221,7-393,6) Διαπαύουσες 329,1 ± 2,5aA (196,4-443,1) 314,6 ± 4,bA (26, - 398,8) 299,6 ± 3,3cA (224,5-355,6) Διαπαύουσες 4,3 ±,5aA (1,2-24,1) 5,3 ±,8aA (,6-28,3) 5,9 ±,6aA (1,4-32,) (ημέρες) Διαπαύουσες Μηδιαπαύουσες 2,14 ±,11a 3 A 2,25 ±,14aA 4 (n 1 =215) (n=115) 2,4 ±,17aA 19,39 ±,11aB (n=72) (n=167) 32,68 ±,13bA 37,12 ±,73bB (n=11) (n=6) 325,4 ± 5,2aA Διαπαύουσες Μηδιαπαύουσες 331,4 ± 3,1aA (21,5-449,3) 2 (191,3-429,6) 318,6 ± 4,3bA 312,8 ± 3,2bB Μηδιαπαύουσες 39,5 ± 3,6aB (171,2-42,6) 296,9 ± 2,4aB (217,5-361,6) 264,7 ± 9,bB (18,7-387,5) Μηδιαπαύουσες 43,8 ± 14,2aB (5,6-259,3) 48,7 ± 19,4aB (7,4-288,6) 41,5 ± 4,7aB (2,8-184,8) (28/1/4) F 278, ,491 22,421 19,647 24,372 18,731 1,682 1,787 df 2,385 2,339 2,384 2,38 2,384 2,38 2,384 2,38 p,,,,,,,, 1 η (21/8/5) 2 η (31/8/5) 3 η (2/9/5) 4 η (1/1/5) 5 η 17,71 ±,42aA (n=7) 19,82 ±,4aA (n=38) 28,81 ±,37bA (n=146) 45,19 ±,89cA (n=83) 15,85 ±,33aB (n=46) 18,29 ±,33bB (n=48) 3,6 ± 1,23cA (n=16) 53,94 ± 2,31dB (n=18) 343,3 ± 3,8aA (287,7-386,3) 326,9 ± 6,1aA (224,4-48,1) 31,1 ± 2,4bA (222,8-377,2) 296,2 ± 3,5bA (185,3-376,5) 3,1 ±,1abB (193,7-387,7) 321,4 ± 5,5aA (212, - 396,2) 258,8 ± 1,7cB (193,1-32,8) 284,4 ± 5,4bcA (19,6-45,1) 339,2 ± 3,5aA (282,9-38,3) 324,6 ± 5,9aA (223,4-46,1) 295,7 ± 2,3bA (216,5-373,1) 299,6 ± 3,3bA (18,3-37,) 279,1 ± 6,abB (178,1-362,2) 293, ± 7,aB (172, - 384,) 224,9 ± 11,7cB (18, 38,) 246,9 ± 18,6bcB (137,2-48,2) 4,1 ±,5aA (1,8-6,) 5, ±,7aA (1, - 22,) 5,6 ±,3aA (,3-25,1) 4,8 ±,3aA (,9-17,9) 33,1 ± 7,5aB (4,3-292,5) 52,8 ± 12,1aB (7,6-339,9) 76,1 ± 24,9aB (4,4-32,1) 51,2 ± 15,5aB (2,8-295,2) (28/1/5) F 311, ,282 12,524 9,56 14,68 8,321 1,35 1,487 df 3,271 3,124 3,271 3,124 3,271 3,124 3,271 3,124 p,,,,,,,378, n = ο αριθμός των προνυμφών. 2. Σε παρένθεση εμφανίζεται η ελάχιστη και μέγιστη τιμή που παρατηρήθηκε 3. Τιμές που ακολουθούνται από το ίδιο γράμμα (πεζά) σε μια στήλη δεν διαφέρουν στατιστικά σημαντικά (P <,5, Tukey HSD κριτήριο) 4. Τιμές μεταξύ των δύο φύλων σε κάθε περίοδο που ακολουθούνται από το ίδιο γράμμα (κεφαλαία) δεν διαφέρουν σημαντικά (P <,5, t-test) 14

119 προνυμφών το 24 και από τους 178 έως τους 17 για την δεύτερη και τέταρτη περίοδο, αντίστοιχα, το 25 (Διαγράμματα 5 και 6) Έξοδος ενήλικων σε συνθήκες υπαίθρου. Μη διαπαύουσες νύμφες του H. armigera που προήλθαν από προνύμφες που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου, την πρώτη και τη δεύτερη περίοδο το 24, ολοκλήρωσαν το νυμφικό τους στάδιο κατά μέσο όρο σε»24 ημέρες (t =,115, df = 13, P =,99) ενώ δεν παρατηρήθηκε έξοδος ενήλικων από μη διαπαύουσες νύμφες της τρίτης περιόδου (Πίνακας 4). Αντίθετα, το 25 η ημερομηνία τοποθέτησης των προνυμφών είχε σημαντική επίδραση στο χρόνο ολοκλήρωσης του νυμφικού σταδίου, ο οποίος κυμάνθηκε από 13,86 έως 32,64 ημέρες για την πρώτη και τρίτη περίοδο εξόδου, αντίστοιχα (F = 64,848, df = 3,18, P =,) (Πίνακας 4). Η εμφάνιση των ενήλικων του H. armigera την επόμενη άνοιξη, από τις διαπαύουσες νύμφες που τοποθετήθηκαν στο έδαφος στα ειδικά διαμορφωμένα φιαλίδια, πραγματοποιήθηκε από τις αρχές έως τα τέλη Μαΐου για το πρώτο και από τα μέσα Μαΐου έως τις αρχές Ιουνίου για το δεύτερο έτος των πειραμάτων (Διαγράμματα 7 και 8). Η διαφορά αυτή στο χρόνο εμφάνισης των ενήλικων μεταξύ των ετών, πιθανότατα οφείλεται στις διαφορετικές θερμοκρασίες εδάφους που επικράτησαν κατά τα δύο έτη. Ο μέσος όρος της θερμοκρασίας του εδάφους, όπως αυτή καταγράφηκε στα διαφορετικά βάθη (2, 1, 5cm και εντός του φιαλιδίου) κυμάνθηκε το 25 περίπου στους 2,9 για το πρώτο και τους 23,59 C για το δεύτερο δεκαήμερο του Μαΐου και τους 17,69 και 21,17 C αντίστοιχα το 26 (Διάγραμμα 9). Σε όλες τις ημερομηνίες τοποθέτησης, παρατηρήθηκε η έξοδος πρώτα θηλυκών ατόμων με περίπου το 5% αυτών να εξέρχεται από τις διαπαύουσες νύμφες μέχρι τις 14 και 25 Μαΐου του 25 και 26, αντίστοιχα, ενώ το 5% των αρσενικών εμφανίστηκε μέχρι τις 17 και 29 Μαΐου των ίδιων ετών (Διαγράμματα 7 και 8). Η ημερομηνία τοποθέτησης των προνυμφών 1 ου σταδίου στο αγρό είχε σημαντική επίδραση στο συνολικό αριθμό ημερών που απαιτήθηκαν από την νύμφωση έως την εμφάνιση των ενήλικων, τόσο το 25 (F = 1.39,28 df = 2,13, P =,) όσο και το 26 (F = 49,63 df = 2,148, P =,). Η επίδραση αυτή δεν διαφοροποιήθηκε και όταν οι απαιτούμενες ημέρες για την εμφάνιση των ενήλικων υπολογίστηκαν από την 1 η Ιανουαρίου του κάθε έτους (Julian days), με εξαίρεση την 3 η και 4 η περίοδο του 25, όπου οι διαφορές δεν ήταν στατιστικά σημαντικές (Πίνακας 4). 15

120 Αθροιστικό (%) νύμφωσης η περίοδος 2η περίοδος 3η περίοδος Ημεροβαθμοί Αθροιστικό (%) νύμφωσης η περίοδος 2η περίοδος 3η περίοδος 4η περίοδος Ημεροβαθμοί Διάγραμμα 5. Αθροιστικό ποσοστό νύμφωσης των προνυμφών του H. armigera σε συνθήκες υπαίθρου με χρονική κλίμακα τις απαιτούμενες μονάδες θερμότητας όπως αυτές υπολογίζονται από την ημερομηνία τοποθέτησης χρησιμοποιώντας τους 1,52 C ως το κατώτερο όριο ανάπτυξης των προνυμφών και την θερμοκρασία αέρος για τα έτη 24 (πάνω) και 25 (κάτω). Παρατηρηθείσες (,,, ) και προβλεπόμενες τιμές (¾, ¾, ¾, ¾). 16

121 12 Αθροιστικό (%) νύμφωσης Σύνολο Ημεροβαθμοί Διάγραμμα 6. Αθροιστικό ποσοστό νύμφωσης των προνυμφών του H. armigera σε συνθήκες υπαίθρου με χρονική κλίμακα τις απαιτούμενες μονάδες θερμότητας όπως αυτές υπολογίζονται από την ημερομηνία τοποθέτησης χρησιμοποιώντας τους 1,52 C ως το κατώτερο όριο ανάπτυξης των προνυμφών και την θερμοκρασία αέρος για τα έτη 24 και 25. Παρατηρηθείσες (, ) και προβλεπόμενες τιμές (¾, ¾, ¾). Πίνακας 3. Τιμές των παραμέτρων (± τ.σ.) του μοντέλου κατανομής της προνυμφικής ανάπτυξης του H. armigera σε συνθήκες υπαίθρου και του συντελεστή συσχέτισης (r 2 ) Περίοδος Παράμετροι (± τ.σ.) Έτος r 2 τοποθέτησης α β η 15,221 ± 2, ,752 ± 1,46,978 2η 29,162 ± 3,747 26,478 ±,82,986 3η 44,294 ± 7,175 16,831 ±,53,939 Σύνολο 29,559 ± 4, ,354 ±,99,968 1η 9,221 ±, ,663 ± 1,846,984 2η 9,449 ±,469 32,376 ± 1,186,993 3η 1,2 ±,86 219,389 ± 1,47,975 4η 39,19 ± 3, ,648 ±,283,922 Σύνολο 16,995 ± 1, ,19 ± 1,196,969 Σύνολο 22,379 ± 2, ,448 ± 1,73,968 17

122 Ο μέσος όρος των ημερών για την έξοδο του συνόλου των ενήλικων από τις διαπαύουσες νύμφες το 25 (μ.ο.= 213,72 ± 1,69 τ.σ.) αν και ήταν μικρότερος από αυτόν του 26 (μ.ο. =215,97 ± 1,41 τ.σ.) δεν παρουσίασε στατιστικά σημαντικές διαφορές (t = -1,23, df = 256, P =,37). Αντίστοιχα, οι διαφορές στην διάρκεια του νυμφικού σταδίου μεταξύ των ετών που διεξήχθησαν τα πειράματα δεν ήταν σημαντικές όταν εξετάστηκαν για το κάθε φύλο ξεχωριστά [, (t =,167, df = 123, P =,868),, (t = -1,535, df = 131, P =,127)]. Αντίθετα, όταν οι μέρες για την εμφάνιση των ενήλικων υπολογίστηκαν θεωρώντας ως πρώτη ημέρα την 1/1 του κάθε έτους, οι διαφορές μεταξύ των ετών ήταν σημαντικές (t = -18,56, df = 256, P =,) με μέσο όρο ημερών εμφάνισης τις 136,29 και 147,3 ημέρες για το 25 και το 26, αντίστοιχα. Ο μέσος όρος των ημερών για την ολοκλήρωση του νυμφικού σταδίου των αρσενικών ατόμων ήταν σημαντικά υψηλότερος από αυτόν των θηλυκών για όλες τις περιόδους τοποθέτησης των προνυμφών σε συνθήκες υπαίθρου το 24 [1η περίοδος (t = 4,333 df = 48, P =,1), 2η περίοδος (t = 3,94, df = 22, P =,13), 3η περίοδος (t = 5,8, df = 3, P =,)] ενώ το 25 στατιστικά σημαντικές διαφορές παρατηρήθηκαν μόνο κατά την 3η περίοδο τοποθέτησης (t = 3,392, df = 94, P =,9) (Πίνακας 4). Η ημερομηνία τοποθέτησης, στα αντίστοιχα έτη διεξαγωγής των πειραμάτων, δεν επηρέασε τα ποσοστά επιβίωσης των αρσενικών [24 (χ 2 = 2,648, df = 2, P =,266), 25 (χ 2 = 1,649, df = 2, P =,439)] και των θηλυκών [24 (χ 2 = 1,625, df = 2, P =,444), 25 (χ 2 =,327, df = 3, P =,849)] ατόμων. Αντίθετα υπήρξε σημαντική συσχέτιση μεταξύ του έτους και της επιβίωσης για το κάθε φύλο [ (χ 2 = 6,518, df = 1, P =,11), (χ 2 = 4,79, df = 1, P =,3)], ενώ μεταξύ των φύλων η επιβίωση ήταν ανεξάρτητη από την ημερομηνία τοποθέτησης των προνυμφών το προηγούμενο φθινόπωρο (Πίνακας 4). Η θερμοκρασία του εδάφους όπως αυτή καταγράφηκε τα έτη του πειραματισμού από τα 2, 1, και 5cm καθώς και από το εσωτερικό του φιαλιδίου, απεικονίζεται, με τις ημερήσιες μέγιστες και ελάχιστες τιμές της, στο Διάγραμμα 9. Η εμφάνιση του συνόλου των ενήλικων του διαχειμάζοντα πληθυσμού του H. armigera σε σχέση με τις απαιτούμενες μονάδες θερμότητας για την ολοκλήρωση του νυμφικού σταδίου, όπως αυτές υπολογίζονται από τις θερμοκρασίες εδάφους στα διαφορετικά βάθη, αλλά και με τον μέσο όρο των αντίστοιχων θερμοκρασιών, 18

123 12 1 1η περίοδος Αρσενικά Θηλυκά Σύνολο η περίοδος 8 Αθροιστικό (%) εξόδου ενηλίκων η περίοδος Αρσενικά Θηλυκά Σύνολο 4 2 Αρσενικά Θηλυκά Σύνολο Αρσενικά Θηλυκά Σύνολο 1/5/5 6/5/5 11/5/5 16/5/5 21/5/5 26/5/5 31/5/5 5/6/5 1/6/5 Ημερομηνία Διάγραμμα 7. Αθροιστικό ποσοστό εξόδου των ενήλικων από τις διαπαύουσες νύμφες που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου το

124 η περίοδος Αρσενικά Θηλυκά Σύνολο η περίοδος 8 Αθροιστικό (%) εξόδου ενηλίκων η περίοδος Αρσενικά Θηλυκά Σύνολο 4 2 Αρσενικά Θηλυκά Σύνολο Αρσενικά Θηλυκά Σύνολο 1/5/6 6/5/6 11/5/6 16/5/6 21/5/6 26/5/6 31/5/6 5/6/6 1/6/6 Ημερομηνία Διάγραμμα 8. Αθροιστικό ποσοστό εξόδου των ενήλικων από τις διαπαύουσες νύμφες που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου το 25. Η 1 η περίοδος δεν εμφανίζεται στο γράφημα λόγω ελλειπουσών τιμών. 11

125 Πίνακας 4. Διάρκεια του νυμφικού σταδίου (ημέρες ± τ.σ.) των διαπαυουσών και μη προνυμφών του H. armigera και ποσοστό επιβίωσης σε συνθήκες υπαίθρου Ημερομηνία Ημέρες για τη έξοδο των ενήλικων από την νύμφωση ± τ.σ. Επιβίωση (%) τοποθέτησης Μη-διαπαύουσες Διαπαύουσες Διαπαυουσών προνυμφών στον αγρό N 1 Μη-διαπαύουσες N Σύνολο Από 1/1 4 8/9/4 (1 η περίοδος) ,13 ±,36a 227,42 ±,39a 5 133,5 ±,4a 228,74 ±,45aA 6 225,87 ±,48aB (n 2 11 =46) ( ) 3 ( ) (n=27) (n=23) 46,55Α 53,49Α 18/9/4 (2 η περίοδος) ,7 ±,39a 219,4 ±,98b 135,79 ±,96b 222,18 ±,54bA 216,38 ± 1,38bB 72 (n=59) (21-225) ( ) (n=11) (n=13) 25,Α 46,43Α 12/1/4 (3 η περίοδος) ,31 ±,49c 141,3 ±,49c 19,6 ±,49cA 186,33 ±,57cB ( ) ( ) (n=17) (n=15) 31,48Α 32,61Α F 139,28 49, ,77 72,189 df 2,13 2,13 2,52 2,48 P,,,, 21/8/5 (1 η περίοδος) 46 31/8/5 (2 η περίοδος) 48 2/9/5 (3 η περίοδος) 16 1/1/5 (4 η περίοδος) 18 13,86 ±,63a (n=42) 21,31 ±,52b (n=45) 32,64 ± 2,59c (n=11) 3,1 ± 1,94c (n=14) 7 252, 139, ,5 ±,97a ( ) 219,8 ±,55b (235-23) 189,83 ± 1,51c (26-171) 142,45 ±,97a ( ) 147,69 ±,49b ( ) 149,23 ±,58b ( ) 244, ± 1,78aA (n=4) 221,6 ±,49bA (n=47) 192,47 ± 1,84cA (n=19) 252 (n=1) 24,88 ± 1,1aA (n=16) 218,8 ±,9bB (n=49) 186,69 ± 2,29cA (n=16) 5, 33,33Α 61,54Α 61,4Α 71,1Α 76,Α 8,Α F 64,848 49,63 15, , ,678 df 3,18 2,148 2,148 2,67 2,78 P,,,,, 1. (Ν) = ο αριθμός των νυμφών που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου στις αντίστοιχες ημερομηνίες 2. (n) = ο αριθμός των ενήλικων που εξήλθε από τις νύμφες. 3. Σε παρένθεση εμφανίζεται η ελάχιστη και μέγιστη τιμή που παρατηρήθηκε 4. Η έναρξη του υπολογισμού των ημερών για την ολοκλήρωση του νυμφικού σταδίου έγινε από την 1 η Ιανουαρίου του αντίστοιχου έτους (Julian days) 5. Τιμές που ακολουθούνται από το ίδιο γράμμα (πεζά) σε μια στήλη δεν διαφέρουν στατιστικά σημαντικά (P <,5, Tukey HSD κριτήριο) 6.Τιμές μεταξύ των δύο φύλων σε κάθε περίοδο που ακολουθούνται από το ίδιο γράμμα (κεφαλαία) δεν διαφέρουν σημαντικά (P <,5, t-test και χ 2 -κριτήριο για ποσοστά επιβίωσης) 111

126 περιγράφεται πολύ καλά από το μοντέλο κατανομής του Weibull: r 2 =,988-,99 στα αντίστοιχα έτη (Διαγράμματα 1, 11 και Πίνακας 5). Η ημερομηνία έναρξης για το μοντέλο ήταν η 1/Απριλίου για κάθε έτος καθώς ελάχιστες μέσες ημερήσιες θερμοκρασίες εδάφους υπερέβαιναν την κατώτερη ουδό νυμφικής ανάπτυξης (1,17 C) πριν από αυτή την ημερομηνία. Το συνολικό αθροιστικό ποσοστό εμφάνισης των ενήλικων και για τα δύο έτη, σε σχέση με τους απαιτούμενους ημεροβαθμούς (Διάγραμμα 11) περιγράφεται πολύ ικανοποιητικά από το μοντέλο του Weibull εξηγώντας το 9,4% της παραλλακτικότητας στην εμφάνιση των ενήλικων από έτος σε έτος (Πίνακας 5). Το μοντέλο επίσης δείχνει ότι για την εμφάνιση του 1%, 25%, 5%, 75% και 9% των ενήλικων του H. armigera, στην περιοχή της βορείου Ελλάδας, απαιτούνται 335, 394, 453, 56 και 549 ημεροβαθμοί, αντίστοιχα (Διάγραμμα 11) Συλλήψεις ενήλικων αρσενικών σε φερομονικές παγίδες. Η έναρξη των συλλήψεων των ενήλικων αρσενικών του H. armigera στις φερομονικές παγίδες ξεκίνησε στις 22 Απριλίου το 25 και στις 6 Μαΐου το 26, σχεδόν παράλληλα με την εμφάνιση των ενήλικων από τις διαπαύουσες νύμφες που τοποθετήθηκαν στο έδαφος στα πλαστικά φιαλίδια, στα αντίστοιχα έτη (Διάγραμμα 12). Η πτήση της διαχειμάζουσας γενεάς (1 η πτήση) του H. armigera διήρκησε περίπου ενάμιση μήνα και ολοκληρώθηκε στις 17 και 24 Ιουνίου το 25 και 26, αντίστοιχα, 2 εβδομάδες περίπου μετά την ολοκλήρωση της εμφάνισης των ενήλικων από τα φιαλίδια. Οι συλλήψεις, της πρώτης αυτής πτήσης των ενήλικων αρσενικών, κυμάνθηκαν σε χαμηλά επίπεδα (μέγιστο» 11 αρσενικά/παγίδα) ενώ ακολούθησαν άλλα 3 μεγαλύτερα μέγιστα το 25 και 2 το 26, που δείχνουν την ύπαρξη κατά προσέγγιση άλλων 3 ή 2 γενεών του εντόμου, αντίστοιχα. Το τέλος της πτήσης στην περιοχή της βορείου Ελλάδας για το H. armigera παρατηρείται στα μέσα του Οκτωβρίου, καθώς κανένα ενήλικο αρσενικό δεν συλλαμβάνεται στις παγίδες μετά από αυτή την ημερομηνία (Διάγραμμα 12) Ολοκλήρωση του νυμφικού σταδίου στο εργαστήριο. Ο απαιτούμενος αριθμός ημερών για την ολοκλήρωση του νυμφικού σταδίου των διαπαυουσών νυμφών που μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο στους 2 C ήταν μεγαλύτερος όταν αυτές διατηρήθηκαν σε συνθήκες μικρής φωτόφασης (8 ώρες/24ωρες) (μ.ο. :129,8 ημέρες και μ.ο. : 122,85 ημέρες) σε σχέση με αυτές που διατηρήθηκαν σε συνθήκες μακράς φωτόφασης (16 ώρες/24ωρο) (μ.ο. : 17,33 ημέρες και μ.ο. : 99,29 ημέρες). 112

127 4 3 Μέγιστο Ελάχιστο 2cm βάθος 4 3 Μέγιστο Ελάχιστο 2cm βάθος cm βάθος 4 3 1cm βάθος Θερμοκρασία ( C) cm βάθος cm βάθος Εντός φιαλιδίου 4 3 Εντός φιαλιδίου /11/4 15/12/4 5/1/5 26/1/5 16/2/5 9/3/5 3/3/5 2/4/5 11/5/5 1/6/5 24/11/5 15/12/5 5/1/6 26/1/6 16/2/6 9/3/6 3/3/6 2/4/6 11/5/6 1/6/6 Ημερομηνία Διάγραμμα 9. Ημερήσιες μέγιστες και ελάχιστες τιμές της θερμοκρασία του εδάφους από τα 2, 1, και 5cm καθώς και από το εσωτερικό του φιαλιδίου όπως αυτή καταγράφηκε τα έτη του πειραματισμού. 113

128 Αθροιστικό (%) εξόδου cm βάθος 1cm βάθος 5cm βάθος Εντός του φιαλιδίου Ημεροβαθμοί Αθροιστικό (%) εξόδου cm βάθος 1cm βάθος 5cm βάθος Εντός του φιαλιδίου Ημεροβαθμοί Διάγραμμα 1. Αθροιστικό ποσοστό εμφάνισης των ενήλικων του H. armigera σε συνθήκες υπαίθρου το 24-5 (πάνω) και το 25-6 (κάτω) με χρονική κλίμακα τις απαιτούμενες μονάδες θερμότητας, όπως αυτές υπολογίζονται από την 1η Απριλίου χρησιμοποιώντας τους 1,17 C ως το κατώτερο όριο ανάπτυξης και τις θερμοκρασίες από τέσσερα διαφορετικά βάθη. Παρατηρηθείσες (,,, ) και προβλεπόμενες τιμές (¾, ¾, ¾, ¾). 114

129 12 Αθροιστικό (%) εξόδου Σύνολο Ημεροβαθμοί Διάγραμμα 11. Αθροιστικό ποσοστό εμφάνισης των ενήλικων του H. armigera σε συνθήκες υπαίθρου με χρονική κλίμακα τις απαιτούμενες μονάδες θερμότητας, όπως αυτές υπολογίζονται από την 1η Απριλίου χρησιμοποιώντας τους 1,17 C ως το κατώτερο όριο ανάπτυξης και τον μέσο όρο των θερμοκρασιών από τέσσερα διαφορετικά βάθη για τα έτη 25 και 26. Παρατηρηθείσες (, ) και προβλεπόμενες τιμές (¾, ¾, ¾). Πίνακας 5. Τιμές των παραμέτρων (± τ.σ.) του μοντέλου κατανομής της εμφάνισης των ενήλικων του H. armigera σε συνθήκες υπαίθρου και του συντελεστή συσχέτισης (r 2 ) Βάθος μέτρησης Παράμετροι (± τ.σ.) Έτος r 2 της θερμοκρασίας α β cm 6,466 ±,32 351,973 ± 2,78,99 1cm 6,757 ±,32 394,168 ± 2,266,989 5cm 8,622 ±, ,73 ± 2,623,988 Φιαλίδιο 7,846 ±,394 56,752 ± 2,677,988 Σύνολο 7,423 ±, ,156 ± 2,411,989 2cm 6,5 ±, ,23 ± 2,618,989 1cm 6,569 ±, ,376 ± 2,73,99 5cm 6,254 ±,266 53,382 ± 2,656,99 Φιαλίδιο 6,441 ±,271 54,541 ± 2,736,99 Σύνολο 6,329 ±, ,684 ± 2,685,99 Σύνολο 6,229 ±,578 48,147 ± 5,643,94 115

130 Ωστόσο, αν και τα θηλυκά άτομα εξέρχονταν νωρίτερα από τις διαπαύουσες νύμφες, οι διαφορές στους μέσους όρους των απαιτούμενων ημερών δεν ήταν στατιστικά σημαντικές, τόσο μεταξύ των διαφορετικών συνθηκών διατήρησης για το ίδιο φύλο ( : t =,723, df = 26, P =,53, : t = 2,28, df = 28, P =,52) όσο και μεταξύ των φύλων για την ίδια συνθήκη (16 ώρες φως: t =,54, df = 24, P =,594, 8 ώρες φως: t =,745, df = 3, P =,462) (Διάγραμμα 13) Συζήτηση Η επιβίωση και ο τρόπος διαχείμασης του εντόμου H. armigera στον Ελλαδικό χώρο, σε συνθήκες υπαίθρου, δεν είχε διερευνηθεί παρόλο που η παρουσία και η προκαλούμενη από αυτό οικονομική ζημιά έχει καταγραφεί εδώ και πολλά χρόνια (Isaakides 1941, Pelecassis 1962). Επιπλέον, η ικανότητά του να εισέρχεται σε διάπαυση κάτω από συνθήκες μικρής-ημέρας, αν και επαληθεύτηκε σε πειράματα εργαστηρίου σε πληθυσμούς προερχόμενους από την εύκρατη ζώνη (Qureshi et al. 1999; 2, Zhou et al. 2b, Shimizu and Fujisaki, 22) ωστόσο, για τις συνθήκες υπαίθρου της βορείου Ελλάδας δεν υπήρχαν διαθέσιμα στοιχεία. Ομοίως, το κατά πόσο τοπικοί πληθυσμοί του H. armigera έχουν εγκατασταθεί στην Ελλάδα δεν ήταν ξεκάθαρο καθόσον αυτό το είδος έχει αξιοσημείωτη ικανότητα μετακίνησης (Coombs et al. 1993, Gregg 1993, Casimero et al. 1999, Zhou et al. 2a) οπότε και είναι πιθανόν να επανεγκαθίσταται κάθε χρόνο με μεταναστευτική πτήση από τις υποτροπικές περιοχές. Η έρευνά μας προσπάθησε να αποσαφηνίσει τα παραπάνω θέματα με την τοποθέτηση προνυμφών του H. armigera σε συνθήκες υπαίθρου καθώς και με την παρακολούθηση της πτήσης του με φερομονικές παγίδες. Το ποσοστό των νυμφών που εισήλθε σε διάπαυση, σε σχέση με τον συνολικό αριθμό των προνυμφών του H. armigera που κατάφερε να ολοκληρώσει το προνυμφικό στάδιο και να νυμφωθεί, κυμάνθηκε από 65,15 έως 3,13% (μέσος όρος: 52,67%) το 24 και από 13,21 έως 9,12% (μέσος όρος: 57,43%) το 25 και εμφάνισε σημαντική συσχέτιση με την ημερομηνία τοποθέτησης, το έτος διεξαγωγής των πειραμάτων αλλά όχι και με το φύλο των εντόμων (Πίνακας 1). Το 25 παρατηρήθηκε προοδευτική αύξηση στο ποσοστό των διαπαυουσών νυμφών όταν η τοποθέτηση των προνυμφών σε συνθήκες υπαίθρου γινόταν αργότερα το φθινόπωρο (Πίνακας 1 και Διαγράμματα 3 και 4) κάτι που φαίνεται ότι είναι χαρακτηριστικό της διάπαυσης του H. armigera στην εύκρατη ζώνη. Αυτό το εποχικό πρότυπο εισόδου 116

131 Αρσενικά / παγίδα / εβδομάδα Συλλήψεις 25 Συλλήψεις /3 18/3 1/4 15/4 29/4 13/5 27/5 1/6 24/6 Ενήλικα από τα φιαλίδια / εβδομάδα 8/7 22/7 5/8 19/8 2/9 16/9 3/9 14/1 28/1 Ημερομηνία Διάγραμμα 12. Εποχική εμφάνιση των ενήλικων του H. armigera στην Βόρειο Ελλάδα τα έτη 25 και 26. (¾, ¾) αρσενικά που συνελήφθησαν σε φερομονικές παγίδες και (..,.. ) ενήλικά που εξήλθαν από τις διαπαύουσες νύμφες που τοποθετήθηκαν στα φιαλίδια το προηγούμενο Φθινόπωρο. 117

132 15 Φ:Σ, 16:8 Φ:Σ, 8:16 13 Ημέρες Αρσενικ ά Θηλυκ ά Διάγραμμα 13. Ημέρες για την ολοκλήρωση του νυμφικού σταδίου των διαπαυουσών νυμφών (αρσενικά και θηλυκά άτομα) που μεταφερθήκαν στο εργαστήριο στους 2 C και φωτοπερίοδο 16:8 και 8:16 ώρες (Φ:Σ). 118

133 σε διάπαυση παρατηρήθηκε και σε άλλες περιοχές με εύκρατο κλίμα όπως στην κεντρική (Jiang et al. 1999) και βόρεια Κίνα (Ge et. al. 25) στην Ιαπωνία (Shimizu et al. 26) και στο Ισραήλ (Zhou 2a). Αντίστοιχα για την Αυστραλία ο Kay (1982) παρατήρησε ότι το ποσοστό των νυμφών που εισήλθαν σε διάπαυση στο νοτιοανατολικό Queensland (62,5 1%) ήταν μικρότερο από αυτό που καταγράφηκε στην κοιλάδα του Namoi (87-1%) κατά την διάρκεια του Μαΐου από τον Wilson και τους συνεργάτες (1979), ενισχύοντας έτσι τους ισχυρισμούς του για μείωση του ποσοστού εισόδου σε διάπαυση από την νότια προς την βόρεια Αυστραλία. Ο Pearson (1958) κάνοντας ανασκόπηση του φαινόμενου της διαχείμασης του H. armigera στην Αφρική ανέφερε μια προοδευτική μείωση του ποσοστού των νυμφών που εισέρχονται σε διάπαυση με την μείωση του γεωγραφικού πλάτους. Στις υποτροπικές περιοχές, όπου οι θερμοκρασίες το φθινόπωρο είναι ήπιες και μειώνονται σταδιακά (Danilevsky 1961), η είσοδος σε διάπαυση προκαλείται από τις χαμηλές θερμοκρασίες, λειτουργώντας ως μέθοδος εποχικής προσαρμογής για το H. armigera. Αντίθετα, στην εύκρατη ζώνη, οι θερμοκρασίες το φθινόπωρο είναι πιο χαμηλές και μειώνονται απρόβλεπτα (Διάγραμμα 1). Κάτω από αυτές τις συνθήκες, το Η. armigera υφίσταται υψηλή προνυμφική θνησιμότητα όπως έδειξαν τα πειράματά μας (Πίνακας 1). Συγκεκριμένα, προνύμφες του H. armigera που τοποθετήθηκαν σε συνθήκες υπαίθρου μετά τα μέσα του Οκτωβρίου δεν κατάφεραν να νυμφωθούν. Οι ημερομηνίες όπου η μέση ημερήσια θερμοκρασία έφτασε κάτω από το υπολογιζόμενο κατώτερο όριο ανάπτυξης για το προνυμφικό στάδιο (1,52 C, Κεφάλαιο 2) ήταν η 5 Νοεμβρίου για το 24 και η 28 Οκτωβρίου για το 25, δικαιολογώντας την παρατηρούμενη υψηλή προνυμφική θνησιμότητα που καταγράφηκε μετά τα μέσα του Οκτωβρίου στις συνθήκες υπαίθρου, που τοποθετήθηκαν οι προνύμφες 1 ου σταδίου τα αντίστοιχα έτη. Η πορεία της νύμφωσης των ατόμων του H. armigera στα πειράματά μας χαρακτηρίστηκε από την παρουσία διαπαυουσών και μη νυμφών (Διαγράμματα 2-4). Η διάρκεια του προνυμφικού τους σταδίου, το βάρος τους καθώς και η διάρκεια του νυμφικού σταδίου των μη διαπαυουσών ατόμων είχε άμεση σχέση με την ημερομηνία τοποθέτησης των προνυμφών 1 ου σταδίου στις συνθήκες υπαίθρου (Πίνακες 2 και 4). Η παρουσία αυτών των μη διαπαυουσών νυμφών κατά την διάρκεια του φθινοπώρου, είναι πιθανόν σε αντιστοιχία με την «αυτοκαταστροφική» 5 η γενεά του H. armigera στην Κίνα όπως χαρακτηριστικά περιγράφηκε για τον εκεί πληθυσμό από τον Ge και τους συνεργάτες του (25) καθώς και με την εμφάνιση τοπικών μη διαπαυουσών 119

134 ατόμων του H. armigera στο Ισραήλ, τα οποία ήταν ανίκανα να αναπαραχθούν κατά τη διάρκεια του χειμώνα εξαιτίας των χαμηλών θερμοκρασιών (Zhou et al. 2a). Αντίθετα, οι διαπαύουσες νύμφες του H. armigera υφίστανται μια προοδευτική προσαρμογή στο κρύο (cold acclimation) κατά την οποία η περιεκτικότητά τους σε τρεχαλόζη, που λειτουργεί ως κρυοπροστατευτική ουσία, αυξάνεται (Izumi et al. 25). Αν όμως οι νύμφες σχηματιστούν πολύ αργότερα μέσα στο φθινόπωρο, μπορεί να μην επαρκεί ο χρόνος για να ολοκληρωθεί ο εγκλιματισμός τους στο κρύο. Σε αντίστοιχα πειράματα στην Ιαπωνία ο Shimizu και οι συνεργάτες (26) βρήκαν ότι ο εκεί πληθυσμός του H. armigera χρειάζεται σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες (<2 C) για την είσοδο σε διάπαυση, καθώς στην περιοχή η καμπύλη της φωτοπεριοδικής αντίδρασης εισόδου σε διάπαυση παρατηρείται σε θερμοκρασίες κοντά στους 2 C (Qureshi et al. 1999; 2), ενώ θερμοκρασίες αρκετά χαμηλές (<13,6 C, κατώτερο θερμοκρασιακό όριο για τον Ιαπωνικό πληθυσμό, Qureshi et al. 1999), μπορούν να επηρεάσουν την επιβίωση πριν την νύμφωση. Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει και στη βόρειο Ελλάδα, όπου σε συνθήκες υπαίθρου η μέση ημερήσια θερμοκρασία τους μήνες Σεπτέμβριο- Οκτώβριο είναι μεταξύ 15-2 C ενώ πέφτει απότομα κάτω από τους 15 C από τις αρχές Νοεμβρίου (Διάγραμμα 1). Την περίοδο αυτή (Σεπτέμβριο-Οκτώβριο) ο μόνος κατάλληλος ξενιστής και πιθανόν η κυριότερη πηγή για τον διαχειμάζοντα πληθυσμό του H. armigera στην περιοχή είναι το βαμβάκι, στα τρυφερά βλαστικά τμήματα του οποίου οι προνύμφες της τελευταίας γενεάς του εντόμου μπορούν να τραφούν μέχρι να ολοκληρώσουν την ανάπτυξή τους και να νυμφωθούν στο έδαφος (προσωπικές παρατηρήσεις). Πρέπει να σημειωθεί ότι στην περιοχή, οι ψεκασμοί με σκοπό την αποφύλλωση του βαμβακιού προκειμένου να διευκολυνθεί η μηχανική συγκομιδή του, ξεκινούν από τα μέσα Οκτωβρίου ενώ άλλες καλλιέργειες όπως το καλαμπόκι έχουν ήδη ολοκληρώσει το βιολογικό τους κύκλο και δεν αποτελούν πλέον κατάλληλο ξενιστή για το έντομο. Η εμφάνιση των ενήλικων του H. armigera την επόμενη άνοιξη από τις διαπαύουσες νύμφες που τοποθετήθηκαν στο έδαφος στα ειδικά διαμορφωμένα φιαλίδια, πραγματοποιήθηκε σε διάστημα τριών εβδομάδων και για τα δύο έτη του πειραματισμού (Διαγράμματα 7 και 8) και περιγράφεται πολύ ικανοποιητικά από το μοντέλο του Weibull εξηγώντας το 9,4% της παραλλακτικότητας στην εμφάνιση των ενήλικων από έτος σε έτος (Πίνακας 5, Διάγραμμα 11). Ο Fitt (1989) υποστήριξε ότι σε όλα τα είδη του γένους Heliothis η έξοδος των ενήλικων μετά την διάπαυση συμβαίνει εντός μιας περιόδου 3-6 εβδομάδων, με τα θηλυκά να εμφανίζονται λίγο νωρίτερα σε 12

135 σχέση με τα αρσενικά. Ένα αποτέλεσμα της διάπαυσης είναι ότι οι διαχειμάζουσες νύμφες αποκτούν μια ομοιόμορφη φυσιολογική κατάσταση πριν την συνέχιση της μορφογένεσης. Συνεπώς, η έξοδος από τις νύμφες, οι οποίες σχηματίζονται σε μία μακρά χρονική περίοδο, εντοπίζεται συγκεντρωμένη σε μικρό χρονικό διάστημα και η ημερομηνία της εμφάνισης των ενήλικων δεν σχετίζεται με την ημερομηνία της νύμφωσής τους (Wilson et al. 1979, Lopez et al. 1984,). Αντίστοιχα στα δικά μας αποτελέσματα σε όλες τις ημερομηνίες τοποθέτησης παρατηρήθηκε η έξοδος πρώτα θηλυκών ατόμων καθώς ο μέσος όρος των ημερών για την ολοκλήρωση του νυμφικού σταδίου των αρσενικών ατόμων ήταν υψηλότερος από αυτόν των θηλυκών για όλες τις περιόδους τοποθέτησης των προνυμφών σε συνθήκες υπαίθρου (Πίνακας 4). Δύο παράγοντες πιθανότατα συμβάλουν σε αυτό το φαινόμενο: 1. οι ενδογενείς διαφορές στην ταχύτητα ανάπτυξης μεταξύ των φύλων με τις θηλυκές νύμφες να αναπτύσσονται γρηγορότερα σε σχέση με τις αρσενικές (Κεφάλαιο 2) και 2. εξαιτίας του γεγονότος ότι οι θηλυκές νύμφες νυμφώνονται σε μικρότερο βάθος από τις αρσενικές (Murray and Zalucki, 1994) με αποτέλεσμα να εκτείθενται σε υψηλότερες θερμοκρασίες, που συντελούν στην ταχύτερη ανάπτυξη τους. Υψηλότερες μέσες ημερήσιες θερμοκρασίες συνήθως απαντώνται κοντά στην επιφάνεια του εδάφους εξαιτίας του θερμοκλινούς του (Διάγραμμα 9). Ο Murray (1991) βρήκε ότι για κάθε 1mm αύξησης του βάθους νύμφωσης, η έξοδος των ενήλικων του H. armigera από τις διαπαύουσες νύμφες καθυστερεί κατά,78 ημέρες. Η έξοδος των ενήλικων από διαπαύουσες νύμφες φυσικών πληθυσμών έχει περιγραφεί για όλα τα είδη του γένους Heliothis (Pearson 1958, Roome 1979, Wilson et al. 1979, Kay 1982, Lopez et al. 1984), αλλά απλά μοντέλα για την πρόβλεψη της εμφάνισης των ενήλικων την άνοιξη είναι διαθέσιμα μόνο για το H. armigera στη βόρεια Ουαλία (Wilson et al. 1979, Cunningham et al. 1981,) ενώ για την περιοχή της Μεσογείου έχει παρατηρηθεί ότι η εμφάνιση των ενήλικων του H. armigera αρχίζει στα τέλη Απριλίου, και το 5% των θηλυκών ατόμων προηγείται περίπου 1 εβδομάδα αυτής των αρσενικών (Zhou et al. 2a). Αντίθετα, στην κεντρική Ιαπωνία οι περισσότερες από τις διαχειμάζουσες νύμφες του H. armigera ολοκληρώνουν την διαπαυτική τους ανάπτυξη και εξέρχονται τα ενήλικα στις αρχές Ιουνίου (Qureshi et al. 1999). Για τις περισσότερες περιοχές των Ηνωμένων Πολιτειών το H. virescens εξέρχεται ως ενήλικο την άνοιξη 1 ημέρες νωρίτερα από το H. zea (Rabb et al. 1975, Lopez et al. 1984, Lopez and Hartstack 1985). Ο Kay (1982) περιέγραψε ένα επίμονα δικόρυφο πρότυπο εξόδου των ενήλικων του H. armigera στο νοτιοανατολικό Queensland της Αυστραλίας 121

136 (27 35' S): κάποια ενήλικα εμφανίζονται αργά το Σεπτέμβριο και τον Οκτώβριο (νωρίς την Άνοιξη) ενώ μια δεύτερη και μεγαλύτερη αριθμητικά έξοδος συμβαίνει αργά κατά το μήνα Νοέμβριο και νωρίς τον Δεκέμβριο. Ο Wilson και οι συνεργάτες (1979) απέδωσαν το πρώτο αυτό μέγιστο στην έξοδο των μη διαπαυόντων ατόμων. Οποιαδήποτε και να είναι η εξήγηση, η εκτεταμένη αυτή περίοδος εξόδου των ενήλικων των περισσοτέρων ειδών εξασφαλίζει ότι ολόκληρος ο διαχειμάζον πληθυσμός δεν θα έρθει αντιμέτωπος με δυσμενείς συνθήκες για την αναπαραγωγή του, όπως για παράδειγμα οι απρόβλεπτες καιρικές συνθήκες ή η έλλειψη συγχρονισμού με τους ανοιξιάτικους ξενιστές. Όπως αναφέρθηκε στην εισαγωγή, ένα από τα τέσσερα χαρακτηριστικά της βιοοικολογίας του εντόμου H. armigera είναι η ικανότητά του για μεταναστευτική πτήση με κατεύθυνση από περιοχές μικρού γεωγραφικού πλάτους σε περιοχές με μεγαλύτερο κατά τους θερινούς μήνες (Fitt 1989). Ωστόσο, δεν υπάρχουν διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα για την περιοχή της βορείου Ελλάδας σε σχέση με την μεταναστευτική συμπεριφορά του εντόμου. Ο Pedgley (1986) με την τοποθέτηση ενός δικτύου από φωτεινές παγίδες στην Κύπρο και την σύλληψη ενήλικων του H. armigera τους χειμερινούς μήνες, υποστήριξε ότι το έντομο αυτό υφίσταται χειμερινή μετανάστευση στην Μέση Ανατολή με την βοήθεια νότιων ανέμων. Ο ίδιος ερευνητής έδειξε ότι το H. armigera εμφανίζει ανεμοβοηθούμενη (windborne) μετανάστευση στην Ινδία (Pedgley et al. 1987) και ότι το έντομο αυτό μεταναστεύει πάνω από 1 Km για να φτάσει στην Μεγάλη Βρετανία και σε άλλα μέρη της Ευρώπης από την Ν. Ευρώπη και την Β. Αφρική (Pedgley 1985). Επίσης συλλήψεις ενήλικων αρσενικών του H. armigera σε φερομονικές παγίδες στο Ισραήλ, πριν την εμφάνιση του ιθαγενούς διαπαύοντα πληθυσμού, συνηγορούν για την ύπαρξη ανοιξιάτικης μετανάστευσης στην περιοχή αυτή από περιοχές μικρότερου γεωγραφικού πλάτους (Zhou et al. 2a). Πρόσφατα, η σύγκριση της γενετικής δομής πληθυσμών του H. armigera από την Τουρκία, το Ισραήλ, την Αιθιοπία και την Αίγυπτο έδειξε χαμηλά επίπεδα γενετικής διαφοροποίησης και συνεπώς έναν υψηλό βαθμό γονιδιακής ροής μεταξύ των παραπάνω πληθυσμών ενισχύοντας την άποψη για ύπαρξη μεταναστευτικής πτήσης του εντόμου σε αυτές τις περιοχές (Zhou et al. 2b). Ο συγχρονισμός μεταξύ των συλλήψεων σε φερομονικές παγίδες και της πορείας εξόδου του διαχειμάζοντος πληθυσμού ειδών του γένους Heliothis σε μια περιοχή 122

137 αποδεικνύει την δυνατότητα χρήσης των φερομονικών παγίδων ως μέσου πρόβλεψης της εμφάνισης του διαχειμάζοντος πληθυσμού ενώ αντίθετα ο μη συγχρονισμός αποτελεί ένδειξη ότι η μετακίνησή τους σε μια περιοχή μπορεί να συμβαίνει πριν την εμφάνισή του (Lopez et al. 1984). Στα αποτελέσματά μας παρατηρήθηκε σχεδόν πλήρης συγχρονισμός μεταξύ των συλλήψεων στις φερομονικές παγίδες και της πορείας εξόδου του διαχειμάζοντα πληθυσμού που τοποθετήθηκε στο έδαφος οδηγώντας μας στο συμπέρασμα ότι στην περιοχή της βορείου Ελλάδας υπάρχει εγκατεστημένος τοπικός πληθυσμός του οποίου τα ενήλικα της διαχειμάζουσας γενεάς εξέρχονται από τα τέλη Απριλίου ως τα μέσα Ιουνίου (Διάγραμμα 12). Ο μετέπειτα αυξημένος αριθμός των συλλήψεων που παρατηρήθηκε στις παγίδες, τους μήνες Ιούλιο και Αύγουστο ενδεχομένως να αποτελεί μέρος πληθυσμών του εντόμου που έρχονται στην περιοχή με μεταναστευτική πτήση από νοτιότερες περιοχές ή απλώς οφείλεται στην αριθμητική αύξηση του τοπικού πληθυσμού στις επόμενες γενεές. Στην περιοχή της βορείου Ελλάδας η σπορά του καλαμποκιού που θεωρείται πρωταρχικός ξενιστής του H. armigera αρχίζει από τα μέσα Απριλίου και του βαμβακιού από τα τέλη Απριλίου. Συνεπώς η έξοδος της διαχειμάζουσας γενεές γίνεται χρονικά σε μια περίοδο που υπάρχει διαθέσιμος κατάλληλος ξενιστής, ο οποίος και μπορεί να συμβάλλει στην αύξηση του τοπικού πληθυσμού. Ο χρόνος συμπλήρωσης της διάπαυσης και της εξόδου των ενήλικων έχει επιπρόσθετη σημασία για εκείνα τα είδη εντόμων των οποίων ο βιολογικός τους κύκλος απαιτεί τον ακριβή συγχρονισμό τους με την ανάπτυξη συγκεκριμένων φαινολογικών σταδίων των φυτών ξενιστών τους (Logan et al. 1979). Αυτός ο συγχρονισμός απαιτεί ανθρωπογενή εμπλοκή, όταν τα προτιμώμενα ή τα αποδεκτά φυτά ξενιστές τυγχάνει να είναι καλλιεργούμενα είδη. Μια τέτοια περίπτωση παρατηρείται στα είδη του γένους Heliothis των οποίων η σοβαρότητα ως εχθρών στις διάφορες καλλιέργειες εξαρτάται από τον συγχρονισμό της απόθεσης των αβγών από τα ενήλικα άτομά τους με τα ευαίσθητα (ελκυστικά) στάδια των φυτών ξενιστών τους (Johnson et al 1975). Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι τα περισσότερα άτομα του εντόμου H. armigera στην βόρεια Ελλάδα διαχειμάζουν ως διαπαύουσες νύμφες, πιθανότατα σε υπολείμματα βαμβακοκαλλιεργειών. Το τέλος της διάπαυσης και η εμφάνιση των ενήλικων καθορίζεται από τις τοπικές θερμοκρασίες του εδάφους και εντοπίζεται σε μια περίοδο 4-5 εβδομάδων από τα τέλη Απριλίου έως τις αρχές Ιουνίου. Η ταυτόχρονη παρουσία τους με τις πρώτες συλλήψεις στις φερομονικές παγίδες, ενισχύει την άποψη 123

138 της ύπαρξης τοπικά εγκατεστημένου πληθυσμού. Η ύπαρξη μετέπειτα μεταναστευτικής πτήσης από νοτιότερες περιοχές δεν είναι ξεκάθαρη. 124

139 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Baskerville, G. L., and P. Emin Rapid estimation of heat accumulation from maximum and minimum temperatures. Ecology. 5: Casimero, V., R. Tsukuda, F. Nakasuji, and K. Fujisaki The pre-calling period and starting time of calling by females of three Japanese populations of the cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae). Appl. Entomol. Zool. 34: Coaker, T. H Investigation on Heliothis armigera in Uganda. Bull. Entomol. Res. 5: Coombs, M., A. P. Del Socorro, G. P. Fitt, and P. G. Gregg The reproductive maturity and mating status of Helicoverpa armigera, H. punctigera and Mythimna convecta (Lepidoptera: Noctuidae) collected in tower-mounted light traps in northern New South Wales, Australia. Bull. Entomol. Res. 83: Cullen, J. M., and T. O. Browning The influence of photoperiod and temperature on the induction of diapause in pupae of Heliothis punctigera. J. Insect Physiol. 24: Danilevsky, A. S Photoperiodism and Seasonal Development of Insects. Oliver and Boyd, Edinburgh. 283pp. Danks, H. V Insect Dormancy: an Ecological Perspective. Biological Survey of Canada, Ottawa. 439 pp. Duffield, S. J. 24. Evaluation of the risk of overwintering Helicoverpa spp. pupae under irrigated summer crops in south-eastern Australia and the potential for area-wide management. Ann. appl. Biol. 144: Duffield, S. J., and M. L. Dillon. 25. The emergence and control of overwintering Helicoverpa armigera pupae in southern New South Wales. Australian Journal of Entomology. 44: EPPO/CABI Helicoverpa armigera. In: Quarantine Pests for Europe, 2nd end, pp CAB International, Wallingford (GB). Fitt G.P The ecology of heliothis in relation to agroecosystems. Annu. Rev. Entomol. 34: Fitt G. P., and J. C. Daly Abundance of overwintering pupae and the spring generation of Helicoverpa spp. (Lepidoptera: Noctuidae) in northern New South Wales, Australia: Implication for pest management. J. Econ. Entomol. 83(5):

140 Ge, F., F. Chen, M. N. Paralulee, and E. N. Yardim. 25. Quantification of diapausing fourth generation and suicidal fifth generation cotton bollworm, Helicoverpa armigera, in cotton and corn in northern China. Entomol. Exptl. Appl. 116: 1-7. Gregg, P. C., and A. G. L. Wilson Trapping methods for adults. Pp In: Heliothis: Research Methods and Prospects. Zalucki, M. P. (ed). Springer Verlag New York. Gregg, P. C Pollen as a marker for migration of Helicoverpa armigera and H. punctigera (Lepidoptera: Noctuidae) from Western Queensland. Aust. J. Ecol. 18: Hassan, S. T. S., and L. T Wilson Simulated larval feeding damage patterns of Heliothis armigera (Hübner) and H. punctigera (Wallengren) (Lepidoptera: Noctuidae) on cotton in Australia. International Journal of Pest Management 39: Hassan, S. T. S., L. T. Wilson, and P. R. B. Blood Oviposition by Heliothis armigera and H. punctigera (Lepideptera : Noctuidae) on Okra Leaf and Smooth-leaf Cotton. Environ. Entomol. 19: Holtzer, T. O., J. R. Bradley, and R. L. Rabb Effects of various temperature regimes on the time required for emergence of diapausing Heliothis zea. Ann. Entomol. Soc. Am. 69: Isaakides, C. A Insects interesting the Greek agriculture with some observations on them (in Greek). Proceeding of Academy of Athens, 16: Izumi, Y., K. Anniwaer, H. Yoshida, S. Sonoda, K. Fujisaki, and H. Tsumuki. 25. Comparison of cold hardiness and sugar content between diapausing and nondiapausing pupae of the cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae). Physiol. Entomol. 3: Jiang, M., L. Xie, and X. Zhang Characteristics of diapause induction of cotton bollworm. Chinese J. Appl. Ecol. 1: 6 62 (in Chinese with English summary). Johnson, M. W., R. E. Stinner, and R. L. Rabb Ovipositional response of Heliothis zea (Boddie) to its major hosts in North Carolina. Environ. Entomol. 4: Kay, I. R The incidence and duration of pupal diapause in Heliothis armigera (Hübner) (Lepideptera : Noctuidae) in southeast Queensland. J. Aust. Ent. Soc. 21:

141 Leather, S. R., K. F. A. Walters, and J. S. Bale The ecology of Insect Overwintering. Cambridge University Press, New York. Lee, E. R Principles of Insect Low Temperature Tolerance. In: Lee, E., R. and D. L. Denlinger, (Edrs), Insects at Low Temperature. Chapman and Hall, pp Logan, J. A., R. E. Stinner, R. L. Rabb, and J. S. Bacheler A Descriptive Model for Predicting Spring Emergence of Heliothis zea population in North Carolina. Environ. Entomol. 8: Lopez, J. D., A. W. Hartstack, and R. Beach Comparative pattern of emergence of Heliothis zea and H. virescens (Lepidoptera: Noctuidae) from overwintering pupae. J. Econ. Entomol. 77: Lopez, J. D., and A. W. Hartstack Comparison of diapause development in Heliothis zea and H. virescens (Lepidoptera: Noctuidae). Ann. Entomol. Soc. Am. 78: McCann, I. R., J. D. Lopez, Jr., and J. A. Witz Emergence model for field populations of overwintering Heliothis zea and H. virescens (Lepidoptera: Noctuidae). Environ. Entomol. 18: Mourikis, P. A. and P. Vasilaina Alexopoulou Notes on the rearing on the synthetic diet of the cotton bollworm Heliothis armigera. Annls. Inst. Phytopath. Benaki. 9: Murray, D. A. H Investigations into the development and survival of Heliothis spp. pupae in South-East Queensland. PhD Thesis, University of Queensland, Brisbane, Australia. Murray, D. A. H., and M. P. Zalucki Spatial distribution and mortality of Helicoverpa spp. pupae (Lepidoptera: Noctuidae) under field crops on the Darling Downs Queensland. J. Aust. Ent. Soc. 33: Pearson, E. O The insect pests of cotton in tropical Africa. Commonwealth Institute of Entomology, London, UK. Pedgley, D. E Windborne migration of Heliothis armigera (Hübner) (Lepidoptera : Noctuidae) to the British Isles. Entomol. Gaz. 36: Pedgley, D. E Windborne migration in the Middle East by the moth Heliothis armigera (Hübner) (Lepidoptera : Noctuidae). Ecol. Entomol. 11:

142 Pedgley, D. E., M. R. Tucker, C. S. Pawar Windborne migration of Heliothis armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) in India. Insect Sci. Applic. 8: Pelekassis, C. E. D A catalogue of the more important insects and other animals harmful to the agricultural crops of Greece during the last thirty year period. Ann. Inst. Phytopath. Benaki N. S. 5: Phillips, J.R., and L. D. Newsom Diapause in Heliothis zea and Heliothis virescens (Lepidoptera: Noctuidae). Ann. Entomol. Soc. Am. 59: Potter, M. F., R. T. Huber, and T. F. Watson Heat units requirements for emergence of overwintering tobacco budworm, Heliothis virescens (F.), in Arizona. Environ. Entomol. 1: Qureshi, M. H., T. Murai, H. Yoshida, T. Shiraga, and H. Tsumuki Effects of photoperiod and temperature on development and diapause induction in the Okayama population of Helicoverpa armigera (Hb.) (Lepideptera: Noctuidae). Appl. Entomol. Zool. 34: Qureshi, M. H., T. Murai, H. Yoshida, T. Shiraga, and H. Tsumuki. 2. Population variation in diapause induction and termination of Helicoverpa armigera (Lepideptera: Noctuidae). Appl. Entomol. Zool. 35: Rabb, R. L., J. R. Bradley, R. E. Stinner, R. H. Pleasants, and L. Pearce Diapause in North Carolina strains of Heliothis zea and H. virescens. J. Ga. Entomol. Soc. 1: Reed, W Heliothis armigera (Hb.) (Noctuidae) in Western Tanganyika. І- Biology, with special reference to the pupal stage. Bull. Entomol. Res. 56: Régnière J A method of describing and using variability in development rates for the simulation of insect phenology. Can. Entomol. 116: Roach, S. H., and P. L. Adkisson Termination of pupal diapause in the bollworm. J. Econ. Entomol. 64: Roume, R. E Pupal diapause in Heliothis armigera (Hubner) (Lepidoptera: Noctuidae) in Botswana: its regulation by environmental factors. Bull. Entomol. Res. 69: Rummel, D. R., and J. L. Hatfield Thermal-based emergence model for the bollworm (Lepidoptera: Noctuidae) in the Texas High Plains. J. Econ. Entomol. 81:

143 Rummel, D. R., K. C. Neece, M. D. Arnold, and B. A. Lee Overwintering survival and spring emergence of Heliothis zea (Boddie) in the Texas southern High Plains. Southwest. Entomol. 11: 1-9. Shimizu, K., K. Shimizu, and K. Fujisaki. 26. Timing of diapause induction and overwintering success in the cotton bollworm Helicoverpa armigera (Hb.) (Lepidoptera: Noctuidae) under outdoor condition in temperate Japan. Appl. Entomol. Zool. 41(1): Shimizu, K., and K. Fujisaki. 22. Sexual differences in diapause induction of the cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Hb.) (Lepidoptera: Noctuidae). Appl. Entomol. Zool. 37: Shumakov, E. M., and L. A. Yakhimovich Morphological and histological peculiarities of the metamorphosis of the cotton bollworm (Choridea obsoleta F.) in connection with the phenomenon of diapause. Doklady of Akademy of Sciences USSR 11: Sokal, R. R., and F. J. Rohlf Biometry, 3rd ed. Freeman, New York. Southwood, T. R. E Habitat, the templet for ecological strategies? Journal of Animal Ecology. 46: SPSS. 26. SPSS 14 for Windows, user s guide. SPSS, Inc., Chicago. Tauber, M. J., C. A. Tauber, and S. Masaki Seasonal adaptations in insects. Oxford University Press, New York. 411 pp. Wagner, T. L., H. I. Wu, P. J. H. Sharpe, R. M. Schoolfield, and R. N. Coulson Modeling insect development rates: A literature review and application of a biophysical model. Ann. Entomol. Soc. Am. 77: Williams, D. W Effects of temperature and moisture on overwintering pupae of Heliothis zea (Boddie). M. S. thesis, North Carolina State University, Raleigh. Wilson, A. G. L Abundance and mortality of overwintering Heliothis spp. J. Aust. Ent. Soc. 22: Wilson, A. G. L., T. Lewis, and R. B. Cunningham Overwintering and emergence of Heliothis armigera (Hubner) (Lepidoptera: Noctuidae) in Namoi Valley, New South Wales. Bull. Entomol. Res. 69: Zhou, X., S. W. Applebaum, and M. Coll. 2a. Overwintering and spring migration in the bollworm Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) in Israel. Environ. Entomol. 29:

144 Zhou, X., M. Coll, and S. W. Applebaum. 2b. Effect of temperature and photoperiod on juvenile hormone biosynthesis and sexual maturation in the cotton bollworm, Helicoverpa armigera: implications for life history traits. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 3: Σταμόπουλος, Δ. Κ Έντομα αποθηκών, μεγάλων καλλιεργειών & λαχανικών. Εκδόσεις ΖΗΤΗ Τόλης, Ι. Δ Βαμβάκι: Εχθροί, Ασθένειες, Ζιζάνια. Τόλης, Ι. Δ. 2. Ολοκληρωμένη καταπολέμηση εχθρών βαμβακιού. Μπενάκειο Φυτοπαθολογικό Ινστιτούτο: Ολοκληρωμένη καταπολέμηση εχθρών, ασθενειών και ζιζανίων των φυτών. Σημειώσεις μαθημάτων μετεκπαίδευσης γεωπόνων. Ιούνιος 2. Τζανακάκης, Μ. Ε Μαθήματα εφαρμοσμένης εντομολογίας. Εκδόσεις Υπηρεσία Δημοσιευμάτων. Τζανακάκης, Μ. Ε Εντομολογία. Εκδόσεις UNIVERSITY STUDIO PRESS 13

145 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Διάπαυση του εντόμου Helicoverpa armigera στο εργαστήριο: επίδραση της φωτοπεριόδου και της θερμοκρασίας 5.1 Περίληψη Η επίδραση της φωτοπερίοδου και της θερμοκρασίας στην πρόκληση και περάτωση της προαιρετικής διάπαυσης του Helicoverpa armigera μελετήθηκαν στο εργαστήριο. Η κρίσιμη φωτοπερίοδος για την πρόκληση διάπαυσης ήταν 12 και 1 ώρες στην σταθερή θερμοκρασία των 2 και 25 C αντίστοιχα. Η έκθεση σε κυμαινόμενες θερμοκρασίες με μέσο όρο τους 25 C μετατόπισε προς τα δεξιά τη θέση της καμπύλης φωτοπεριόδου-πρόκλησης διάπαυσης, σε σχέση με την αντίστοιχη καμπύλη που πήραμε από την σταθερή θερμοκρασία των 25 C και μεγαλύτερα ποσοστά διαπαυόντων ατόμων παρατηρήθηκαν (67,24% με 12:12 ώρες Φ:Σ) σε σχέση με αυτά στην σταθερή θερμοκρασία (6,47% με 8:16 ώρες Φ:Σ) χωρίς ωστόσο η κρίσιμη φωτοπερίοδος να διαφοροποιηθεί. Το ποσοστό διάπαυσης έφτασε το 1% στους 15 C και το % στους 3 C, σε όλες τις φωτοπεριόδους που εξετάστηκαν. Η φωτοπερίοδος και η θερμοπερίοδος είχαν σημαντική επίδραση στη διάρκεια της προνυμφικής ανάπτυξης και στο βάρος της νύμφης του H. armigera αλλά όχι στον αριθμό των προνυμφικών σταδίων. Η έκθεση σε χαμηλές θερμοκρασίες δεν ήταν απαραίτητη για την περάτωση της διαπαυτικής εξέλιξης, ωστόσο η παραμονή των διαπαυουσών νυμφών σε αυτές τις συνθήκες επιτάχυνε την παραπάνω διαδικασία και είχε σημαντική επίδραση στον χρόνο εμφάνισης των ενήλικων από τις διαπαύουσες νύμφες. Η θερμοκρασία φαίνεται να είναι ο κυρίαρχος παράγοντας στην περάτωση της διάπαυσης του H. armigera με την μεγάλη διάρκεια ημέρας να επιταχύνει την διαδικασία της διαπαυτικής εξέλιξης εντός όμως μιας μεγάλης και χωρίς συγχρονισμό περιόδου εξόδου, όπου τα αρσενικά άτομα εμφανίζονται αργότερα από τα θηλυκά. 5.2 Εισαγωγή Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του βιολογικού κύκλου του H. armigera είναι η ικανότητά του να εισέρχεται σε προαιρετική διάπαυση (facultative diapause) στο στάδιο της νύμφης και η οποία διάπαυση καθορίζεται κυρίως από την φωτοπερίοδο και την θερμοκρασία (Reed 1965, Roome 1979, Wilson et al. 1979, Hackett and Gatehouse 1982, Nibouche 1998, Qureshi et al. 1999; 2). Η διάπαυση 131

146 καθορίζει την εποχική εμφάνιση των ειδών του γένους Heliothis σε πολλές περιοχές και συμβάλλει στη σημαντικότητά τους ως εχθρών, με το να συντηρεί τους γηγενείς πληθυσμούς τους κατά την περίοδο όπου οι ξενιστές τους δεν είναι διαθέσιμοι ή οι συνθήκες γενικά είναι ακατάλληλες για την αναπαραγωγή ή την επιβίωση του πληθυσμού τους (Fitt 1989). Γενικά η διαπαύουσα νύμφη είναι περισσότερο ανθεκτική στο κρύο και στις ξηρικές συνθήκες, σε σχέση με την μη διαπαύουσα (Wilson et al. 1979, Roome 1979, Eger et al. 1982). Σε συνθήκες αγρού και συγκεκριμένα στις εύκρατες περιοχές της ζώνης εξάπλωσης του H. armigera, η είσοδος σε διάπαυση των πληθυσμών του αυξάνει γρήγορα κατά την διάρκεια μιας μικρής χρονικά περιόδου τον Σεπτέμβριο (Shimizu et al. 26) ή/και τον Οκτώβριο (Κεφάλαιο 4). Αυτό μπορεί να είναι το αποτέλεσμα της συνδυασμένης επίδρασης κατά την ανάπτυξη του τελευταίου προνυμφικού σταδίου ή αυτού της προ-νύμφης (prepupa) (Kurban et al. 25, 27), συνθηκών βραχείας ημέρας και της σταδιακά μειούμενης θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου (Shimizu and Fujisaki 26) οι οποίες και παρέχουν τα ερεθίσματα για τις επικείμενες, ακατάλληλες για αναπαραγωγή, συνθήκες του χειμώνα (Fitt 1989). Φωτοπερίοδος με διάρκεια φωτόφασης 11,5-12,5 ωρών, συνοδευόμενη από χαμηλή ή μειούμενη μέση θερμοκρασία των C, είναι ιδανική για είσοδο σε διάπαυση για τα περισσότερα είδη του γένους Heliothis (Pearson 1958, Hardwick 1965, Wellso and Adkisson 1966, Roach and Adkisson 197, Roome 1979, Cullen and Browning 1978, Hackett and Gatehouse 1982, Henneberry et al. 1993, Qureshi et al. 1999, 2, Shimizu and Fujisaki 22, 26, Shimizu et al. 26). Υψηλές θερμοκρασίες (26-29 C) κατά την διάρκεια του προ-νυμφικού ή πρόωρου νυμφικού σταδίου αναιρούν την επίδραση των συνθηκών εισόδου σε διάπαυση στις οποίες εκτέθηκαν τα έντομα νωρίς στην ανάπτυξή τους (Roome 1979, Browning 1979, Hackett and Gatehouse 1982, Kurban et al. 27). Η απαίτηση για μικρής διάρκειας ημέρα κατά την ανάπτυξη και η αρνητική επίδραση της υψηλής θερμοκρασίας προφανώς, διασφαλίζουν ότι δεν θα προκληθεί διάπαυση την άνοιξη όπου η φωτοπερίοδος είναι παρόμοια με αυτή του φθινοπώρου αλλά η θερμοκρασία είναι σε γενικές γραμμές υψηλότερη (Fitt 1989). Επιπλέον, ο Shimizu και οι συνεργάτες του (26) αναφέρουν ότι σε συνθήκες αγρού, τα άτομα του H. armigera εισέρχονται σε διάπαυση κυρίως σε αντίδραση των μειούμενων θερμοκρασιών του περιβάλλοντος. Μετά την είσοδο σε διάπαυση, οι νύμφες υφίστανται μία περίοδο διαπαυτικής ανάπτυξης (diapause development) σε χαμηλές θερμοκρασίες, πριν να είναι ικανές να 132

147 ανταποκριθούν στις αυξανόμενες θερμοκρασίες της άνοιξης, οι οποίες τερματίζουν την διάπαυση και επιτρέπουν την συνέχιση της μορφογένεσης (Roome 1979, Wilson et al. 1979, Hackett and Gatehouse 1982, Lopez and Hartstack 1985). Τα θερμοκρασιακά όρια για τη συνέχιση της διαπαυτικής ανάπτυξης [17 C για το H. armigera (Wilson et al. 1979) και 18 C για το H. zea (Lopez and Hartstack 1985)] είναι υψηλότερα από αυτά για την ανάπτυξη των μη διαπαυουσών νυμφών (12-13,5 C). Η διάπαυση των εντόμων είναι μια δυναμική φυσιολογική λειτουργία, που αποτελείται από διαδοχικές, διακριτές μεταξύ τους αναπτυξιακές φάσεις συμπεριλαμβανομένης της προετοιμασίας, της εισόδου, της έναρξης, της διατήρησης, της περάτωσης και μερικές φορές της μετα-διαπαυτικής quiescence που η ακριβής έκφρασή τους τροποποιείται σημαντικά από ποικίλους περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως πρόσφατα προτάθηκε από τον Koštál (26). Είναι ευρέως τεκμηριωμένο ότι η φωτοπερίοδος είναι από τους σημαντικότερους αβιοτικούς παράγοντες που καθορίζουν ή και τροποποιούν τις διάφορες αναπτυξιακές φάσεις της διάπαυσης των εντόμων (Danilenski 1961, Beck 198, Tauber et al. 1986, Danks 1987) ιδιαίτερα στα είδη των εύκρατων περιοχών. Ωστόσο ορισμένοι άλλοι παράγοντες μπορεί να αλληλεπιδρούν με την φωτοπερίοδο και να επηρεάζουν την αντίδραση των εντόμων στην διάρκεια της φωτόφασης (Danks 1987). Μεταξύ αυτών είναι η θερμοκρασία, η θερμοπερίοδος καθώς και ο συνδυασμός θερμοπεριόδου-φωτοπεριόδου (Beck 1983a; 1985, Tauber et al. 1986). Στα πειράματα αυτού του κεφαλαίου της διδακτορικής διατριβής μελετήθηκε η επίδραση της θερμοπεριόδου (θερμόφαση-κρυόφαση) και της βαθμιαίας αλλαγής δηλαδή της κλιμάκωσης της θερμοκρασίας στην είσοδο σε διάπαυση του H. armigera καθώς και στην διάρκεια της προνυμφικής του ανάπτυξης και στο βάρος της σχηματιζόμενης νύμφης. Επιπλέον εκτιμήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας και της φωτοπεριόδου στην περάτωση της διάπαυσης. 5.3 Υλικά και Μέθοδοι Έντομα. Για τις ανάγκες των πειραμάτων χρησιμοποιήθηκαν έντομα της εργαστηριακής εκτροφής και συγκεκριμένα της F5-F8 γενεάς. Ο τρόπος διατήρησης της εκτροφής περιγράφηκε αναλυτικά στο Κεφάλαιο Πρόκληση διάπαυσης. Προκειμένου να δημιουργηθούν οι φωτοπεριοδικές καμπύλες πρόκλησης διάπαυσης και να βρεθεί η κρίσιμη φωτοπερίοδος για πρόκληση διάπαυσης σε διαφορετικές σταθερές θερμοκρασίες, προνύμφες του H. armigera (από 133

148 την πρώτη προνυμφική ηλικία) εκτράφηκαν στους 15, 2, 25 και 3 C και 6-7% RH, υπό διαφορετικές φωτοπεριοδικές συνθήκες καθ όλη τη διάρκεια της προνυμφικής τους ανάπτυξης. Άτομα που μετά το πέρας 2 ημερών από την νύμφωσή τους διατηρούσαν τις «οφθαλμικές κηλίδες» (eye spots) στην μεταπαρειακή περιοχή, θεωρήθηκαν ως διαπαύοντα. Σε μια άλλη σειρά πειραμάτων εξετάστηκε η επίδραση της βαθμιαίας (ανά ώρα) αλλαγής της θερμοκρασίας (κυμαινόμενες θερμοκρασίες) σε διαφορετικές φωτοπεριοδικές συνθήκες [:24, 4:2, 8:16, 1:14, 12:12, 13:11, 14:1, 16:8, 24: ωρών (Φ:Σ), με έναρξη της φωτόφασης στις 8 π.μ.] καθώς και ορισμένων θερμοπεριόδων (μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες) (34,8-18, 32-2, 29,2-22 και 3-2 C) με σταθερή φωτοπερίοδο 1:14 ωρών (Φ:Σ) (έναρξη φωτόφασης 8 π.μ. και λήξη 18 μ.μ.) στην πρόκληση της διάπαυσης, στην διάρκεια ανάπτυξης των προνυμφικών σταδίων κατά την προδιαπαυτική περίοδο εξέλιξης, καθώς και στο βάρος της σχηματιζόμενης νύμφης. Τόσο οι κυμαινόμενες όσο και οι μεταβαλλόμενες συνθήκες που εξετάστηκαν είχαν μέση ημερήσια θερμοκρασία τους 25 C. Στο Διάγραμμα 1 δίνονται οι διαφορετικές μεταχειρίσεις των μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών και η καμπύλη μεταβολής ανά ώρα των κυμαινόμενων θερμοκρασιών που χρησιμοποιήθηκαν. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε ελεγχόμενου περιβάλλοντος κλιβάνους (Precision Scientific, General Electric, Louisville, KY and GRW 1SB CMP, E. Crisagis, Athens, Greece) και τα έντομα διατηρήθηκαν εντός αυτών από την πρώτη προνυμφική τους ηλικία σε τεχνητή τροφή όπως και στα πειράματα ανάπτυξης (Κεφάλαιο 2) Περάτωση της διάπαυσης. Διαπαύουσες νύμφες που προήλθαν από τα πειράματα πρόκλησης της διάπαυσης στις κυμαινόμενες και στις μεταβαλλόμενες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις καθώς και στην σταθερή θερμοκρασία των 25 και 2 C μετά το πέρας 2-25 ημερών από την νύμφωσή τους μεταφέρθηκαν στους 25 C και σε φωτοπερίοδο με μεγάλη διάρκεια φωτόφασης 16:8 ώρες (Φ:Σ), όπου και παρέμειναν μέχρι την έξοδο των ενήλικων. Αντίθετα, οι διαπαύουσες νύμφες από τα πειράματα πρόκλησης στους 15 C σε μεγάλης (16:8 ωρών) και μικρής διάρκειας (8:16 ωρών) φωτόφαση (Φ:Σ) διατηρήθηκαν στις ίδιες συνθήκες και καθημερινά ελέγχονταν η ολοκλήρωση του νυμφικού τους σταδίου. Η έξοδος των ενήλικων από τις διαπαύουσες νύμφες χρησιμοποιήθηκε ως κριτήριο για την περάτωση της διάπαυσης (Kay 1982, Hackett and Gatehouse 1982, Qureshi et al. 2). 134

149 Σε ένα άλλο πείραμα, διαπαύουσες νύμφες του H. armigera που προέκυψαν μετά την εκτροφή προνυμφών (από την πρώτη προνυμφική ηλικία) στους 2 C και σε φωτοπερίοδο 8:16 ωρών (Φ:Σ) τοποθετήθηκαν σε χαμηλές θερμοκρασίες ( και 4 C) για διάφορα χρονικά διαστήματα (από 14 έως 84 ημέρες στους C και από 14 έως 98 ημέρες στους 4 C) και σε συνεχές σκοτάδι ώστε να προσδιοριστεί η επίδραση της έκθεσης σε χαμηλές θερμοκρασίες στην διαπαυτική τους εξέλιξη. Στην συνέχεια μεταφέρονταν σε κλιβάνους με 25 και 2 C (μετά την έκθεση στους C μεταφέρθηκαν μόνο σε κλίβανο με 25 C). Μια ομάδα τοποθετούνταν σε φωτοπερίοδο μεγάλης διάρκειας φωτόφασης 16:8 ωρών και μια άλλη σε μικρής 8:16 ωρών (Φ:Σ) και ελέγχονταν καθημερινά για την έξοδο των ενήλικων. Ως μάρτυρας χρησιμοποιήθηκαν διαπαύουσες νύμφες που προήλθαν από τις ίδιες συνθήκες και δεν εκτέθηκαν σε χαμηλές θερμοκρασίες. Οι νύμφες που μεταφέρθηκαν στους 2 C και φωτοπερίοδο με 16:8 (Φ:Σ) ελέγχονταν καθημερινά και για την μετακίνηση των οφθαλμικών κηλίδων από την μεταπαρειακή περιοχή τους στα διαφορετικά φύλα του εντόμου Στατιστική ανάλυση. Η επίδραση της θερμοκρασίας και της φωτοπεριόδου στη μέση διάρκεια ανάπτυξης των προνυμφικών ηλικιών, στην συνολική προνυμφική ανάπτυξη καθώς και στο βάρος των σχηματιζόμενων νυμφών του H. armigera εξετάστηκε, εφαρμόζοντας ανάλυση της παραλλακτικότητας (ANOVA). Χρησιμοποιήθηκε λογαριθμική μετατροπή log 1 (x+1) των δεδομένων για να αποφευχθεί η ετερογένεια της παραλλακτικότητας. Στους Πίνακες δίνονται οι μέσοι όροι πριν τη μετατροπή. Ανάλυση της παραλλακτικότητας εφαρμόστηκε και για την επίδραση του αριθμού των ημερών στους και στους 4 C, στην ένταση της διάπαυσης των νυμφών του H. armigera. Σύγκριση των μέσων όρων μεταξύ δύο μεταβλητών έγινε με το κριτήριο t. Οι υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν με το στατιστικό πρόγραμμα SPSS NLN, 14 (SPSS Inc. 26). 5.4 Αποτελέσματα Πρόκληση διάπαυσης. Οι καμπύλες φωτοπεριοδικής πρόκλησης διάπαυσης του H. armigera, σε τέσσερις σταθερές (15, 2, 25 και 3 C) και στις κυμαινόμενες ανά ώρα θερμοκρασίες με μέσο όρο τους 25 C δίνονται στο Διάγραμμα 2. Η διάπαυση είναι υπό φωτοπεριοδικό έλεγχο στην σταθερή θερμοκρασία των 2 C και σε αυτή των 25 C (τόσο σε σταθερές όσο και σε κυμαινόμενες συνθήκες), κατατάσσοντας τον πληθυσμό της βορείου Ελλάδας του H. armigera σε βραχείας ημέρας-μακράς ημέρας (type III) ως προς το τύπο καμπύλης φωτοπεριόδου/πρόκλησης 135

150 Θερμοκρασία ( C) ,8-18 C 3-2 C Κυμαινόμενες 32-2 C 29,2-22 C Ώρες / 24ωρο Διάγραμμα 1. Θερμοπερίοδοι των μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών και καμπύλη μεταβολής ανά ώρα των κυμαινόμενων θερμοκρασιών με μέσο όρο ημερήσιας θερμοκρασίας σε όλες τις μεταχειρίσεις τους 25 C. 136

151 διάπαυσης που παρουσιάζει (Beck 198). Σε φωτοπεριόδους με διάρκεια φωτόφασης μεγαλύτερη από 14 ώρες ή μικρότερη από 4 ώρες στους 2 C δεν σημειώθηκε διάπαυση. Η μικρής ημέρας κρίσιμη φωτοπερίοδος στους 2 C ήταν μεταξύ 2 και 4 ωρών και η μεγάλης ημέρας κρίσιμη φωτοπερίοδος ήταν περίπου 12 ώρες. Στην σταθερή θερμοκρασία των 25 C η κρίσιμη φωτοπερίοδος ήταν περίπου 1 ώρες και σε φωτοπεριόδους με διάρκεια φωτόφασης μεγαλύτερη από 14 ώρες ή μικρότερη από 6 ώρες δεν σημειώθηκε διάπαυση (Διάγραμμα 2. Α). Η βαθμιαία αλλαγή της θερμοκρασίας (κυμαινόμενες θερμοκρασίες) με μέσο όρο τους 25 C μετατόπισε προς τα δεξιά τη θέση της καμπύλης φωτοπεριόδου-πρόκλησης διάπαυσης σε σχέση με την αντίστοιχη καμπύλη που πήραμε από την σταθερή θερμοκρασία των 25 C: η κρίσιμη φωτοπερίοδος διατηρήθηκε στις 1 περίπου ώρες ενώ το μεγαλύτερο ποσοστό διαπαυόντων ατόμων παρατηρήθηκε σε φωτοπερίοδο με διάρκεια φωτόφασης τις 12 ώρες (67,24%) πολύ μεγαλύτερο από το αντίστοιχο της σταθερής θερμοκρασίας (25,71%) (Διάγραμμα 2. Β). Η είσοδος σε διάπαυση ήταν καθολική στους 15 C (1%) τόσο σε φωτοπερίοδο με μεγάλη διάρκεια φωτόφασης 16:8 ώρες όσο και σε μικρής διάρκειας 8:16 ώρες (Φ:Σ) ενώ στους 3 C σε όλες τις φωτοπεριόδους που εξετάστηκαν δεν προκλήθηκε διάπαυση (Διάγραμμα 2. Α). Τα ποσοστά των διαπαυουσών νυμφών κάτω από διαφορετικές θερμοπεριοδικές μεταχειρίσεις (μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες) σε σταθερή φωτόφαση 1ωρών/24ωρο δίνονται στο Διάγραμμα 3. Αναλυτικότερα, στις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες όπου η θερμόφασή τους συγχρονιζόταν με την φωτόφαση, το ποσοστό των διαπαυουσών νυμφών κυμάνθηκε από 1,45% έως 33,33% όταν οι προνύμφες εκτράφηκαν από την πρώτη προνυμφική τους ηλικία στους 29,2-22 C (εύρος τιμών θερμοκρασίας: 7,2 C) και στους 32-2 C (εύρος τιμών θερμοκρασίας: 12 C) αντίστοιχα. Στους 34,8-18 C (εύρος τιμών θερμοκρασίας: 16,8 C) το ποσοστό των διαπαυουσών νυμφών ήταν 23,53%, ενώ μειώθηκε κατά 2 περίπου ποσοστιαίες μονάδες φτάνοντας το 2,78% στη μεταχείριση των 3-2 C (εύρος τιμών θερμοκρασίας: 1 C) όπου επιπλέον, μέρος της θερμόφασης και της κρυόφασης (5 ώρες) εναλλάσσονταν με την σκοτόφαση και την φωτόφαση, αντίστοιχα (Διαγράμματα 1 και 3). Το ποσοστό των ατόμων που εισήλθαν σε διάπαυση στις τέσσερις μεταβαλλόμενες συνθήκες που εξετάστηκαν ήταν μικρότερο από το αντίστοιχο που παρατηρήθηκε τόσο στην σταθερή (42,55%) όσο και στην κυμαινόμενη (55,74%) θερμοκρασία των 25 C με ίδια διάρκεια φωτόφασης (1:14 ώρες, Φ:Σ) (Διαγράμματα 2 και 3). 137

152 Διάπαυση (%) Α 15 C 2 C 25 C 3 C Φωτόφαση (ώρες / 24ωρο) Διάπαυση (%) Β 25 C Φωτόφαση (ώρες / 24ωρο) Διάγραμμα 2. Καμπύλες φωτοπεριοδικής πρόκλησης διάπαυσης του H. armigera σε τέσσερις σταθερές θερμοκρασίες (Α) και σε κυμαινόμενες ανά ώρα θερμοκρασίες με μέσο όρο τους 25 C (Β). 138

153 Θερμοπερίοδοι ( C) , , Διάπαυση (%) Διάγραμμα 3. Ποσοστό (%) διαπαυουσών νυμφών του H. armigera όταν η ανάπτυξη του προνυμφικού τους σταδίου ως την νύμφωση πραγματοποιήθηκε σε θερμοπεριόδους με μέσο όρο ημερήσιας θερμοκρασίας τους 25 C και σταθερή φωτοπερίοδο 1:14 ωρών (Φ:Σ). 139

154 5.4.2 Επίδραση της φωτοπερίοδου και της θερμοπεριόδου στην ανάπτυξη. Η μέση διάρκεια ανάπτυξης για κάθε προνυμφική ηλικία, για το σύνολο του προνυμφικού σταδίου και το βάρος της σχηματιζόμενης νύμφης σε συνθήκες κυμαινόμενων και μεταβαλλόμενων θερμοκρασιών δίνονται στους Πίνακες 1-4. Η διάρκεια της φωτόφασης (ώρες/24ωρο) σε κυμαινόμενες θερμοκρασιακές συνθήκες με μέσο όρο ημερήσιας τιμής τους 25 C καθώς και οι μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες (θερμοπερίοδοι) σε σταθερή φωτοφάση 1 ωρών το 24ωρο είχαν σημαντική επίδραση στην διάρκεια ανάπτυξης κάθε προνυμφικής ηλικίας (Πίνακες 1 και 2). Η μέση διάρκεια ανάπτυξης της 2-4 ης προνυμφικής ηλικίας παρουσίασε τις μικρότερες τιμές στο σύνολο των μεταχειρίσεων. Ο αριθμός των προνυμφικών ηλικιών έφτασε σε όλες τις φωτοπεριοδικές και θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις τις έξι ενώ παρατηρήθηκε για ένα μόνο άτομο και ένα επιπλέον στάδιο στις κυμαινόμενες θερμοκρασίες με φωτόφαση 8 και 16 ωρών ανά 24ωρο. Οι προνύμφες 6 ης ηλικίας χρειάστηκαν τον περισσότερο χρόνο για να συμπληρώσουν την ανάπτυξη, σε όλες τις φωτοπεριόδους των κυμαινόμενων θερμοκρασιών (5,7-9,39 ημέρες) καθώς και στις θερμοπεριόδους με φωτόφαση 1 ωρών (6,71-7,38 ημέρες). Ωστόσο, το ποσοστό των ατόμων που έφτασε την 6 η προνυμφική ηλικία επί του συνολικού αριθμού των προνυμφών που ολοκλήρωσαν την προνυμφική τους ανάπτυξη, κυμάνθηκε από 6,82 ως 65,31% για την φωτόφαση των 24 και 13 ωρών ανά 24ωρο αντίστοιχα, στις κυμαινόμενες θερμοκρασίες και από 9,72 ως 54,9% για τη θερμοπερίοδο 32 ή 3-2 C και 34,8-18 C αντίστοιχα στις μεταβαλλόμενες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις. Όταν οι προνύμφες του H. armigera αναπτύχθηκαν σε σταθερή θερμοκρασία 25 C και φωτόφαση 1 ωρών ανά 24ωρο παρατηρήθηκε ο ίδιος αριθμός προνυμφικών ηλικιών, με το ποσοστό των ατόμων που έφτασε την 6 η ηλικία να είναι το 1,63% του συνολικού αριθμού προνυμφών (Πίνακας 2). Η διάρκεια του συνολικού προνυμφικού σταδίου, ανεξαρτήτως της μετέπειτα κατάστασης στην οποία περιήλθαν τα άτομα (είσοδος σε διάπαυση ή μη, στο στάδιο της νύμφης) στις κυμαινόμενες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις, μειώθηκε με την αύξηση της διάρκειας της φωτόφασης και κυμάνθηκε από 19,63-18,95 ημέρες σε φωτοπερίοδο με φωτόφαση από έως και 12 ώρες το 24ωρο και από 17,75-15,14 ημέρες σε φωτόφαση από 13 έως και 24 ώρες το 24ωρο. Σε συνθήκες συνεχούς φωτός παρατηρήθηκε η μικρότερη τιμή της συνολικής προνυμφικής διάρκειας ανάπτυξης (15,14 ημέρες) (Πίνακας 3). Η διάρκεια του προνυμφικού σταδίου των ατόμων που 14

155 Πίνακας 1. Μέση διάρκεια ανάπτυξης (ημέρες ± τ.σ.) των προνυμφικών ηλικιών του εντόμου H. armigera σε κυμαινόμενες θερμοκρασίες με μέσο όρο ημερήσιας θερμοκρασίας τους 25 C και σε διαφορετικές φωτοπεριόδους (Φ:Σ) Φωτόφαση Προνυμφικές ηλικίες (ώρες/24 ώρες) 1η 2η 3η 4η 5η 6η 7η 4,24 ±,22ab 1 2,36 ±,8ab 2,24 ±,9bcd 3,7 ±,18a 5,61 ±,33ab 6,36 ±,28b (n 2 =42) (n=42) (n=42) (n=42) (n=41) (n=11) ,65 ±,31a (n=4) 4,11 ±,14ab (n=45) 3,33 ±,12cd (n=61) 3,14 ±,8d (n=58) 3,2 ±,17d (n=49) 3,81 ±,17bc (n=53) 2,96 ±,15d (n=56) 3, ±,6d (n=44) 2,68 ±,15a (n=4) 1,71 ±,9d (n=45) 2,18 ±,6abc (n=61) 2,16 ±,6bc (n=58) 2,29 ±,11ab (n=49) 2,38 ±,15ab (n=53) 2,21 ±,1bc (n=56) 1,93 ±,14cd (n=44) 2,35 ±,8bc (n=4) 2,44 ±,8bc (n=45) 2,28 ±,8bcd (n=61) 2,81 ±,19ab (n=58) 2,14 ±,9cd (n=49) 1,96 ±,12d (n=53) 3,9 ±,16a (n=56) 2,34 ±,9bc (n=44) 2,8 ±,14abc (n=4) 2,47 ±,11bcd (n=45) 2,89 ±,19abc (n=61) 3,5 ±,2ab (n=58) 2,6 ±,9d (n=49) 2,26 ±,9d (n=53) 2,45 ±,9cd (n=56) 2,14 ±,8d (n=44) 5,15 ±,34ab (n=4) 5,2 ±,33ab (n=45) 6,31 ±,3a (n=59) 5,14 ±,35ab (n=56) 3,57 ±,3c (n=49) 3,42 ±,23c (n=53) 4,36 ±,25bc (n=56) 5,7 ±,14ab (n=44) 5,71 ±,3b (n=14) 7,5 ±,58b (n=18) 9,39 ±,59a (n=18) 6,56 ±,22b (n=25) 6,22 ±,18b (n=32) 5,7 ±,18b (n=33) 6, ±,26b (n=24) 7, ± 1,53b (n=3) F 15,644 7,263 9,499 9,725 1,485 8,764 df 8,439 8,439 8,439 8,439 8,434 8,169 P,,,,,, 1 Τιμές που ακολουθούνται από το ίδιο γράμμα σε μια στήλη δεν διαφέρουν στατιστικά σημαντικά (P <,5, Tukey HSD κριτήριο) 2. n=αριθμός των προνυμφών του H. armigera 11, ±, (n=1) 6, ±, (n=1) 141

156 Πίνακας 2. Μέση διάρκεια ανάπτυξης (ημέρες ± τ.σ.) των προνυμφικών ηλικιών του εντόμου H. armigera σε μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες με μέσο όρο ημερήσιας θερμοκρασίας τους 25 C και σε σταθερή φωτοπερίοδο με 1:14 (Φ:Σ) θερμοπερίοδοι ( C) Προνυμφικές ηλικίες με φωτόφαση 1 ωρών/24ωρο 1η 2η 3η 4η 5η 6η 34, , (κυμαινόμενη) 25 3 (σταθερή) 4,24 ±,26a 1 (n 2 =51) 2,94 ±,9c (n=72) 3,16 ±,5bc (n=67) 2,97 ±,6c (n=72) 3,33 ±,12bc (n=61) 3,43 ±,15b (n=47) 2,65 ±,1a (n=51) 2,36 ±,9ab (n=72) 2,7 ±,3bc (n=67) 1,94 ±,6c (n=72) 2,18 ±,6bc (n=61) 2,57 ±,1a (n=47) 2,33 ±,9abc (n=51) 2,43 ±,7ab (n=72) 2,12 ±,5bc (n=67) 2,1 ±,7c (n=72) 2,28 ±,8bc (n=61) 2,7 ±,18a (n=47) 2,59 ±,1b (n=51) 2,58 ±,18b (n=72) 2,52 ±,13b (n=67) 2,51 ±,1b (n=72) 2,89 ±,19ab (n=61) 3,34 ±,23a (n=47) 4,61 ±,34c (n=51) 6,67 ±,18ab (n=7) 6,12 ±,19b (n=66) 5,58 ±,18b (n=71) 6,31 ±,3b (n=59) 7,67 ±,32a (n=43) 7,25 ±,16ab (n=28) 7,29 ±,42b (n=7) 7,38 ±,46ab (n=8) 6,71 ±,64ab (n=7) 9,39 ±,59a (n=18) 8,6 ±,4a (n=5) F 14,443 15,26 6,31 3,54 13,496 5,533 Df 5,364 5,364 5,364 5,364 5,354 5,67 P,,,,4,, 1. Τιμές που ακολουθούνται από το ίδιο γράμμα σε μια στήλη δεν διαφέρουν στατιστικά σημαντικά (P <,5, Tukey HSD κριτήριο) 2. n=αριθμός των προνυμφών του H. armigera 3. Ανάπτυξη των προνυμφών του H. armigera σε κυμαινόμενες και σε σταθερές θερμοκρασίες με μέση τιμή τους 25 C και φωτόφαση 1ωρών/24ωρο (παρατίθενται για λόγους σύγκρισης με τις μεταβαλλόμενες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις-ομοίως και στον πίνακα 4) 142

157 εισήλθαν σε διάπαυση μετά την ολοκλήρωσή του δεν διέφερε σημαντικά (P>,5) μεταξύ των διαφορετικών φωτοφάσεων στις οποίες αυτά εκτέθηκαν (από 8 έως 13 ώρες το 24ωρο). Αντίθετα, μεταξύ των ατόμων που στη συνέχεια εισήλθαν ή όχι σε διάπαυση, η διάρκεια του προνυμφικού τους σταδίου ήταν στις πλείστες των περιπτώσεων σημαντικά μεγαλύτερη στα διαπαύοντα άτομα με εξαίρεση την φωτόφαση των 12 ωρών ανά 24ωρο: φωτόφαση 8 ωρών/24ωρο (t =,756, df = 43, P =,455), φωτόφαση 1 ωρών/24ωρο (t = 2,225, df = 59, P =,3), φωτόφαση 12 ωρών/24ωρο (t = 2,459, df = 56, P =,22), φωτόφαση 13 ωρών/24ωρο (t = 1,936, df = 47, P =,2) (Πίνακας 3). Το μεγαλύτερο μέσο νυμφικό βάρος παρατηρήθηκε σε φωτόφαση 12 ωρών ανά 24ωρο ( 355mg), ενώ σε συνθήκες συνεχούς φωτός (φωτόφαση 24ωρών) το βάρος της νύμφης ήταν σημαντικό μικρότερο ( 274mg). Δεν βρέθηκαν σημαντικές διαφορές στο βάρος της νύμφης μεταξύ των διαπαυόντων και μη ατόμων καθώς και μεταξύ των διαπαυόντων ατόμων που εκτράφηκαν σε διαφορετικές φωτοπεριόδους (φωτόφαση από 8 έως 13 ώρες ανά 24ωρο) (Πίνακας 3). Όταν προνύμφες του H. armigera εκτέθηκαν από την πρώτη προνυμφική τους ηλικία σε μεταβαλλόμενες θερμοκρασιακές μεταχειρίσεις, η διάρκεια ανάπτυξης του προνυμφικού τους σταδίου μειώθηκε σημαντικά με την μείωση του εύρους μεταξύ της μέγιστης και της ελάχιστης τιμής της θερμοπεριόδου και κυμάνθηκε από 2,39 ως 16,9 ημέρες για τους 34,8-18 και 29,2-22 C, αντίστοιχα. Όταν μέρος της θερμόφασης της θερμοπεριόδου συνέπιπτε με την σκοτόφαση της φωτοπεριόδου (μεταχείριση 3-2 C, Διάγραμμα 1) η διάρκεια του προνυμφικού σταδίου ήταν σημαντικά μικρότερη (15,67 ημέρες) (Πίνακας 4). Η σύγκριση της διάρκειας ανάπτυξης μεταξύ των μεταβαλλόμενων θερμοκρασιακών μεταχειρίσεων και των αντίστοιχων σταθερών και κυμαινόμενων με την ίδια φωτόφαση (1 ώρες/24ωρο) έδειξε σημαντικές διαφορές με εξαίρεση την μεταχείριση των 34,8-18 C (Πίνακας 4). Μεταξύ των ατόμων που στη συνέχεια εισήλθαν ή όχι σε διάπαυση στις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες που μελετήθηκαν, η διάρκεια του προνυμφικού τους σταδίου ήταν σε όλες τις περιπτώσεις σημαντικά μεγαλύτερη στα διαπαύοντα άτομα με εξαίρεση την θερμοπερίοδο 29,2-22 C όπου η διαφορά δεν ήταν στατιστικά σημαντική: 34,8-18 C (t = 2,9, df = 49, P =,1), 32-2 C (t = 3,11, df = 7, P =,3), 29,2-22 C (t =,156, df = 65, P =,877) και 3-2 C (t = 3,36, df = 7, P =,3). Αντίθετα στην σταθερή θερμοκρασία των 25 C και στην ίδια φωτόφαση η διάρκεια του προνυμφικού σταδίου των διαπαυόντων ατόμων ήταν μικρότερη από αυτή των μη διαπαυόντων, χωρίς όμως σημαντικές διαφορές (t = -,53, df = 45, P =,617) (Πίνακας 4). 143

158 Πίνακας 3. Μέση διάρκεια ανάπτυξης (ημέρες ± τ.σ.) του προνυμφικού σταδίου και μέσο βάρος νύμφης (mg ± τ.σ.) του εντόμου H. armigera σε κυμαινόμενες θερμοκρασίες με μέσο όρο ημερήσιας θερμ&