ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΦΥΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΖΩΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΕΝΤΟΜΟΛΟΓΙΑΣ Παρουσία του εισβάλλοντος είδους κουνουπιού Aedes albopictus (Skuse 1895) στην Αττική: Διασπορά, εποχιακή διακύμανση, αντιμετώπιση και ανταγωνιστικές αλληλεπιδράσεις με το ιθαγενές είδος Aedes cretinus (Edwards 1921) Αθανάσιος Κ. Γιατρόπουλος ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΑΘΗΝΑ 2014 Συμβουλευτική Επιτροπή: Νικόλαος Εμμανουήλ, Επιβλέπων Καθηγητής Ματθίλδη Σαββοπούλου-Σουλτάνη, Καθηγήτρια Αργυρώ Φαντινού, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Εξεταστική Επιτροπή: Γεώργιος Παπαδούλης, Καθηγητής Ιωάννης Βόντας, Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Μπρούφας, Αναπληρωτής Καθηγητής Διονύσιος Περδίκης, Επίκουρος Καθηγητής 2 Στην οικογένειά μου 3 “Η γνώση είναι δύναμη” (Knowledge is power) Francis Bacon (1561-1626, Άγγλος φιλόσοφος) Άγγλος ευγενής, σπουδαίος φιλόσοφος, από τα ζωηρότερα πνεύματα της Αναγέννησης, θεμελιωτής του υλισμού και του εμπειρισμού. Αγωνίστηκε εναντίον της σχολαστικής φιλοσοφίας και της εκκλησιαστικής "αυθεντίας" και υποστήριζε ότι οι αισθήσεις μας και το πείραμα είναι η πραγματική πηγή των γνώσεών μας. Το πιο σημαντικό έργο του είναι το "Νέον Όργανον". Είναι επίσης ο πατέρας της Επιστημονικής Μεθόδου. 4 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Γεωργικής Ζωολογίας και Εντομολογίας του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών και το πειραματικό μέρος διεξήχθη στο εργαστήριο Βιολογικού Ελέγχου Γεωργικών Φαρμάκων (πρώην Εργαστήριο Εντομοκτόνων Υγειονομικής Σημασίας) του Μπενακείου Φυτοπαθολογικού Ινστιτούτου. Νιώθω την ανάγκη να ευχαριστήσω από βάθος καρδιάς μια σειρά ανθρώπων που συνέβαλαν με τη βοήθειά τους στην ολοκλήρωση της συγκεκριμένης μελέτης. Πρωτίστως θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Διευθυντή του Εργαστηρίου Γεωργικής Ζωολογίας και Εντομολογίας του Γ.Π.Α., επιβλέποντα αυτής της διατριβής, Καθηγητή Νικόλαο Εμμανουήλ, για την εμπιστοσύνη που επέδειξε στο πρόσωπό μου με την ανάθεση του συγκεκριμένου θέματος καθώς και για την ώθηση που μου έδωσε να εντρυφήσω στα έντομα υγειονομικής σημασίας και ειδικότερα στα κουνούπια, ένα κλάδο της εντομολογίας που ο ίδιος αγαπά ιδιαίτερα και υπηρετεί επί πολλά έτη. Τον ευχαριστώ για τις πολύτιμες υποδείξεις του καθ’ όλη τη διάρκεια της μελέτης, καθώς και για την ανάγνωση και διόρθωση αυτής. Θα ήθελα να εκφράσω τις θερμές ευχαριστίες μου προς τα μέλη της συμβουλευτικής επιτροπής, Καθηγήτρια του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης Ματθίλδη Σαββοπούλου-Σουλτάνη και Αναπληρώτρια Καθηγήτρια του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών Αργυρώ Φαντινού, για τις χρήσιμες παρατηρήσεις και τις εποικοδομητικές συμβουλές που συντέλεσαν καθοριστικά στην βελτίωση της διατριβής. Ευχαριστώ, επίσης, τα μέλη της εξεταστικής επιτροπής Καθηγητή του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών Γεώργιο Παπαδούλη, Αναπληρωτή Καθηγητή του Πανεπιστημίου Κρήτης Ιωάννη Βόντα, Αναπληρωτή Καθηγητή του Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου Θράκης Γεώργιο Μπρούφα και Επίκουρο Καθηγητή του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών Διονύσιου Περδίκη, για την προθυμία τους να συμμετάσχουν στην κρίση της συγκεκριμένης διατριβής και ειδικότερα για την ανάγνωση της μελέτης, τις προτεινόμενες βελτιώσεις και την βαθμολόγησή της. Ιδιαιτέρως θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Δρ Γιώργο Κολιόπουλο, ειδικό επιστήμονα του Μπενακείου Φυτοπαθολογικού Ινστιτούτου, για την καθοριστική του συμβολή σε όλα τα στάδια της εκπόνησης της συγκεκριμένης διατριβής. Εκτιμώ βαθύτατα την αμέριστη βοήθεια που μου προσέφερε, ως προϊστάμενος, συνάδελφος αλλά και φίλος, στον 5 επιστημονικό χώρο των κουνουπιών και γενικότερα των αρθροπόδων υγειονομικής σημασίας όλα τα χρόνια της συνεργασίας μας στο Μπενάκειο Φυτοπαθολογικό Ινστιτούτο. Ιδιαίτερες ευχαριστίες θα ήθελα να εκφράσω στον Δρ Αντώνη Μιχαηλάκη, ερευνητή του Μ.Φ.Ι., τόσο για την καθοριστική του βοήθεια στην διενέργεια των βιοδοκιμών αιθερίων ελαίων και συστατικών τους εναντίον των κουνουπιών, όσο για την εν γένει επιστημονική συνεργασία και στήριξη στο Μπενάκειο Φυτοπαθολογικό Ινστιτούτο. Στα πλαίσια της συγκεκριμένης μελέτης ξεχώρισα και εκτίμησα ιδιαίτερα την καταλυτική και συνεχή βοήθεια του ερευνητή του Μ.Φ.Ι. Δρ Δημήτρη Παπαχρήστου, τόσο στο σχεδιασμό όσο και στην στατιστική ανάλυση της πλειονότητας των πειραμάτων. Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά, επίσης, τον τεχνικό βοηθό κο Ιωάννη Στάθη και όλους τους φοιτητές που εργάστηκαν στο Εργαστήριο Εντομοκτόνων Υγειονομικής Σημασίας του Μ.Φ.Ι., τόσο για τη βοήθειά τους σε τεχνικά-πρακτικά θέματα όσο και για την δημιουργία ενός ευχάριστου, συναδελφικού και αποδοτικού κλίματος. Οφείλω επίσης ευγνωμοσύνη σε όλες τις Διευθύνσεις του Μ.Φ.Ι. καθώς και στους προϊσταμένους του εργαστηρίου Βιολογικού Ελέγχου Γεωργικών Φαρμάκων για τα μέσα, τον εργαστηριακό εξοπλισμό και τη στήριξη που μου παρείχαν καθ’ όλη τη διάρκεια εκπόνησης της μελέτης αυτής. Επιπλέον, θα ήθελα να ευχαριστήσω το Ίδρυμα Κρατικών Υποτροφιών για τη χορήγηση υποτροφίας από το ακαδημαϊκό έτος 2004-2005 για μεταπτυχιακές σπουδές στην Ελλάδα, ύστερα από επιτυχή συμμετοχή σε ειδικό γραπτό διαγωνισμό που διεξήγαγε για την Γεωπονική Επιστήμη στην ειδίκευση «Γεωργική Εντομολογία». Το μεγαλύτερο ευχαριστώ, φυσικά, ανήκει στους δικούς μου ανθρώπους, στους γονείς και στον αδερφό μου, που με την αμέριστη ψυχολογική συμπαράσταση και στήριξη με βοήθησαν να πραγματοποιήσω με ηρεμία και μεθοδικότητα τη συγκεκριμένη μελέτη. Στην καθοδήγηση και τις αρχές των γονιών μου οφείλω την όποια επιστημονική μου πορεία ως τώρα. Τέλος, αισθάνομαι την ανάγκη να ευχαριστήσω από βάθος καρδιάς τη Στέλλα Γρίβα που με συντρόφευε και με στήριζε στην πορεία πραγματοποίησης της διατριβής αυτής. 6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το Aedes (Stegomyia) albopictus (κοιν. Ασιατικό κουνούπι τίγρης) θεωρείται ως το περισσότερο χωροκατακτητικό είδος κουνουπιού παγκοσμίως. Από υγειονομική άποψη το Ae. albopictus έχει πολύ μεγάλη σημασία καθώς μπορεί να μεταδώσει πολυάριθμα σοβαρά για τον άνθρωπο παθογόνα με σημαντικότερο τον ιό του Δάγκειου πυρετού που αποτελεί την σημαντικότερη ιογενή λοίμωξη του ανθρώπου που μεταδίδεται με αρθρόποδα (αρμποϊός). Στη χώρα μας εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 2003-2004 στην Κέρκυρα και την Ηγουμενίτσα και το Σεπτέμβριο του 2008 βρέθηκε για πρώτη φορά στην Αθήνα, στην περιοχή της Ριζούπολης. Ο εντοπισμός του είδους αυτού στην Αθήνα, οδήγησε στη μελέτη της διασποράς και της εποχικής διακύμανσης του πληθυσμού του εκεί, με χρήση παγίδων ωοθεσίας. Το δίκτυο παγίδων ωοθεσίας εγκαταστάθηκε τον Αύγουστο του 2009 σε περιοχή έκτασης 25 Km2 γύρω από το σημείο της πρώτης καταγραφής του και παρακολουθούνταν για διάστημα 17 μηνών, έως τον Δεκέμβριο του 2010. Από τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης μελέτης προέκυψε ότι το Ασιατικό κουνούπι τίγρης δραστηριοποιούνταν σε όλη την υπό εξέταση περιοχή της Αττικής, αδιάλειπτα, για διάστημα περίπου 8 μηνών από τα μέσα της άνοιξης έως και το τέλος Δεκεμβρίου και ανέπτυξε σχετικά υψηλούς πληθυσμούς κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και του φθινοπώρου. Επιπλέον, η σύγκριση της αναπαραγωγικής του δραστηριότητας μεταξύ των δύο ετών έδειξε ότι το Ae. albopictus εμφάνισε σημαντικά αυξημένους πληθυσμούς το δεύτερο έτος. Από τα αποτελέσματα της προηγούμενης μελέτης διαπιστώθηκε ότι στην ανατολική πλευρά της υπό εξέταση περιοχής δραστηριοποιούνταν σε μικρούς πληθυσμούς και το ιθαγενές είδος κουνουπιού Aedes (Stegomyia) cretinus, το οποίο είναι συγγενές και μοιράζεται τις ίδιες βιοθέσεις με το Ae. albopictus. Ο εντοπισμός του Ae. cretinus στην περιοχή δραστηριότητας του Ae. albopictus προκάλεσε τη διερεύνηση της εποχικής συνύπαρξης των ειδών Ae. albopictus και Ae. cretinus στο πεδίο, με συλλογή των ωών τους σε παγίδες ωοθεσίας το έτος 2011. Στις υπό εξέταση περιοχές καταγράφηκαν περιορισμένοι πληθυσμοί του Ae. cretinus, με εποχική εμφάνισή τους νωρίς την άνοιξη μέχρι τα μέσα του καλοκαιριού, σε συνδυασμό με την αδιάλειπτη, αυξανόμενη και καθολική παρουσία του Ae. albopictus. Επιπλέον, διερευνήθηκε το ενδεχόμενο ενδοειδικού και διειδικού ανταγωνισμού των προνυμφών των ειδών Ae. albopictus και Ae. cretinus σε ελεγχόμενες συνθήκες στο εργαστήριο. Συγκεκριμένα, διερευνήθηκε εάν σε δεδομένο χώρο για το κάθε είδος κουνουπιού η συνύπαρξη των προνυμφών των δύο ειδών, η ποσότητα τροφής και η 7 πυκνότητα των ατόμων τους, επηρεάζουν την ταχύτητα ανάπτυξης των προνυμφών, την επιβίωση αυτών και το μέγεθος των τελείων. Ο ανταγωνισμός μεταξύ των προνυμφών των ειδών Ae. albopictus και Ae. cretinus, στις συγκεκριμένες εργαστηριακές συνθήκες βρέθηκε γενικά ασθενής ενώ τάσεις διειδικού ανταγωνισμού, οι οποίες μάλιστα ευνοούν το Ae. albopictus έναντι του Ae. cretinus, παρατηρήθηκαν σε συγκεκριμένες συνθήκες διαθεσιμότητας τροφής και πυκνότητας ατόμων στο περιβάλλον ανάπτυξής τους. Επιπρόσθετα, μελετήθηκε το ενδεχόμενο διειδικών συζεύξεων και υβριδισμού μεταξύ των ειδών Ae. albopictus και Ae. cretinus σε συνθήκες περιορισμού, εντός κλωβών στο εργαστήριο. Από τις διειδικές διασταυρώσεις των δύο ειδών κουνουπιών προέκυψαν άγονες ωοτοκίες χωρίς υβριδισμό και ασύμμετρες συζεύξεις με το μεγαλύτερο ποσοστό σύζευξης να καταγράφεται μετά από τη διασταύρωση αρσενικών του Ae. albopictus με θηλυκά του Ae. cretinus. Επίσης, μελετήθηκε και αξιολογήθηκε η τοξική δράση στις προνύμφες και η απωθητική δράση στα τέλεια του Ae. albopictus αιθερίων ελαίων που απομονώθηκαν από ελληνικά φυτά του γένους Citrus, της οικογένειας Cupressaceae και της οικογένειας Lamiaceae καθώς επίσης και συστατικών τους. Από τα αποτελέσματα των βιοδοκιμών προέκυψε ότι ορισμένα αιθέρια έλαια και τερπένια εμφάνισαν ισχυρή προνυμφοκτόνο (π.χ. Citrus limon, Cupressus benthamii, Thymus vulgaris, Origanum velgare, Origanum dictamus, γ-τερπινένιο, εποξείδιο της πιπεριτόνης, θυμόλη, καρβακρόλη, π-κυμένιο) και απωθητική