Μελέτη της βιοοικολογίας των σημαντικότερων κουνουπιών του γένους Culex και Aedes που ενδημούν στη Θεσσαλία

Abstract

Τα κουνούπια (Diptera: Culicidae) μεταδίδουν ασθένειες όπως είναι ο ιός του Δυτικού Νείλου, ο ιός Usutu (Usutu virus - USUV), ο Ιός Tahyna (Tahyna virus - TAHV), ο ιός Sindbis (Sindbis virus - SINV), ο ιός της Ιαπωνικής Εγκεφαλίτιδας, ο κίτρινος πυρετός, ο πυρετός του ιού Rift Valley (Rift Valley fever virus - RVFV), ο δάγγειος πυρετός, ο κίτρινος πυρετός, η ελονοσία, ο chikungunya, η φιλαρίαση, (Anon, 2014; Caraballo & King, 2014) και ιός Ζίκα (Vogel, 2016) που αποτελούν σημαντική απειλή για τη δημόσια υγεία. Οι κύριοι διαβιβαστές για τον Ιό του Δυτικού Νείλου είναι τα κουνούπια του γένους Culex για τον ιό Ζίκα εκείνα του γένους Aedes, ενώ η ελονοσία μεταδίδεται με κουνούπια του γένους Anophenes (Public Health Ontario, 2015). Ο επιπολασμός αυτών των ασθενειών είναι υψηλότερος στις τροπικές και υποτροπικές περιοχές και δυσανάλογα αυξημένος σε περιοχές που κατοικούν φτοχώτεροι πληθυσμοί (WHO, 2020). Μελετήθηκε στο εργαστήριο (250C, 65 ± 5% Σ.Υ., 14:10 Φ:Σ) η βιοοικολογία πληθυσμών των σημαντικότερων κουνουπιών του συμπλέγματος του Culex pipiens (Linnaeus, 1758) και του Aedes albopictus (Skuse, 1895) (Diptera: Culicidae) που προέρχονταν από τη Θεσσαλία (δύο περιοχές από την πόλη της Λάρισας και μία από τον Βόλο). Σκοπός μας ήταν να παράξουμε πρωτογενή δεδομένα για τη βιοδημογραφία των σημαντικότερων κουνουπιών της Θεσσαλίας ώστε να υποστηρίξουμε μελλοντικά πληθυσμιακά μοντέλα που συμβάλουν στην καλύτερη οργάνωση της αντιμετώπισης των κουνουπιών και των ασθενειών που μεταδίδου. Χρησιμοποιήθηκαν τα δύο υποείδη του Cx. pipiens, Culex pipiens f. pipiens και Culex pipiens f. molestus και το ασιατικό κουνούπι τίγρης Aedes albopictus. Σε όλα τα πειράματα χρησιμοποιήθηκαν έντομα F1-F6 γενεάς. Στην πρώτη ενότητα πειραμάτων μελετήθηκε, η επίδραση του συνωστισμού και της ποσότητας τροφής στην επιβίωση και στη διάρκεια ανάπτυξης των ανήλικων σταδίων, καθώς και το μέγεθος και η μακροβιότητα των ενηλίκων του Ae. albopictus που προέκυπταν. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η αύξηση της ποσότητας της τροφής αύξησε την επιβίωση των προνυμφών για επίπεδα συνωστισμού 100, 300 προνύμφες / 1 lt ενώ τη μείωσε ελαφρά για το επίπεδο συνωστισμού 600 προνύμφες /1 lt. Η επιβίωση των προνυμφών και στις δύο ποσότητες τροφής κορυφώθηκε στο ενδιάμεσο επίπεδο συνωστισμού (300 προνύμφες /1 lt). Η περίοδος ανάπτυξης των προνυμφών (χρόνος έως τη νύμφωση) μειωνόταν με την αύξηση του συνωστισμού και στα δύο επίπεδα τροφής, εκτός από το επίπεδο του υψηλότερου συνωστισμού και για τη μεγαλύτερη ποσότητα τροφής όπου αυξήθηκε ελαφρά. Η επιβίωση των νυμφών στη μεγαλύτερη ποσότητα τροφής ήταν μεγαλύτερη στο μικρότερο επίπεδο συνωστισμού και σχεδόν όμοια στα υπόλοιπα. Η περίοδος ανάπτυξης των νυμφών ήταν μακρύτερη στο υψηλότερο επίπεδο συνωστισμού ενώ παρουσίασε διαφορά στο μεσαίο επίπεδο συνωστισμού και στη μικρότερη ποσότητα τροφής. Η μακροβιότητα στα θηλυκά ήταν περίπου 30 ημέρες μακρύτερη από τα αρσενικά στο ίδιο επίπεδο συνωστισμού και στην ίδια ποσότητα τροφής. Στα θηλυκά για ποσότητα τροφής 1mg το μέγεθος των πτερύγων ήταν μικρότερο σε σχέση με την ποσότητα τροφής 2mg ανεξάρτητα από το επίπεδο συνωστισμού. Στη δεύτερη ενότητα πειραμάτων μελετήθηκε η επίδραση της σύζευξης και των γευμάτων αίματος (ένα και πολλαπλά γεύματα αίματος) στη διάρκεια ζωής και στα δημογραφικά χαρακτηριστικά του Ae. albopictus. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι α) η σύζευξη δεν επηρέασε τη διάρκεια ζωής ούτε των αρσενικών ούτε των θηλυκών του Ae. albopictus. Αντίθετα (β) ο αριθμός των γευμάτων αίματος μείωσε σημαντικά τη διάρκεια ζωής των θηλυκών. Τα δύο γεύματα αίματος μείωσαν κατά περίπου ένα μήνα τη διάρκεια ζωής των θηλυκών σε σχέση με τα συζευγμένα θηλυκά και κατά 20 ημέρες σε σχέση με εκείνα που έλαβαν ένα γεύμα αίματος. Όμως (γ) το δεύτερο γεύμα αίματος αύξησε την παραγωγή των ωών και των απογόνων των θηλυκών του Ae. albopictus. Συγκεκριμένα, το δεύτερο γεύμα αίματος διπλασίασε σχεδόν όλες τις παραμέτρους της αναπαραγωγής όπως είναι ο αριθμός των νυμφών ανά θηλυκό, το ποσοστό νύμφωσης των ωών και ο αριθμός των ενηλίκων απογόνωνεκτός από την αναλογία φύλου που παρέμεινε σταθερή (1:1). Στην τρίτη ενότητα πειραμάτων διεξήχθησαν πειράματα ποιοτικού ελέγχου σε άγρια και στειρωμένα αρσενικά του Ae. albopictus. Σε συνθήκες εργαστηρίου (28 ± 1 ◦C, 85 ± 5 % Σ.Υ., 14:10 Φ:Σ) αξιολογήθηκε για πληθυσμό του Ae. albopictus που προέρχονταν από την Ιταλία, το Μαυροβούνιο και από την Ελλάδα η υπολειπόμενη μόλυνση του πληθυσμού με θηλυκά χωρίς να υπάρξει σημαντική στατιστική διαφορά στους διαφορετικούς πληθυσμούς. Η ακτινοβόληση των αρσενικών είχε σημαντική επίδραση στη γονιμότητα των θηλυκών καθώς ήταν σημαντικά χαμηλότερη από την καταγεγραμμένη γονιμότητα του μάρτυρα. Επίσης μελετήθηκε και η επίδραση της μεταφοράς στην επιβίωση των στειρωμένων αρσενικών με σημαντικά υψηλότερο ποσοστό θνησιμότητας στα αρσενικά κουνούπια που μεταφέρθηκαν, από τη μονάδα μαζικής εκκτροφής στη Μπολώνια της Ιταλίας, στο Μαυροβούνιο σε σχέση με την Ελλάδα. Επίσης, μελετήθηκε σε συνθήκες εργαστηρίου (25 °C, 60% Σ.Υ και 14:10 Φ:Σ) για πληθυσμό του Ae. albopictus που προέρχονταν από την Βραυρώνα η επίδραση της πυκνότητας κατά τη μεταφορά από την Ιταλία στην Ελλάδα στην ικανότητα πτήσης των στειρωμένων αρσενικών. Η αναλογία των αρσενικών που ξεκίνησαν να πετούν ήταν υψηλότερη στο μάρτυρα σε σύγκριση με τα στειρωμένα, ανεξάρτητα από την πυκνότητα κατά τη μεταφορά. Επίσης, μελετήθηκε η επίδραση της σύζευξης, της τροφής και της έλλειψης νερού στην επιβίωση των αρσενικών μετά τη μεταφορά. Ανεξάρτητα από τη σύζευξη, η μακροβιότητα των άγριων αρσενικών δεν ήταν μεγαλύτερη από εκείνη των στειρωμένων. Η σύζευξη δεν είχε εμφανή επίδραση στη μακροβιότητα των αρσενικών. Ομοίως, ηαλληλεπίδραση μεταξύ της κατηγορίας του αρσενικού (άγριο, στειρωμένο) καισύζευξης δεν ήταν σημαντική, υποδεικνύοντας ότι τα αποτελέσματα της σύζευξης ήταν παρόμοια στις δύο κατηγορίες αρσενικών. Η επιβίωση των άγριων και στειρωμένων αρσενικών του Ae. albopictus υπό συνθήκες έλλειψης τροφής (μόνο νερό) ήταν παραπλήσια. Τα άγρια αρσενικά έζησαν περισσότερο από τα στειρωμένα υπό έλλειψη τροφής και νερού. Επιπλέον, μελετήθηκαν οι ημερήσιοι ρυθμοί της συχνότητας σύζευξης και διαπιστώθηκαν υψηλότερα ποσοστά σύζευξης αργά το απόγευμα και τις βραδινές ώρες. Τα άγρια αρσενικά συζευγνύονταν με υψηλότερους ρυθμούς νωρίς το πρωί και αργά το απόγευμα σε σύγκριση με τα στειρωμένα ενώ οι αναλογίες σύζευξης ήταν παρόμοιες το μεσημέρι. Από τα δεδομένα και των τριών χρονικών περιόδων, διαπιστώθηκε ότι τα άγρια αρσενικά συζευγνύονται με σχεδόν διπλάσια αναλογία σε σύγκριση με τα στειρωμένα με πειραματική διάταξη χωρίς επιλογή σύζευξης. Η λανθάνουσα περίοδος της πρώτης σύζευξης (χρόνος μέχρι την πρώτη σύζευξη) δεν διέφερε μεταξύ στειρωμένων και άγριων αρσενικών. Ομοίως, η διάρκεια σύζευξης ήταν παρόμοια και στους δύο τύπους αρσενικών. Τα παρθένα θηλυκά συζευγνύονται σε υψηλότερα ποσοστά με άγρια αρσενικά σε σύγκριση με τα στειρωμένα. Η λανθάνουσα περίοδος της πρώτης σύζευξης (χρόνος μέχρι την πρώτη σύζευξη) ήταν μικρότερη για τα στειρωμένα αρσενικά σε σύγκριση με τα άγρια, ενώ η διάρκεια σύζευξης ήταν παρόμοια και για τους δύο τύπους αρσενικών. Στην τέταρτη ενότητα πειραμάτων μελετήθηκε, η επίδραση της σύζευξης στη διάρκεια ζωής των βιοτύπων του Cx. pipiens (Cx. pipiens f. pipiens και Cx. pipiens f. molestus). Τα αρσενικά του Cx. pipiens f. pipiens είχαν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής ανεξάρτητα αν συζεύχθηκαν ή όχι σε σχέση με τα θηλυκά καθώς και μεγαλύτερο προσδόκιμο ζωής, ενώ στο Cx. pipiens f. molestus μεγαλύτερη διάρκεια ζωής είχαν τα παρθένα άτομα και των δύο φύλων. Εκτός από το φύλο, τη σύζευξη και την αλληλεπίδραση τους, ως ανεξάρτητος προγνωστικός παράγοντας της επιβίωσης ήταν και ο βιότυπος. Συγκεκριμένα, (α) στο Cx. pipiens f. pipiens η διάρκεια ζωής των παρθένων αρσενικών ήταν περίπου 20 ημέρες μεγαλύτερη από τα αντίστοιχα θηλυκά ενώ στα συζευγμένα αρσενικά η διάρκεια ζωής ήταν περίπου ένα μήνα μεγαλύτερη σε σχέση με τα αντίστοιχα θηλυκά. Το προσδόκιμο ζωής (β) στο 50% της επιβίωσης στα παρθένα αρσενικά ήταν περίπου τρεις ημέρες μεγαλύτερο σε σχέση με τα θηλυκά ενώ στα συζευγμένα ήταν μία ημέρα μεγαλύτερο. Αντίθετα, (γ) στο Cx. pipiens f. molestus η σύζευξη στα αρσενικά μείωσε τη διάρκεια ζωής περίπου 20 ημέρες ενώ και στα θηλυκά η σύζευξη μείωσε την διάρκεια ζωής αλλά σε μικρότερο βαθμό. Η επιβίωση σε σχέση με την ηλικία κυμάνθηκε περίπου στα ίδια επίπεδα ανεξαρτήτου φύλου και σύζευξης, αλλά ήταν σαφώς μικρότερη σε σχέση με το Culex pipiens f. pipiens. Το μικρότερο προσδόκιμο ζωής μπορεί να σχετίζεται με την εξελικτική ιστορία του κάθε βιοτύπου (υπόγεια ή υπέργεια) και τον βαθμό προσαρμογής τους στις επικρατούσες κλιματολογικές συνθήκες. Στην πέμπτη ενότητα πειραμάτων μελετήθηκε, η επίδραση του γεύματος αίματος στους βιότυπους του Cx. pipiens (Cx. pipiens f. pipiens και Cx. pipiens f. molestus). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι (α) η διάρκεια ζωής των θηλυκών του Cx. pipiens f. pipiens χωρίς γεύμα αίματος ήταν μακρύτερη περίπου δέκα ημέρες σε σχέση με ένα γεύμα αίματος. Το προσδόκιμο ζωής στο 50% της επιβίωσης με γεύμα αίματος ήταν τέσσερις ημέρες μικρότερο από το αντίστοιχο χωρίς γεύμα αίματος. Το γεύμα αίματος (γ) αύξησε την ωοπαραγωγή των θηλυκών του Cx. pipiens f. pipiens κατά περίπου 30 ωά ανά θηλυκό σε σχέση με εκείνη του Cx. pipiens f. molestus με αντίστοιχη επίδραση και στις παραγόμενες νύμφες και ενήλικους απογόνους. Στο Cx. pipiens f. molestus (δ) η ωοπαραγωγή χωρίς γεύμα αίματος ήταν αυξημένη κατά περίπου 15 ωά ανά θηλυκό σε σχέση με την ωοπαραγωγή με γεύμα αίματος με αντίστοιχη επίδραση και στις παραγόμενες νύμφες και ενήλικες απογόνους. Με βάση τα δεδομένα από τα παραπάνω πειράματα εξάγονται συμπεράσματα σχετικά με τα δημογραφικά χαρακτηριστικά ελληνικών πληθυσμών κουνουπιών του γένους Ae. albopictus και των βιοτύπων του Cx. pipiens (Cx. pipiens f. pipiens και Cx. pipiens f. molestus). Αναλύεται η πρακτική εφαρμογή των αποτελεσμάτων της παρούσας διατριβής σε πρακτικό και σε ερευνητικό επίπεδο.