EESTI MAAÜLIKOOL Põllumajandus- ja keskkonnainstituut. Kersti Soovik INSEKTITSIIDIDE MÕJU JOOKSIKLASTE LÕHNAORIENTEERUMISELE

EESTI MAAÜLIKOOL Põllumajandus- ja keskkonnainstituut Kersti Soovik INSEKTITSIIDIDE MÕJU JOOKSIKLASTE LÕHNAORIENTEERUMISELE THE EFFECTS OF INSECTICIDES ON CARABID BEETLES OLFACTORY ORIENTATION Magistritöö Põllumajandussaaduste tootmise ja turustamise õppekava Juhendajad: Angela Ploomi, PhD Irja Kivimägi, PhD Ivar Sibul, PhD Tartu 2015

LÜHIKOKKUVÕTE Kersti Soovik, Insektitsiidide mõju jooksiklaste lõhnaorienteerumisele Magistritöö põllumajandussaaduste tootmise ja turustamise erialal. 48 lehekülge, 14 joonist, 112 kirjandusallikat. Tartu, Eesti Maaülikool, 18.05.2015. Töö keel: eesti keel. Käesoleva magistritöö ülesandeks oli uurida laborkatsete käigus põllumajanduses kasutatavate botaanilise insektitsiidi NeemAzal-T/S (0,2%) (toimeaine azadirahtiin), püretroidse insektitsiidi Decis Mega (0,5%) (toimeaine deltametriin) ja neonikotinoidse insektitsiidi Actara 25 WG (0,015%) (toimeaine tiametoksaam) võimalikke mõjusid aiajooksikute, suur-süsijooksikute ja sõmerjooksikute valmikute lõhnaorienteerumisele. Katsetulemused: Erinevad jooksiklaste liigid eristasid niiskest (99% RH) puhtast õhust toidu- ja erinevate insektitsiidide lõhnu. Preparaadil NeemAzal-T/S oli ühesugune toime kõigile uuritud jooksiklaste liikidele. Jooksiklased reageerisid katseareenil neemipreparaadist ja toidust (purustatud jahumardika vastsetest) lenduvatele lõhnadele võrdsel määral. Neonikotinoidpreparaadist Actara 25 WG lenduvad ühendid mõjusid erinevatele jooksiklaste liikidele erinevalt. Sõmer- ja suur-süsijooksikute valmikutele toimisid Actara 25 WG töölahusest lenduvad lõhnaühendid atraktiivsemalt, kui toidust lenduvad ühendid, samas kui aiajooksiku valmikud eelistasid pigem toidu lõhnu, kui Actara 25 WG lenduvad ühendid. Sõmerjooksikule valmikutele mõjus puhas toit, võrreldes neonikotinoid Actara 25 WG segatud toiduga atraktiivsemalt, samas kui aia- ja suur-süsijooksikule oli neonikotinoidiga segatud toit atraktiivsem kui puhas toit. Suur-süsijooksiku valmikud ei eristanud puhast toitu toiduga segatud neonikotinoidist Actara 25 WG-st. Aia- ja sõmerjooksikud eelistasid toidule aga puhast Actara 25 WG preparaadi töölahust. 2

Püretroidpreparaadi Decis Mega lõhnad avaldasid sõmerjooksikutele atraktiivsemat mõju kui Actara 25 WG ja NeemAzal-T/S preparaatidest lenduvad lõhnaühendid, millest võib järeldada, et see jooksikuliik ei erista preparaadis Decis Mega olevat eemalepeletavat ehk repellentset komponenti. Sõmerjooksikud teevad lõhnavaliku kiiresti, kuni 20 minuti jooksul. Preparaatidest NeemAzal-T/S, Actara 25 WG ja Decis Mega lendunud ühendid ei põhjustanud uuritud jooksiklaste liikidel paralüüsi ega surma. Jooksiklaste lõhnade tajumisel baseeruvat orienteerumist ja käitumist on seni veel vähe uuritud, kuid teadmised sellest võimaldaksid anda selgema ülevaate insektitsiidide tegelikest mõjudest kasulikele lülijalgsetele põllumajanduskõlvikutel. Märksõnad: NeemAzal-T/S, Actara 25 WG, Decis Mega, Carabus nemoralis, C. granulatus, Pterostichus niger, lõhnaorienteerumine, repellentsus. 3

ABSTRACT Kersti Soovik, The effects of insecticides on carabid beetles olfactory orientation Masterʼs thesis in agriculture. 48 pages, 14 figures, 112 references. Tartu, Estonian University of Life Sciences, 18.05.2015. In Estonian. The aim of present Masterʼs thesis was to test the potential effects of botanical insecticide NeemAzal-T/S (0,5%) (a.i. azadirahtin), pyrethroid insecticide Decis Mega (0,2%) (a.i. deltamethrin) and neonicotinoid insecticide Actara 25 WG (0,015%) (a.i. thiamethoxam) on the adult carabid beetles (Carabus nemoralis, Carabus granulatus, Pterosichus niger) olfactory orientation. Test results: Different carabid beetle species distinguished the odours of food and insecticides from the used moistened (99% RH) clean air. NeemAzal-T/S had a similar effect to all studied carabid beetle species. Carabid beetles chose NeemAzal-T/S and food odors in equal measure. Carabus granulatus and Pterosichus niger preferred Actara 25 WG odours more than smells from food, but Carabus nemoralis adults preferred the odours of food more than Actara 25 WG s. Carabus granulatus preferred a pure food to food mixed with Actara 25 WG, but to Carabus nemoralis and Pterosichus niger were Actara 25 WG mixed with food more attractive than the pure food. Pterosichus niger chose pure food and food mixed with Actara 25 WG in equal measures. Decis Mega volatile compounds were more attractive to Carabus granulatus than odours from Actara 25 WG and NeemAzal-T/S, which means that they did not recognize Decis Mega repellent effects. Carabus granulatus made choice between smells quickly, so the experimental period should not exceed 20 minutes. 4

NeemAzal-T/S, Actara 25 WG and Decis Mega volatilized compounds did not cause paralysis or death. There odour based orientation and behaviour are yet less studied, but knowledge would provide real insight about the effects of insecticides on beneficial predator insects. Keywords: NeemAzal-T/S, Actara 25 WG, Decis Mega, Carabus nemoralis, C. granulatus, Pterosichus niger, olfactory orientation. 5

SISUKORD LÜHIKOKKUVÕTE... 2 ABSTRACT... 4 SISSEJUHATUS... 7 1. KIRJANDUSE ÜLEVAADE... 9 1.1. Kasulike putukate tähtsus põllumajanduses... 9 1.2. Jooksiklased ja nende roll ökosüsteemis... 10 1.3. Sünteetilised insektitsiidid ja nende toime kasulikele putukatele... 14 1.3.1. Neonikotinoidid... 15 1.3.2. Püretroidid... 17 1.4. Botaanilised insektitsiidid ja nende toime kasulikele putukatele... 18 2. MATERJAL JA METOODIKA... 20 2.1. Katsetes kasutatud jooksiklased... 20 2.2. Katsetes kasutatud insektitsiidid... 21 2.3. Kasutatud katseseadmed... 22 2.3.1. 4-haruline olfaktomeeter... 22 2.3.2. Automaatne jälgimissüsteem EthoVision XT 11... 23 2.4. Katsekorraldus... 26 2.5. Katseandmete statistiline analüüs... 27 3. TULEMUSED JA ARUTELU... 28 3.1. Insektitsiidide mõju jooksiklaste orienteerumiskäitumisele... 28 4. KOKKUVÕTE... 34 THE EFFECTS OF INSECTICIDES ON CARABID BEETLES OLFACTORY ORIENTATION SUMMARY... 36 KASUTATUD KIRJANDUS... 38 6

SISSEJUHATUS Põllumajanduslik tootmine on aastatega oluliselt intensiivistunud, mistõttu on suurenenud sünteetiliste taimekaitsevahendite kasutamine ning vähenenud tootmispõldude läheduses oleva loodusliku taimiku mitmekesisus ning seal elavate lülijalgsete liigiline koosseis ja arvukus (Blake et al., 1996; Kromp, 1999; Belskaya et al., 2002; Geiger et al., 2010). Intensiivistumise all mõeldakse monokultuursuse levikut ning rohkete sünteetiliste taimekaitsevahendite kasutuselevõttu (Geiger et al., 2010). Insektitsiide kasutatakse põllumajanduses kahjurputukate arvukuse kontrollimiseks, vähendades sedasi kultuurtaimedele tehtavat kahju ning säilitades võimaliku suurima saagi ning selle kõrge kvaliteedi. Pestitsiide rakendades ei pöörata tihti tähelepanu kasulikele putukatele ning sellele, kuidas mõjutavad insektitsiidid nende elutegevust. Insektitsiidid kutsuvad lülijalgsetel esile häireid käitumises ja füsioloogilises seisundis, mõjutades seeläbi nende ellujäämust ja arvukust (Blumberg, 2013). Unustada ei tohiks ka seda, et kahjurid muutuvad insektitsiidi pikaajalisel kasutamisel selle toimeaine suhtes vastupidavaks ning rakendatava aine või ühendi mõju ajas kahaneb. Kõigest eelnevast lähtudes on kogu ökosüsteemile kui ka inimestele endile tunduvalt ohutum ja kasulikum rakendada põllumajandustootmises keskkonnasõbralikke putukatõrjemeetodeid (Talebi et al., 2008). Põllumajanduskõlvikute putukakoosluste säilitamise ja taastamise eesmärgil tegeletakse Eestis keskkonnasõbralike tegevuskavade väljatöötamise ning juurutamisega. Näiteks on Maaelu arengukava 2014 2020 üheks põhieesmärgiks seatud peatada elurikkuse ja ökosüsteemi teenuste kadumine ning tagada liikide ja elupaikade soodne seisund ning maastike mitmekesisus, nii et elupaigad toimiksid ühtse ökoloogilise võrgustikuna. Ökoloogilise heaolu indikaatoriteks peetavad (Avgin ja Luff, 2009) jooksiklased (Coleoptera: Carabidae) on meie tingimustes olulised kasurid põllumajanduses, hävitades lehetäisid ning hulgaliselt teisi kultuurtaimedele kahju tekitavaid lülijalgseid (Kromp, 1999; Kivimägi et al., 2009). 7

Käesoleva magistritöö eesmärgiks on välja selgitada põllumajanduses kasutusel oleva botaanilise insektitsiidi NeemAzal-T/S (tomeaine azadirahtiin), püretroidse insektitsiidi Decis Mega (toimeaine deltametriin) ja neonikotinoidse insektitsiidi Actara 25 WG (toimeaine tiametoksaam) võimalikke mõjusid mõnede jooksiklaste (aiajooksik (Carabus nemoralis), sõmerjooksik (C. granulatus), suur-süsijooksik (Pterostichus niger)) valmikute lõhnaorienteerumisele. Töö hüpoteesid: Botaaniline insektitsiid NeemAzal-T/S ja neonikotinoidne insektitsiid Actara 25 WG mõjutavad aia-, sõmer- ja suur-süsijooksikute lõhnaorienteerumist. Püretroidne insektitsiid Decis Mega avaldab mõju sõmerjooksikute lõhnaorienteerumisele. Jooksiklaste otsingulist käitumist ja sensoorikat on seni veel vähe uuritud, kuid selle teabe valdamine võimaldaks arvatavasti efektiivsemalt rakendada röövtoidulisi mardikaid mahepõllunduses või integreeritud kahjuritõrjes. Autor on siiralt tänulik oma juhendajatele teadur Angela Ploomi le, spetsialist Irja Kivimägi le ja dotsent Ivar Sibul ale heade nõuannete eest labortööde planeerimisel ja läbiviimisel ning töö koostamisel. Töö teostati projektide 8-2/T12115MIMK, ETF9449, IUT36-2 toetusel. 8

1. KIRJANDUSE ÜLEVAADE 1.1. Kasulike putukate tähtsus põllumajanduses Põllumajanduses peetakse kasulikeks putukateks (kasuriteks) põllukahjurite looduslikke vaenlasi ja taimede tolmeldajaid, kes aitavad säilitada ja parandada ökosüsteemi looduslikku tasakaalu (Landis et al., 2005). Kahjurputukate looduslikud vaenlased on parasitoidid ja röövtoidulised putukad (Ramsden et al., 2015). Parasitoidide vastsed arenevad peremeesputukates, neid oma elutegevusega järk-järgult nõrgestades ning hiljem hukates (Hoffmann ja Frodsham, 1993). Kui parasitoidid tapavad peremeesputuka aeglaselt, siis röövtoidulised putukad teevad seda kiiresti, toitudes nii vastse noorjärkudes kui ka valmikutena teiste putukate munadest, vastsetest ja valmikutest. Taimekahjurite arvukust vähendavad näiteks kõrvahargid (Forficula sp.), röövlutikad (Reduvius sp.), õielutikad (Anthocoris sp.), lepatriinud (Coccinella sp.), jooksiklased (Carabidae), lühitiiblased (Staphylinidae), kiilassilmad (Chrysopidae), kaamelkaelalised (Raphidioptera), koonulised (Mecoptera) ja sirelased (Syrphidae) (Hoffmann ja Frodsham, 1993; Luik, 2012). Tolmeldajatel on oluline roll kultuurtaimede tolmeldamisel ja viljumisel (Westerkamp ja Gottsberger, 2000; Klein et al., 2007) ning rohkem kui 65% maailmas kasvavate taimede paljunemine sõltub tolmeldajate tegevusest (Kearns et al., 1998; Ashman et al., 2004). Kui suur osa looduslike vaenlaste elust möödub peremeesputukat või saaklooma otsides, milleks nad kasutavad erinevaid keemilisi või visuaalseid aistinguid (Vet ja Dicke, 1992; Wackers ja Lewis, 1999; Desneux et al., 2007), siis tolmeldajad kasutavad toidu otsimiseks peamiselt visuaalseid aistinguid orienteerudes maastikul õite värvisignaalide järgi (Desneux et al., 2007). Keskkonda säästvate põllumajanduslike majandamisviiside rakendamine võimaldab säilitada kasurite populatsioone tasemel, millest piisab kultuurtaimede kahjurite kontrolli all hoidmiseks (Symondson et al., 2006). Viimase poole sajandi jooksul on põllumajanduse intensiivistumise tõttu kasurite eluks ja arenguks vajalikud tingimused halvenenud (Geiger et al., 2010). Intensiivistumisprotsessist lähtuvalt on tavaviljeluses valdavaks kujunenud 9

monokultuuride kasvatamine, mistõttu on põllumajandusmaastik mitmekesise taimiku osas vaesunud (Merriam, 1988). Taimiku liigilise koosseisu muutused on omakorda kaasa toonud kahjurite looduslike vaenlaste arvukuse languse (Landis ja Menalled, 1998; Lee et al., 2001). Samuti on sünteetiliste taimekaitsevahendite kasutamine vähendanud oluliselt kasurite arvukust ja liigirikkust (Thiele, 1997; Kromp, 1999). Teisalt on põllumajanduses rakendatavatel integreeritud taimekaitsevõtetel, kus vähendatakse sünteetiliste taimekaitsevahendite pritsimisdoose, positiivne mõju kasurite elutegevusele (Altieri, 1999; Menalled et al., 2008). 1.2. Jooksiklased ja nende roll ökosüsteemis Jooksiklased kuuluvad putukate (Insecta) klassi, mardikaliste (Coleoptera) seltsi, röövmardikaliste (Adephaga) alamseltsi ja jooksiklaste (Carabidae) sugukonda (Haberman, 1968; Giljarov, 1984). Maailmas on kirjeldatud üle 40000 jooksiklase liigi, Euroopas on leitud alla 2700 liigi (Kromp, 1999). Eestis teatakse umbes 300 jooksiklaste liiki, kellest enamik asustab avamaastikku ning alla 10% elab metsades ja puistutes (Roosileht, 1996). Eesti põllukooslustes on kindlaks tehtud enam kui 40 jooksiklase liiki (Luik, 2012). Suur osa põldudel elavatest jooksiklaste liikidest on röövtoidulised, kelle ohvrite hulka kuuluvad ka kultuurtaimedele olulist kahju põhjustavad taimede eri osi närivad või taimemahlu imevad putukad, limused ja ämblikulaadsed (Lövei, 1996; Kromp, 1999; Van Toor, 2006). Nii nagu valmikud, on ka röövtoiduliste jooksiklaste vastsed rööveluviisiga, süües kultuurtaimede kahjustajaid ning tõkestades seega kahjurite massilist levikut nii avamaal kui ka katmikalal (Haberman, 1986; Kromp, 1999). Jooksiklased on võimelised ööpäevas ära sööma oma kehakaaluga võrdse koguse toitu (Larochelle, 1990). Lisaks röövtoiduliste jooksiklaste liikidele on ka seemnetest toituvaid liike, näiteks seemnejooksik (Harpalus rufipes Deg. syn. H. pubescens Müll.) (Merivee ja Remm, 1973). Jooksiklaste arvukus on kõrgem põllumaadel, kus muld on orgaanilise aine rikas, omadustelt parasniiske ning kus tänu vahekultuuride kasvatamisele on mullapind aastaringselt taimikuga kaetud (Kromp, 1999; Bukejs ja Balalaikins, 2008). Mehhaanilise umbrohutõrje rakendamisel ei ole negatiivset mõju jooksiklaste elutegevusele täheldatud, küll aga võib rohke mineraalväetiste kasutamine muuta taimede toitumistingimusi ning seeläbi mõjutada ka jooksiklaste arvukust (Kromp, 1999; Sadej et al., 2012). 10

Saakloomade ja liigikaaslaste otsingus, aga ka elu-, varje- ja talvituspaikade valikul toetuvad jooksiklased paljudele koostoimivatele väliskeskkonna stiimulitele nagu mitmesugused lõhnad ja maitseärritajad, erinevad mehhaanilised ärritajad (puude, vibratsioon, tuul, heli), temperatuuri-, niiskus- ja valgustingimused, mulla ph ja soolade sisaldus, mullaosakeste struktuur, taimestiku iseärasused jne. (Thiele, 1977; Lövei ja Sunderland, 1996; Kromp, 1999). Välisärritusi vastu võtvad retseptorid asuvad mitmel pool mardika keha pinnal, peamiselt aga nende tundlatel, kus asuvad tundekarvakesed ehk sensillid (joonis 1) (Merivee et al., 2006). Ploomi (2004) andmetel on jooksiklaste tundlapiul 9 lüli ja oletatavate haistesensillide arv ühel tundlal varieerub 540 2960 sõltuvalt liigist, mis näitab et jooksiklased oma otsingulises käitumises toetuvad suurel määral lõhnasignaalidele. Joonis 1. Sõmerjooksiku peas paiknevad tundlad, mille tundlalülidel asuvad tundekarvakesed ehk sensillid (foto: Matthias Lenke). Allikas: (https://www.flickr.com/photos/matthias_lenke/6418445741/) Teaduslikes uuringutes kasutatakse jooksiklasi sageli bioindikaatoritena, sest nad reageerivad kiiresti keskkonnategurite muutustele. Jooksiklaste käitumise, füsioloogia ja arvukuse muutuste abil hinnatakse nii tööstusmaastikel kui ka põllumajanduses kasutatavate sünteetiliselt toodetud keemiliste ühendite mõju keskkonnale (Döring, 2003; Rainio ja Niemelä, 2003; Avgin ja Luff, 2010; Koivula, 2011). 11

Mõned taimekahjurite tõrjes olulised jooksiklaste liigid: Kuni 2,5 cm pikkune aiajooksik (Carabus nemoralis Müll. 1764) on mitmetoiduline liik, kes peale putukate, limuste ja vihmausside toitub ka korjustest, mahlakast puuviljast ja õietolmust (Haberman, 1968). Aiajooksikut leidub arvukalt aedades ja teistes kultuurmaastikes (Merivee ja Remm, 1973). Joonis 2. Aiajooksik (foto: Yves Bousquet). Allikas: (http://commons.wikimedia.org/wiki/file:carabus_nemoralis_m%c3%bcller_-_zookeys-245-001- g010.jpeg) Kuni 2,3 cm pikkune sõmerjooksik (Carabus granulatus L. 1758) on meie põldudel üheks arvukamaks jooksiklase liigiks. Sõmerjooksikut võib kohata avamaastikes, kuid ka veekogude ääres ja metsades (Merivee ja Remm, 1973; Thiele, 1977). Tema toiduks on peamiselt putukad, vihmaussid ja teod. Putuka arvukus on suurim maisjuunis ja ka septembris (Merivee ja Remm, 1973). 12

Joonis 3. Sõmerjooksik (foto: Udo Schmidt). Allikas: (http://carabidae.org/taxa/granulatus-linne- 1758?mode=main-all) Suur-süsijooksik (Pterostichus niger Schall. 1783) on 1,5 kuni 2 cm pikkune mardikas, kes on sage metsades, parkides ja aedades. Suur-süsijooksik toitub peamiselt lehetäidest, hooghännalistest ja teistest väiksematest putukatest (Merivee ja Remm, 1973; Kromp, 1999). Joonis 4. Suur-süsijooksik (foto: Igor Solodovnikov). Allikas: (http://carabidae.org/taxa/nigerschaller-1783) 13

1.3. Sünteetilised insektitsiidid ja nende toime kasulikele putukatele Põllumajanduse intensiivistumine avaldab otsest negatiivset mõju põllumaade looduslikule mitmekesisusele, sealhulgas tolmeldajatele ja taimekahjurite looduslikele vaenlastele (Thies ja Tscharntke, 1999; Kremen et al., 2002; Geiger et al., 2010). Viimatinimetatud putukate grupp pakub põllumajanduses väga olulist nn. ökosüsteemi teenust, tingimustes, kus nende ellujäämine pestitsiidide kasutamise tõttu on komplitseeritud. Loodushoidlikud põllumajandussüsteemid peaksid samaaegselt tasakaalus hoidma nii toodangu saamiseks vajaminevate taimekaitsevahendite kasutamist kui ka toetama looduslikku mitmekesisust ning arvestama pestitsiidide kahjulikku mõju kasuritele (Bianchi et al., 2006; Crowder ja Jabbour, 2014; Roubos et al., 2014). Jätkusuutliku põllumajanduse suurimaks väljakutseks järgnevatel aastakümnetel on leida võimalused, kuidas minimeerida pestitsiidide toimet kasulikele organismidele, sealjuures ka taimekahjurite looduslikele vaenlastele (Crowder ja Jabbour, 2014). Pestitsiididest avaldavad kahjurite looduslikele vaenlastele enam mõju sünteetilised insektitsiidid (Theiling ja Croft, 1988; Yardim ja Edwards, 1998). Insektitsiidide toimed looduslikele vaenlastele võivad olla kas otsesed või kaudsed. Otsese toime korral mõjutab insektitsiidilahus isendit kontaktselt ning selle tagajärjel tekkinud mürgistussümptomeid on kerge märgata. Kaudne mõju tekib, kui looduslikel vaenlastel jääb saakloomi insektitsiidiga pritsimise tõttu vähemaks ning kui toitutakse insektitsiidiga mõjutatud saakloomadest (Croft ja Brown, 1975; Stark et al., 2007). Insektitsiidide lõhnad võivad mõjutada ka kasurite käitumist liikumis- ja õppimisvõimet, orienteerumist, toitumist ja munemist. Insektitsiidiga töödeldud peremeesorganismid ja saakloomad võivad mõjuda taimekahjurite looduslikele vaenlastele peletavalt (repellentselt) (Fernandes et al., 2010). Kuid insektitsiidid võivad mõnikord toimida ka röövtoidulistele putukatele meelitavalt (atraktiivselt) (Komeza et al., 2001; Delpuech et al., 2005). Insektitsiidsed taimekaitsevahendid mõjutavad ka tolmeldajaid, kes saavad toksikoosi peamiselt nektarist ja õietolmust. Suvirapsi pritsimisel alfa-tsüpermetriini sisaldava insektitsiidiga selgus, et meemesilased ei erista töödeldud taimi töötlemata taimedest (Karise et al., 2007). Insektitsiidide kasutamine vähendab meemesilaste viljakust ning ohustab seeläbi kogu mesilaspere ellujäämisvõimet. Mürgijääke sisaldava toiduga söödetud 14

vastsetest võivad areneda väärarengutega, vähenenud korjevõime ja -kauguse või õppimisvõimega isendid (Thompson, 2003). 1.3.1. Neonikotinoidid Neonikotinoidsed insektitsiidid, mis on tuntud ka kui neonikotinüülid, nikotinoidid, kloronikotiinid jt (Hopwood et al., 2012; Khater, 2012), võeti põllumajanduses kahjurputukate tõrjeks kasutusele 1991. aastal (Nauen ja Denholm, 2005), kui ettevõte Bayer CropScience turustas esimese neonikotinoidi, mille toimeaineks oli imidaklopriid. Järgneva 10 aasta jooksul lisandusid erinevate toimeainetega: atsetamipriid, niteenpüraam, tiametoksaam, tiaklopriid, klotianidiin ja dinotefuraan neonikotinoidid. Neonikotinoidid on praegusel ajal maailmas ühed enim kasutatavad insektitsiidid ja neid on registreeritud enam kui 120 riigis (Elbert et al., 2008; Jeschke et al., 2011). Nikotiinhape-atsetüülkoliini (nachr) sisaldavad neonikotinoidid toimivad kesknärvisüsteemis kui retseptorite inhibiitorid, põhjustades putukatel kõrgemate konsentratsioonide korral paralüüsi ja surma (Shi et al., 2007; Goulson, 2013). Neonikotinoididel baseeruvad insektitsiidid on kasutusel näiteks lehetäide ja kasvuhoonekarilaste tõrjumisel. Neonikotinoidid, kui süsteemselt mõjuvad preparaadid võivad kahjurputukate tõrjumise kõrval kahjustada ka kasulikke putukaid, nagu näiteks nektarist, õietolmust, insektitsiididega töödeldud taimeosadest või preparaadiga kokku puutunud kahjurputukatest toituvad isendeid (Cloyd ja Bethke, 2011). Neonikotinoidide kasutamine taimekaitsevahendina on muutnud meemesilaste käitumist toiduotsinguil, avaldudes mõju eelkõige toidutaimede eelistuste muutumises (Gill ja Raine, 2014). Euroopa Komisjon kehtestas 2013. aasta detsembris kasutuspiirangud tiametoksaami, klotianidiini ja imidaklopriidi kasutamisele. Peamiseks piirangute kehtestamise põhjuseks oli teadlaste soov uurida nimetatud toimeainete mõju putuktolmeldajatele (Euroopa Liidu Teataja 2013; Oidermaa 2013). Neonikotinoidide negatiivne mõju ei avaldu mitte ainult putukatele vaid ka inimestele endile (Kumar et al., 2013). Neonikotinoidid põhjustavad inimestel ägedaid mürgistusi. Kokkupuutel nahaga kutsuvad neonikotinoidid esile ülitundlikkust ning mõjutavad närvi- ja hormoonsüsteemi. Katsed inimese vereliistakutega on andnud kinnitust, et neonikotinoidsed 15

insektitsiidid on geeni- ja rakutoksilised. Ameerika Keskkonnaameti ülevaates on tunnistanud tiaklopriid vähkitekitavaks. Otseses kontaktis, ehk siis taimekaitsevahenditega töötavad inimesed on eriti ohustatud ning olulise riskirühma moodustavad ka lapsed ja rasedad. Neonikotinoididel on pöördumatu mõju inimeste tervisele ja loote arengule. Imidaklopriidi väärkasutuse tagajärjel on täheldatud ja kirjeldatud järgnevaid sümptomeid: väsimus, peapööritus, süljevool, oksendamine, pearinglus, palavik, südametegevuse ja hingamise kiirenemine, raskematel juhtudel surm (Kumar et al., 2013). Kahjuritõrjes laialdast kasutust leidnud neonikotinoidne preparaat Actara 25 WG (tootja: Syngeta) on laia toimespektriga insektitsiid. Granuleeritud preparaadis on 25 mahuprotsenti toimeainet tiametoksaam, mis lahustub kergesti vees ja toimib seetõttu efektiivselt juure-, lehe- ja mullasüsteemselt, mistõttu sobib reparaat kasutamiseks imevate ja mõnede närivate kahjurite tõrjeks, mõjudes kahjurputukatele kiiresti kontaktselt ja seedetrakti kaudu. Tiametoksaam on teise põlvkonna neonikotinoidne ühend, mis kuulub tianikotinüüli (thianicotinyl) alamklassi ning häirib putukate närvisüsteemis nikotiin atsetüülkoliini retseptorite närviimpulsside ülekandeid (Maienfisch et al., 2001). Preparaat tõrjub efektiivselt kahetiivalisi põllukahjureid (kapsa- ja kaalikakärbseid), mitmeid mardikalisi (kartulimardikas, ristõieliste maakirbud, porgandi-lehekirp), lehetäisid, ripslasi ja karilasi. Tootja kinnitab, et Actara 25 WG on mesilastele mürgine, mistõttu on kultuuride õitsemise ajal pritsimine keelatud. Samuti on ta väga toksiline veeorganismidele, põhjustades pikaajalist vesikeskkonda kahjustavat toimet. Sarnaselt teistele neonikotinoididele on tiametoksaam vees väga hästi lahustuv, mistõttu on ta väga liikuv mullavees. Samuti võib ühend akumuleeruda aastateks mulda. Tiametoksaami püsimine mullas sõltub mulla niiskusest, püsides mullas 45 kuni 300 päeva (Gupta et al., 2008). Mulla kolloidveega seotud neonikotinoidide püsimine pikeneb. Neonikotinoidid ja nende jäägid liiguvad surnud taimedest mulda, millest uued taimed need uuesti aineringlusesse viivad. Aine stabiilsust iseloomustav suurus on poolestusaeg, mis näitab kui pika ajavahemiku möödumisel muutub aine kogus poole väiksemaks. Tiametoksaami poolestusaeg mullas on 25 100 päeva. Tiametoksaami lagunemisel tekkiv klotianidiin on veelgi püsivam, tema poolestusaeg on 148 1155 päeva. Mullas olevad neonikotinoidide toimeainete jäägid liiguvad toiduahelasse röövtoidulisi putukaid kahjustavates kogustes (Douglas et al., 2015). Actara 25 WG kasutamine põllumajanduses on lubatud vaid taimekaitsetunnistuse olemasolul (Põllumajandusamet, Actara 25 WG). 16

1.3.2. Püretroidid Püretroidid on taimse päritoluga püretriinide sünteetilised analoogid, mida kasutatakse kahjulike lülijalgsete tõrjumiseks nii põllumajanduses, veterinaarias kui ka avalikes hoonetes ja kodustes majapidamistes (Martins ja Valle, 2012; Saillenfait et al., 2015). Tänapäeval tõrjutakse püretroididega kahjureid umbes 300 kultuurtaime liigil (Wirtz et al., 2009). Püretroidide liigne kasutamine on põhjustanud paljudel putukarühmadel kiire resistentsuse tekke (Martins ja Valle, 2012). Probleem on teravam näiteks malaariat põhjustavat alglooma (Plasmodium sp.) kandvate sääskede (Culex quinquefasciatus Say) tõrjumist vajavates Aafrika piirkondades, kus püretroidsed preparaadid on muutunud siirutajatele resistentseks (Hougard et al., 2003; Ranson et al., 2011). Püretroidid on kontaktse toimega insektitsiidid, mis on äärmiselt mürgised enamikele tolmeldavatele putukaliikidele (Barten et al., 2006), põhjustades knock-down efekti, hüperaktiivsust ning krampe (Cox et al., 1987; Al-Deeb et al., 2001; Suchail et al., 2001; Alix et al., 2001; Isman, 2006). Lisaks on häiritud putukate paljunemine, toiduotsingud ja populatsioonide ulatuslikum levimine orienteerumisvõime halvenemise tõttu. Püretroidide toimemehhanisme on paljudel juhtudel võrreldud DDT laia toimesepktrilisuse ning toksilisusega (Isman, 2006). Jooksiklaste liikide varieeruvust, populatsioonide struktuuri ja nende dünaamikat insektitsiidi Decis (toimeaine deltametriin) põhjal uurinud Belskaya et al. (2002) leidsid, et pärast preparaadi kasutamist suurenes jooksiklaste sattumine püünistesse, kuna kasutatud subletaalsed insektitsiidi doosid suurendasid järsult jooksiklaste aktiivsust, migreerumist ning häireid koordinatsioonis. Decis Mega (tootja: Bayer CropScience AG) (toimeaine: deltametriin 50 g/l) on laia toimespektriga ja kiire toimega püretroidpreparaat, mis mõjub nii kontaktselt kui söötmürgina. Preparaat võib putukatel esile kutsuda nn knock-down effekti, millele järgneb närvihalvatus. Pärast kokkupuudet preparaadiga ei ole putukas enam võimeline toituma. Tootja andmetel omab antud insektitsiidne taimekaitsevahend peletavaid omadusi (Taimekaitsevahend, Decis Mega; 15.05.2015). 17

1.4. Botaanilised insektitsiidid ja nende toime kasulikele putukatele Botaanilised insektitsiidid on mitmesugustest taimedest või nende osadest (seemned, viljad, lehed) ekstraheeritud värsked ekstraktid, isoleeritud ja puhastatud taimsed ühendid ning tööstuslikult toodetud taimsed ekstraktid (Rai ja Carpinella, 2006). Need ühendid on erineva keemilise koostisega ning olemuselt, kas alkaloidid, aldehüüdid, estrid, fenoolid või monoja seksviterpeenid (Isman, 1999). Näiteks alkaloide nikotiini (mis on leitav maavitsaliste (Solanaceae) sugukonna taimedest, nt tubakast, vähemal määral tomatist ja kartulist) ja strühniini (saadakse Strychnos spp. seemnetest) kasutatakse juba ammustest aegadest pestitsiididena (Metcalf, 1955). Loodussõbralikke botaanilisi insektitsiidide on lubatud kasutada mahepõllumajanduses, sest nad lagunevad kiiresti keskkonnale ohututeks algühenditeks ega akumuleeru toiduahelasse (Isman, 1997; Luik, 2012). Ideaalsete insektitsiidide eelduseks on putukate arvukust vähendav mõju, selektiivsus, kiire lagunemine looduskeskkonnas ja madal toksilisus imetajatele. Võrreldes botaanilisi insektitsiide sünteetiliste pestitsiididega on esimesed vähem kahjulikud imetajatele ja keskkonnale, kuna need on efektiivsed juba väikestes kogustes ning toimivad ainult sihtmärgiks olevatele kahjuritele. Samuti ei ole botaanilised putukamürgid looduses püsivad, nende jäägid ei säili taimsetes ega loomsetes kudedes ning nende toksilisus on imetajatele madalam, kui sünteetilistel pestitsiididel (Gupta ja Dikshit, 2010). Kuid botaanilistel preparaatidel on ka negatiivseid omadusi, näiteks võivad suurtes kogustes loodusesse sattunud botaanilised putukamürgid saastata pinna- ja põhjavett ning ohustada sellega kalu ja teisi veeorganisme (Hao ja Yang, 2013). Olulise puudusena võib esile tuua ka botaaniliste insektitsiidide liiga kiiret lagunemist, suhteliselt kõrget hinda ja vähest saadavust ning ebastabiilset mõju, toorme koostise suure varieeruvuse tõttu. Botaanilistel putukatõrjevahenditel on lai toimespekter (Kuusik et al., 1995). Nad võivad mõjuda toksiliselt või peletavalt, põhjustada arenguhäireid (sealhulgas steriilsust), pidurdada kasvu või muuta käitumist (Isman, 2000). Samuti võivad botaanilised insektitsiidid põhjustada neuroloogilist efekti hüperaktiivsuse näol, tremorit ehk lihaste tõmblust, millega kaasneb putukate liikumatus, neuromuskulaarset väsimust, mille tõttu võib putukas surra kudede hapnikudefitsiidi tagajärjel (Scharf et al., 2003). Seega on väga oluline enne botaanilise putukamürgi rakendamist välja selgitada putukate käitumismustrid ja reaktsioonid nimetatud pestitsiididele, minimeerides sellega pestitsiideide toksilist mõju looduskeskkonnale (von Keyserlingk et al., 1985). 18

Üheks niisuguseks putukaid peletavaks taimekaitsevahendiks on neemipuu (Azadirachta indica A. Juss) seemnetest saadav õli, mis sisaldab limonoidset triterpenoidi azadirahtiin (Isman, 1997; Metspalu et al., 1997). Kuigi taimsed ekstraktid on võrdlemisi leebed tõrjevahendid, mõjutavad nad siiski oluliselt putukate hingamist ja ainevahetust (Jõgar et al., 2006). Koskor et al. (2009) läbi viidud uuringus Neem EC-ga (toimeaine azadirahtiin) võimalikust negatiivsest mõjust meemesilastele, selgus, et ohutuna näiv preparaat mõjutas meemesilaste korjet negatiivselt. Nimetatud preparaat sisaldab putukate jaoks peletava toimega ühendeid ning mesilased pidid preparaadijääkideta õietolmu korjamiseks oma tavapärasest korjealast kaugemale lendama. Preparaat NeemAzal-T/S (tootja: Trifolio-M GmbH) on valmistatud meelialiste (Meliaceae) sugukonda kuuluva neemipuu (Azadirachta indica A. Juss) seemnetest pressitud õlist, mille peamiseks toimeaineks on limonoidne triterpentinoid azadirahtiin A (10 g/l), lisaks ka nimbiin, pikrini ja sialiin, kuid preparaat sisaldab ka mitmeid teisi komponente, näiteks triglütseriidide, steroide (kampesterool, stigmasterool jne), hulgaliselt leidub ka rasvhappeid nt linool- ja oleiiinhapet (Kaushik ja Vir, 2000). NeemaAzal-T/S kasutatakse selle insektitsiidsete omaduste tõttu lehetäide, ripslaste, kaevandikärbeste, karilaste, kedriklesta, õunapuu-võrgendikoi, maipõrnika, kartulimardika, külmaliblika, viljakoi jt imevate ja närivate kahjurite tõrjeks. Azadirahtiin imendub taime lehtedesse pritsimisel ja jaotub taimes lokaal-süsteemselt, pärssides kahjurputukate valmikutel ja vastsetel toitumist ja kestumist ning põhjustab vastsestaadiumis putukate suremust. Kuna neem on keskkonnale ja imetajatele ohutu, siis NeemAzal-T/S on lubatud kasutada ka mahepõllunduses. Tootja andmetel ei ole NeemAzal-T/S kahjulik enamikele kasulikele putukatele, mis õigel kasutamisel ei ohusta ka mesilasi (Baltic Agro, NeemAzal-T/S). 19

2. MATERJAL JA METOODIKA 2.1. Katsetes kasutatud jooksiklased Katsed viidi läbi 2014. ja 2015. aastal Tartus, Eesti Maaülikooli põllumajandus- ja keskkonnainstituudi taimekaitse ning metsandus- ja maaehitusinstituudi osakondade entomoloogia laborites. Katseputukad koguti pinnasepüünistega Tartumaalt Võnnu vallast (58 66 N, 27 3 E). Kannibalismi vältimiseks paigutati jooksiklased ühekaupa niiske filterpaberiga varustatud Petri tassidesse (joonis 5). Joonis 5. Suur-süsijooksik (Pterosichus niger) Petri tassis (sugu: emane, isendi nr 130) (foto: K. Soovik) Kogu katseperioodi vältel hoiti putukaid ruumis temperatuuril 21 ± 2 o C (õhuniiskus 35% RH, valgustihedus 2000 luksi) vaba juurdepääsuga veele ja toidule. Petri tasse puhastati kolm korda nädalas, kusjuures alati lisati uus niiske filterpaber ja sööt. Toiduks kasutati labortingimustes kasvatatud elusaid jahumardika (Tenebrio molitor) vastseid (joonis 6). 20

Joonis 6. Jahumardika (Tenebrio molitor) vastne ja nukk. Allikas: (http://www.ozanimals.com/insect/yellow-mealworm/tenebrio/molitor.html) Enne katse algust hoiti jooksiklasi 48 h ilma toiduta, kuid vaba juurdepääsuga veele. Neljaharulise olfaktomeetriga katsetes kasutati ühes katseseerias kokku igast liigist 60 katseputukat (30 emas- ja 30 isasmardikat). Insektitsiidide lõhnade mõju uurimisel videojälgimissüsteemiga EthoVision XT 11 kasutati katseseerias sõmerjooksiku 16 emasputukat. 2.2. Katsetes kasutatud insektitsiidid Eesmärgiga hinnata nii botaaniliste kui ka sünteetiliste insektitsiidide võimalikke mõjusid jooksiklaste käitumisele valiti katsetesse järgmised preparaadid tootjate soovituslike konsentratsioonidega: 1. NeemAzal- T/S (0,5%) 2. Actara 25 WG (0,2%) 3. Decis Mega (0,015%) Preparaatide lahused valmistati toodete pakenditel olevate juhendite kohaselt. Katsetes kasutatud variandid areeni lõhnaadapterites olid: 1. Kontroll (0,5 ml destilleeritud veega immutatud filterpaber) 21

2. Toit (filterpaberil 0,5 g jahumardikate vastsete uhmerdatud kehakoed) 3. NeemAzal-T/S (0,5 ml töölahusega immutatud filterpaber) 4. Actara 25 WG (0,5 ml töölahusega immutatud filterpaber) 5. Actara 25 WG + toit (filterpaberil 0,5 ml Actara 25 WG töölahusega segatud 0,5 g jahumardikate vastsete püreestatud kehakoed) 6. Decis Mega (0,5 ml töölahusega immutatud filterpaber) 2.3. Kasutatud katseseadmed 2.3.1. 4-haruline olfaktomeeter Mitme preparaadi samaaegseks võrdlemiseks kasutati käesolevas töös eemaldatava mineraalklaasist kattega plastikust valmistatud neljaharulist olfaktomeetrit, mille mõõtmed on 63,5 63,5 5,0 cm (joonis 7). Neljaharuline olfaktomeeter ühendati teflonist valmistatud painduvate ühendusvoolikute abil õhusurve- ja vaakumpumbaga. Õhk puhastati söefiltritega ning enne areenile jõudmist liikus õhk läbi õhuniisutajate, mis olid täidetud destilleeritud veega. Niisutatud õhk (99 % RH) sisenes neljavalikulisele areenile neljast suunast ühtlase õhuvooluna kiirusega 0,16 l/min. Õhuvool kandis lõhnaadaptritesse paigutatud lõhnaallikate lõhnad areeni keskpunkti suunas. Areeni ja lõhnaallikaadaptrite vahele paigaldatud klaasfiltrid takistasid putukal areenilt põgenemast ja lõhnaallikatega otseselt kokku puutumast. Olfaktomeetri keskosa põrandas oli ava õhuväljatõmbe jaoks. Ava oli kaetud kattevõrguga, mis lasi õhku läbi, kuid takistas putuka liikumist vaakumpumba suunas. Õhu väljatõmme toimus vaakumpumba abil, mis tekitas kambris ka väikese alarõhu. Väljatõmbe ava kohal asus metallist putuka sisselaskeadapter (nn puur), kuhu katseputukas paigutati enne pumpade käivitamist ning mis putuka vabastamiseks tõsteti katse algul püsimagnetiga üles. Pärast putuka sisestamist asetati olfaktomeetrile klaasist kate, mis oli kaetud valge läbipaistmatu kilega, mis võimaldas luua varjutatud valgustingimused ning vältida seeläbi labori valgustingimustest põhjustatud varjude tekkimist areenil. Hermeetilisuse tagamiseks oli katteklaasi ja olfaktomeetri pinna vahel kummitihend. Enne 22

katsete algust kontrolliti õhu liikumist suletud olfaktomeetris tahke süsinikdioksiidi (CO2) (AGA Eesti) aurudega. Iga korduse järel puhastati areen ja selle osad hoolikalt etanooliga. 1, 2, 3, 4- kaheosalisest klaasist lõhnaallika adapter 5- metallist võrega putuka sisselaskeadapter 6, 7- painduvad / poolpainduvad teflonist ühendusvoolikud 8- õhuniisutaja 9- ventiiliga klaasist õhuvoolureguleerija 10- söefilter 11- õhusurvepump 12- vaakumpump 13-klaasfilter Nooled tähistavad õhu liikumise suunda Joonis 7. 4-harulise olfaktomeetri kohandatud skeem (joonise autor: K. Soovik) 2.3.2. Automaatne jälgimissüsteem EthoVision XT 11 Katses kasutati kaasaegset videojälgimissüsteemi EthoVision XT 11, mis koosnes tarkvarast (Noldus Information Technology, Holland), arvutist, videokaamerast (Panasonic System Networks Co Ltd., Hiina) ja valgustatud areenist (joonis 7). EthoVision XT 11 23

tarkvara kasutades on võimalik automatiseeritult jälgida, salvestada ja analüüsida elusolendite käitumist ja aktiivsust soovitud perioodi vältel. Esmalt määratakse areeni suurus, märgitakse tsoonid (kaasaarvatud varjatud alad) uuritava subjekti suurus ja positsioon areenil. Varjatud tsoonide puhul võtab programm arvesse ka tsooni sisenemise ja tsoonist väljumise. Programm tuvastab vaatlusaluse taustast ja eraldab ta suuruse ning positsiooni ühe või mitme kehapunkti põhjal. Seejärel lisab igale objektile geomeetrilised ja pindmised koordinaadid. Arvutused teostatakse selleks, et saada subjekti kohta võimalikult palju mõõtmisandmeid. Näiteks, kui on teada vaatlusaluse positsioon ajas, suudab programm välja arvutada katselooma keskmise, miinimum- ja maksimum edasiliikumise kiiruse katse ajal (Noldus et al., 2001; Noldus et al., 2002; Noldus Information Technology 2011). Videokaamera võimaldab jälgida ühe kuni 99 vaatluse all oleva looma liikumist ning programm salvestab arvutisse uuritavast objektist nii video, kui ka seda iseloomustavad arvulised väärtused. Samas on EthoVision XT 11 väga mahukas andmete kogumise ja analüüsimise süsteem, millega on võimalik kogutud informatsiooni selekteerida, visualiseerida ja analüüsida. Andmete analüüsimisel EthoVision XT 11ga on võimalik leida mitmeid erinevaid statistikuid, näiteks keskmised, standardhälve, standardviga, miinimum, maksimum jt näitajad. Statistikud kalkuleeritakse x- ja y-koordinaatide ja subjekti pindala põhjal. Tulemused on võimalik eksportida teistesse programmidesse, nt MS Excel (Noldus Information Technology 2013). Programmi abil on võimalik kombineerida ka iga katsesubjekti aktiivsuskaart (joonis 8). 24

NeemAzal-T/S Actara 25 WG Decis Mega Kontroll Joonis 8. Sõmerjooksikute olfaktomeetri areeni lõhnaalade külastamise aktiivsuskaart. Soojad toonid lõhnaadapterite läheduses tähistavad piirkondi, kus mardikas on ajaliselt kõige kauem viibinud, milleks antud näites on püretroidse Decis Mega lõhnaala Videokatse eesmärgiks oli uurida insektitsiidide tootjate poolt soovituslike kontsentratsioonide toimet sõmerjooksikute valmikute lõhnakäitumisele ning saadud tulemused salvestada ja statistiliselt töödelda (joonis 9). Sõmerjooksik (C. granulatus) on nii aia- kui ka põllumaadel üks sagedamini esinev liik, mistõttu otsustati uurida nende käitumuslikke iseärasusi insektitsiidide lõhnadest mõjutatuna videokatse vormis. Katse viidi läbi 16 isendiga. Tarkvaraga salvestati areenil aset leidnud liikumismustrid andmetöötluseks sobivasse formaati. Areeni kolme lõhnaadapteritesse olid paigutatud uuritavate insektitsiidide lahused (NeemAzal-T/S, Actara 25 WG ja Decis Mega), neljas lõhnaallikas tähistas kontrollvarianti (destilleeritud veega niisutatud filterpaber). Ühes katseseerias jälgiti korraga ühte isendit 60 minuti jooksul. 25

1 uuritav jooksiklane 2 olfaktomeeter 3 videokaamera 4 arvuti Joonis 9. Videojälgimissüsteemi EthoVision XT olfaktomeetril (joonise autor: K. Soovik) 11 tööpõhimõtte skeem 4-harulisel 2.4. Katsekorraldus Selleks, et võrrelda samaaegselt mitme preparaadi lõhnade mõju korraga, kasutati neljaharulist ehk 4-valikulist olfaktomeetrit. Neljaharulise olfaktomeetri areen seati töökorda, asetades igasse lõhnakambrisse 5 g massiga filterpaber, mis oli eelnevalt immutatud 5 ml töötluslahusega. Igasse kanalisse paigutati üks preparaat või preparaadiga segatud toit. Ühes kanalis kasutati kontrolliks destilleeritud veega immutatud filterpaberit. Katseputukas asetati areeni keskele paiknevasse sisselaskeadapterisse, kus tal oli 2 minuti jooksul võimalik areenil olevate lõhnadega harjuda. Püsimagnetit kasutades tõsteti sisselaskeadapter areeniklaasi all üles, mis võimaldas putukal liikuda talle sobivas suunas. Valiku tegemiseks oli putukal aega 5 minutit, valiku tegemise aega mõõdeti stopperiga ning fikseeriti sekundi täpsusega. Valiku tegemise aja jooksul jälgiti putuka liikumist areenil ning märgiti üles, millisesse lõhnatsooni putukas liikus. Kui valiku tegemiseks antud aja jooksul 26

liikumist ei täheldatud, tunnistati putukas selles korduses passiivseks. Selleks, et vältida putukate valikus ühe selgeksõpitud trajektoori läbimist oli uuritavate preparaatide paiknemine lõhnaallika adapterites igas korduses erinev. Ühetunnise videosalvestuse alguseks arvestati moment, kui kamber üles tõsteti. Iga korduse järel puhastati areen ja selle osad hoolikalt etanooliga. Videojälgimise ajaks ümbritseti areen kahekordse katteloorikangaga, et tagada hajus valgus ja välistada areeniväliste tegevuste mõju putukale. Lõhnaalaks määrati piirkond, mis paikneb lõhnaallika läheduses 10 cm lõhnaallikast rahunemiskambri suunas, välistades otsese kontakti lõhnaallikaga. Katse käigus hinnati lõhnaalas viibimist katseaja jooksul ja liikumisaktiivsust ühe tunni vältel. 2.5. Katseandmete statistiline analüüs Kuna uuritavate tunnuste puhul oli tegemist binaarsete tunnustega, siis kasutati esmase valiku katsete tulemuste analüüsimiseks RStudio programmis χ 2 testi (p 0,05) katsetulemuste statistiliseks töötlemiseks. Programmi EthoVision XT 11 statistikapaketti kasutades leiti katseks kulunud 60 minuti jooksul putukate keskmised liikumistrajektoorid katse esimese 20 minuti jooksul, mida statistiliste erinevuste leidmiseks võrreldi t-testiga (p 0,05) kasutades andmetöötlus- ja statistikaprogrammi STATISTICA 12. Preparaatide mõju sõmerjooksikute liikumisaktiivsuse hindamiseks kasutati ANOVA, Tukey HSD testi (p 0,05). 27

3. TULEMUSED JA ARUTELU 3.1. Insektitsiidide mõju jooksiklaste orienteerumiskäitumisele Insektitsiidide mõju põhjalikum uurimine jooksiklaste (aiajooksik, suur-süsijooksik ja sõmerjooksik) valmikute lõhnaorienteerumisele viidi läbi lõhnakatsetena 4-harulise olfaktomeetri suletud õhusüsteemiga keskkonnas. Preparaadist NeemAzal-T/S lenduvate ühendite mõju uurimisel selgus, et aia-, sõmer- ja suur-süsijooksikute esmase valiku tegemisel liikusid mardikad võrdselt areeni nii insektitsiidi kui ka toidu lõhnade piirkondades (χ 2 = 43,75; df = 3; p 0,01). 17 25% mardikatest liikus areenil pärast sisselaskeadapterist vabastamist insektitsiidi sisaldava lõhnaadapteri ning 16 23% isenditest toidulõhnade piirkonda (joonis 10). Aiajooksikud eelistasid selgelt toidu lõhna botaanilise insektitsiidi lõhnale. Kuna suur osa mardikad NeemAzal-T/S lõhnaala ei vältinud, siis võib järeldada, et botaanilise taimekaitsevahendi eemalepeletavad omadused ei avaldu määral, mis tõestaks kõnealuse insektitsiidi repellentsust lõhnade tajumise teel. Botaanilised taimekaitsevahendid on alternatiiviks sünteetilistele preparaatidele, mille kasutamine mõjutab vähe kasulike putukate elutegevust ning -kvaliteeti. Nende eeliseks on ka see, et neid on lubatud kasutada lisaks tavatootmisele ka mahepõllunduses (Abudulai et al., 2004). Preparaat NeemAzal-T/S (toimeaine: azadirahtiin) ei ole lenduvate omadustega, mistõttu peab repellentsetest omadustest aimu saamiseks putukas preparaadiga töödeldud toitu maitsma (Hiiesaar et al., 2009). Näiteks emaste kapsaliblikate (Pieris brassicae) toitumiskäitumist selgitavas uuringus leiti, et NeemAzal-T/S mõjutab kapsaliblikate toidutaimede valikut, kusjuures putukad eelistasid preparaadiga töötlemata taimikut (Metspalu et al., 2001). 28

Isendite osakaal, % 70 60 50 40 30 20 10 0 p < 0,01 p < 0,01 p < 0,01 Aiajooksik Sõmerjooksik Suur-süsijooksik Jooksiklase liik n = 180 NeemAzal T/S Passiivsed Kontroll Toit SD Joonis 10. NeemAzal-T/S lenduvate ühendite mõju aiajooksiku, sõmerjooksiku ja suursüsijooksiku lõhnavalikule 4-harulises olfaktomeetris. χ 2 = 43,75; df = 3; p 0,01 Sarnased tulemused ilmnesid ka neonikotinoidse preparaadi Actara 25 WG (joonis 11) puhul, mil mardikad liikusid insektitsiidi lõhnaalasse. 18 25% jooksiklastest liikus toidulõhnade lähedusse ja 16 28% mardikatest insektitsiidi lõhnaadapteri lähedusse. Eelnenud katsetulemustele tuginedes otsustati viia läbi täiendav katse, mis nägi ette selgitada, missuguseid valikuid teevad jooksiklased siis, kui lisada katsevariantide hulka toidu ja neonikotinoidi segu. Selgus, et aiajooksikute, suur-süsijooksikute ja sõmerjooksikute tehtud valikud areeni lõhnaalade vahel olid liigiti statistiliselt erinevad (χ 2 = 22,18; df = 3; p 0,01) (joonis12). Käesolevas katses on märkimisväärne ka see, et aia- ja suur-süsijooksikud eelistasid preparaadiga saastunud toitu (vastavalt 20% ja 26% isenditest) puhtale toidule (vastavalt 13% ja 10% isenditest), sõmerjooksikud eelistasid puhast toitu insektitsiidile ja insektitsiidiga töödeldud toidule. Sellest tulenevalt võib järeldada, et neonikotinoidne Actara 25 WG mõjub aia- ja suur-süsijooksikutele pigem meelitavalt kui eemale peletavalt ning toidu lõhn on eelnevalt toiduta olnud jooksiklastele piisav stiimul valimaks insektitsiidiga saastunud toitu. Saadud katsetulemustele toetudes võib väita, et jooksiklased ei ole võimelised neonikotinoidset preparaati Actara 25 WG lõhna teel tajuma, mistõttu võivad nad põllutingimustes sattuda insektitsiidiga töödeldud piirkondadesse. 29

60 p < 0,01 p < 0,01 n = 180 50 p < 0,01 Actara 25 WG Isendite osakaal, % 40 30 20 10 Passiivsed Kontroll Toit 0 Aiajooksik Sõmerjooksik Suur-süsijooksik Jooksiklase liik Joonis 11. Actara 25 WG-st lenduvate ühendite mõju aiajooksiku, sõmerjooksiku ja suursüsijooksiku lõhnavalikule 4-harulises olfaktomeetris. χ 2 = 27,34; df = 3; p 0,01 Varasemad uurimused on näidanud, et neonikotinoidsed taimekaitsevahendid kutsuvad jooksiklaste tavapärases käitumises esile mitmesuguseid kõrvalekaldeid (Belskaya et al., 2002; Geiger et al., 2010; Tooming et al., 2014) ning sõltuvalt mürgi omadustest, võivad organismi vastutoimed olla väga erinevad reaktsiooni puudumisest kuni mürgistuse tekkimiseni (Kuusik et al., 1995). Samuti on täheldatud, et praktikas ei oma tähtsust töötluse aeg, kuna neonikotinoididel baseeruvad preparaadid on äärmiselt püsivad ning võivad taimedel liikuvatele putukatele mõjuda toksiliselt ka veel pritsimisele järgnevatel päevadel (Desneux et al., 2007). Samuti on täheldatud, et subletaalsete dooside võimalikud mõjud ei pruugi koheselt kutsuda esile häireid putuka käitumises (Karise, 2007). Neonikotinoidsed insektitsiidid võivad mõjuda toksiliselt lisaks putukatele ka taimekaitsevahendiga kokku puutuvatele imetajatele, sealhulgas inimestele (Tomizawa ja Casida, 2005). 30

n = 180 Isendite osakaal, % 40 35 30 25 20 15 10 p < 0,01 p < 0,01 p < 0,01 Actara 25 WG Passiivsed Kontroll Toit 5 0 Aiajooksik Sõmerjooksik Suur-süsijooksik Jooksiklase liik Toit + Actara 25WG SD Joonis 12. Actara 25 WG-st lenduvate ühendite mõju aiajooksiku, sõmerjooksiku ja suursüsijooksiku lõhnavalikule 4-harulises olfaktomeetris. χ 2 = 22,18; df = 4; p 0,01 Sõmerjooksikute lõhnaalade külastamise sagedust vaadeldi 60 minutilise katseperioodi vältel (joonis 13). Mardikatel esines kõrgem aktiivsus katse esimese 20 minuti jooksul, mil lõhnaalades viibiti 6 18 korda. Pärast 20-ndat minutit vähenes mardikate liikumisaktiivsus ajas ning areeni lõhnaalades liikumine muutus harvemaks, sellest lähtuvalt otsustati edasise analüüsi tegemisel vaadelda katse esimese 20 minuti jooksul kogutud andmeid. 31

18 Keskmine lõhnaala külastamissagedus (kord) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 Aeg (min) Joonis 13. Keskmine lõhnaala külastamise sagedus kordades; r 2 = 0,86 Mardikate viibimine Decis Mega lõhnaalas ei erinenud kontrollalas viibimise ajast oluliselt, küll aga esinesid erinevused neonikotinoidi ja botaanilise insektitsiidi lõhnaalades viibimisel (Tukey HSD test; df = 1276; p 0,01) (joonis 14). Sõmerjooksikud eelistasid püretroidi lõhnala teiste insektitsiidide lõhnaaladele. Decis Mega tooteinfos on väidetud, et preparaadil esinevad repellentsed omadused, kuid katsetulemused seda ei kinnitanud. Eelnevad uuringud on näidanud, et püretroidne insektitsiid Decis põhjustab häireid jooksiklaste koordinatsioonis ning halvendab migreerumisvõimet, kutsudes putukal juba pärast lühikest aega Decis lõhnaalas viibimist esile passiivsust ning pikemaajalisel mõjualas viibimisel liikumisaktiivsuse järsku tõusu (Belskaya et al., 2002). Samalaadses lõhnadel põhinevas katses leidis Decourtye et al. (2004), et mesilased eelistasid püretroidsete preparaatide (toimeained imidaklopriid ja deltametriin) lõhnasid puhtale õhule, lennates ja maandudes insektitsiididega töödeldud aladel. Püretroidid võivad mõjuda putukatele toksiliselt juba ainuüksi läbi sissehingatava õhu, mis on rikastunud preparaadi lenduvate ühenditega (Schleier ja Peterson, 2011). 32

Lõhnaalas viibimise aeg 20 min vältel (s) 300 250 200 150 100 50 n=16 A A B B 0 ACTARA 25 WG NEEMAZAL T/S DECIS MEGA KONTROLL Töötlusvariandid Joonis 14. Sõmerjooksiklaste lõhnaalas viibimise aeg esimese 20 minuti jooksul. Tukey HSD test; df = 1276; p 0,01 Uuritud preparaatidest NeemAzal-T/S, Actara 25 WG ja Decis Mega lendunud ühendid ei põhjustanud uuritud jooksiklaste liikidel paralüüsi ega surma. Igasuguste sünteetiliste taimekaitsevahendite kasutamine toob endaga suuremal või vähemal määral kaasa keskkonnariske, mõjutades seeläbi isendite käitumist ja populatsioonide elutegevust (Huusela-Veistola, 1996; Avgin ja Luff, 2010), mistõttu tuleb nende tarvitamise vajadus eelnevalt tõsiselt läbi mõelda (Feltham et al., 2014). 33

4. KOKKUVÕTE Taimekaitsevahendite laialdase kasutamise tõttu põllumajandusmaastikel on suurenenud vajadus selgitada välja nende võimalikke mõjusid kasurputukatele. Käesolevas magistritöös uuriti botaanilise insektitsiidi NeemAzal-T/S ning sünteetiliste insektitsiidide Actara 25 WG ja Decis Mega mõjusid aiajooksikute, suur-süsijooksikute ja sõmerjooksikute lõhnaorienteerumisele. Tulemused: Erinevad jooksiklaste liigid eristasid niiskest (99% RH) puhtast õhust toidu- ja erinevate insektitsiidide lõhnu. Preparaadil NeemAzal-T/S oli ühesugune toime kõigile uuritud jooksiklaste liikidele. Jooksiklased reageerisid katseareenil neemipreparaadist ja toidust (purustatud jahumardika vastsetest) lenduvatele lõhnadele võrdsel määral. Neonikotinoidpreparaadist Actara 25 WG lenduvad ühendid mõjusid erinevatele jooksiklaste liikidele erinevalt. Sõmer- ja suur-süsijooksikute valmikutele toimisid Actara 25 WG töölahusest lenduvad lõhnaühendid atraktiivsemalt, kui toidust lenduvad ühendid, samas kui aiajooksiku valmikud eelistasid pigem toidu lõhnu, kui Actara 25 WG lenduvad ühendid. Sõmerjooksikule valmikutele mõjus puhas toit, võrreldes neonikotinoid Actara 25 WG segatud toiduga atraktiivsemalt, samas kui aia- ja suur-süsijooksikule oli neonikotinoidiga segatud toit atraktiivsem kui puhas toit. Suur-süsijooksiku valmikud ei eristanud puhast toitu toiduga segatud neonikotinoidist Actara 25 WG-st. Aia- ja sõmerjooksikud eelistasid toidule aga puhast Actara 25 WG preparaadi töölahust. Püretroidpreparaadi Decis Mega lõhnad avaldasid sõmerjooksikutele atraktiivsemat mõju kui Actara 25 WG ja NeemAzal-T/S preparaatidest lenduvad lõhnaühendid, millest võib järeldada, et see jooksikuliik ei erista preparaadis Decis Mega olevat eemalepeletavat ehk repellentset komponenti. 34