Η αντιμετώπιση του κηρόσκορου Galleria mellonella με τη χρήση διοξειδίου του άνθρακα CO2

Abstract

Ο μεγάλος κηρόσκορος Galleria mellonella έντομο της τάξης Lepidoptera και της οικογένειας Pyralidae, εντοπίζεται σε μελίσσια παγκοσμίως. Η σπουδαιότητά του για τη μελισσοκομία είναι δεδομένη προκαλώντας σημαντικές απώλειες στις κηρήθρες αποθηκευμένες ή μη. Επίσης διερευνάται και ως ένας πρότυπος οργανισμός για μελέτες της φυσιολογίας των εντόμων και άλλων μικροοργανισμών. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να μελετηθεί κυρίως η επίδραση του CΟ2 ως μέθοδος καταπολέμησης του μεγάλου κηρόσκορου η οποία αποτελεί μια εναλλακτική λύση για τον έλεγχο ,αντικαθιστώντας τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα χημικά. Ο πληθυσμός του εντόμου που χρησιμοποιήθηκε τελικώς ως πειραματικό υλικό προήλθε από άγριο πληθυσμό των κυψελών του μελισσοκομείου του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών. Αρχικά περιγράφηκε και μελετήθηκε η βιολογία του εντόμου καθώς και οι ζημιές που προκαλεί στη μελισσοκομία. Στη συνέχεια έγινε ανάλυση όλων των διαθέσιμων μεθόδων ελέγχου που εφαρμόζονται έως σήμερα, ή άλλων που απαγορεύτηκαν και αυτών που ίσως έχουν πιθανότητες να εφαρμοστούν στο μέλλον σε ευρύτερη κλίμακα. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν με έκθεση όλων των σταδίων ανάπτυξης του εντόμου σε διαφορετικά επίπεδα συγκεντρώσεων αερίου. Ουσιαστικά χρησιμοποιήσαμε συνθήκες ελεγχόμενης ατμόσφαιρας σε όσο το δυνατόν μικρότερο αεροστεγή χώρο για ευκολότερη διαχείριση του αερίου και αποφυγή διαρροών. Η μέθοδος βασίζεται στην αλλαγή της αναλογίας των φυσιολογικών ατμοσφαιρικών αερίων με αύξηση των επιπέδων CO2 και μείωση του οξυγόνου, για να πετύχουμε μια σύνθεση ατμόσφαιρας ασφυκτικά θανάσιμη για τα έντομα. Επίσης έγιναν μετρήσεις που αφορούσαν την κατανάλωση τροφής των προνυμφών και την ωοπαραγωγική ικανότητα των ακμαίων ώστε να οδηγηθούμε στη βέλτιστη μέθοδο εκτροφής με σκοπό την παραγωγή ικανού αριθμού ωών και συνεπώς εντόμων για την εκτέλεση των υπόλοιπων μετρήσεων. Στη συνέχεια δοκιμάστηκαν οι παρακάτω μάρτυρες: Δοχεία πολυαιθυλενίου όπου τα έντομα παρέμειναν κλεισμένα χωρίς ανανέωση αέρα, σακούλες κενού με βαλβίδα αφαίρεσης αέρα, τροποποιημένα δοχεία πολυαιθυλενίου με βαλβίδα αφαίρεσης αέρα και βαλβίδα εισαγωγής αερίου και τροποποιημένα δοχεία πολυαιθυλενίου με βαλβίδα εισαγωγής αερίου χωρίς βαλβίδα εξαγωγής αέρα. Παράλληλα έγινε χρήση επιτραπέζιων μετρητών ποιότητας αέρα που προορίζονται για την καταγραφή των επιπέδων συγκεντρώσεων CO2 σε εσωτερικούς χώρους ώστε να μετρηθούν οι συγκεντρώσεις αερίου εντός μάρτυρα και οι ενδεχόμενες διαρροές εκτός αυτού. Έγινε προσπάθεια να προσδιορίσουμε την παραμικρή αλλαγή στη συγκέντρωση αερίου που θα προκαλέσει διαταραχές στη συμπεριφορά του κηρόσκορου. Οι συγκεντρώσεις CO2 δόθηκε η δυνατότητα να καταγραφούν σε ppm και να μετατραπούν σε ποσοστό % για την εξεύρεση των απαραίτητων επιπέδων αερίου για την αναισθησία 2 των προνυμφών και των ακμαίων, της LD50 όλων των σταδίων και του πλήρη ελέγχου όλων των σταδίων σε σταθερή θερμοκρασία και σχετική υγρασία. Η παραπάνω μέθοδος δείχνει εύχρηστη ,οικονομική και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν οδηγός για εφαρμογή σε άλλα είδη εντόμων ή έμβιων οργανισμών. Επομένως χρήζει προσοχής διότι δεν υπάρχουν διαθέσιμα στοιχεία για την εφαρμογή ειδικά στην εντομολογική έρευνα. Η επίδρασή του CΟ2 όπως και όλων των αερίων εξαρτάται από τον ρυθμό αναπνοής του εντόμου, με τα διαφορετικά στάδια ζωής να έχουν διαφορετικούς ρυθμούς αναπνοής και άρα διαφορετική αντοχή όπως διαπιστώθηκε και στα αποτελέσματα. Τα αποτελέσματα επίσης έδειξαν τις απαραίτητες ελάχιστες συγκεντρώσεις αερίου σε σχέση με το χρόνο παραμονής για όλα τα στάδια για την επίτευξη του επιθυμητού αποτελέσματος. Επίσης το CO2 σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις, παρουσιάζει εντομοτοξική δράση με εξαιρετική διείσδυση και εικάζουμε ότι αυτό συμβαίνει επειδή το αέριο είναι βαρύτερο από τον αέρα και επιπροσθέτως δεν υπάρχει απορρόφηση από το κερί. Τα αποτελέσματα των δοκιμών με τη χρήση μιγμάτων CΟ2 στον αέρα σε αρχικές συγκεντρώσεις που κυμαίνονται από 63% έως 96%, για παρατεταμένες περιόδους έκθεσης, παρουσιάζονται και οδηγούν σε πλήρη έλεγχο όλων των σταδίων. Ακόμη χρησιμοποιήθηκε και ξηρός πάγος που αποτελεί τη στερεή μορφή του αερίου με τα αποτελέσματα να δείχνουν πως απαιτείται η ποσότητα των 160 gr / κυψέλη τύπου Langstroth για την επίτευξη της ελάχιστης συγκέντρωσης καθολικής αντιμετώπισης όλων των σταδίων. Τελικά αναφέρουμε πως διαπιστώθηκε ότι 1.85 gr CO2 χρειάζονται ανά λίτρο χώρου για την επιτυχή καταπολέμηση όλων των σταδίων του κηρόσκορου στα χρονικά πλαίσια και τις συνθήκες που περιγράφονται. Τέλος στα πλαίσια των πειραμάτων επιχειρήθηκε να εξακριβωθούν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της μεθόδου, συγκρίνοντας την εφαρμογή CO2 με τις υπόλοιπες διαθέσιμες τεχνικές.

The greater wax moth Galleria mellonella , belongs in the order of Lepidoptera and the family Pyralidae, is found in bee colonies worldwide. Its importance for beekeeping is given by causing significant losses especially in stored honeycombs. It is also being explored as a model organism for insect physiology studies and other microorganisms. The purpose of this thesis is to study mainly the efficiency of CO2 as a method of controlling the greater wax moth, which is an alternative method, replacing the most commonly used chemicals. The insect population used as experimental material ,originated from the laboratorie’s colonies.The biology of the insect was described in the first chapter, as well the damage it causes to beekeeping industry. An analysis of all available control methods applied to date, or of others that have been banned and those that may be likely to be applied in the future on a larger scale, has then been analyzed. The experiments were performed by exposing all stages of the insect to different levels of gas concentrations. We used controlled atmosphere in the smallest space as possible and airtight conditions, for easier gas management without leakage.The method is based on changing the proportion of normal atmospheric gases by increasing CO2 levels and reducing oxygen, in order to achieve an atmospheric composition that is suffocatingly deadly for insects. Measurements were also made regarding the food consumption of the larvae and the laying capacity of moths that lead to the optimum rearing method in order to produce a sufficient number of eggs and therefore insects to carry out the remaining measurements of the experiment. The control methods used and tested were : Polyethylene containers where the insects remained enclosed without air renewal, vacuum bags with air removal valve, modified polyethylene containers with air removal valve and gas inlet valve and modified polyethylene containers with a gas inlet valve without an exhaust valve. At the same time, air quality data loggers were used to record indoor CO2 concentration levels , measure gas concentrations in the chambers and any leaks outside of them. An effort has been made to identify the smallest change in gas concentration that will cause disturbances in the insect behavior. Concentrations of CO2 were recorded in ppm and converted to % in order to find the necessary gas levels for larval anesthesia, the LD50 of all stages and the complete control of all stages at constant temperature and relative humidity. The above method is easy to use, economical and can be used as a guide for application to other species of insects or living organisms. Therefore, caution is needed because no data are available for application specifically to entomological research. The effect of CO2 as well as all of gases depend on the respiration rate of the insect, with different life stages having different breathing rates and therefore different tolerance as we found in our results. The results also showed the necessary minimum gas concentrations in relation to the residence time for all stages, needed to achieve the desired result. Also, CO2 at very high concentrations shows entomotoxic action with excellent penetration and we suspect that this is because the gas is heavier than air and in addition there is no absorption from the wax. The test results showed that using CO2 mixtures in air at initial concentrations ranging from 63% to 96% for prolonged exposure periods, lead to full control of all stages. Dry ice, which is the solid face of gas, was also used, with the results showing that a quantity of 160 gr / Langstroth type hive, was required to achieve the minimum concentration for control of all stages. It was found that 1.85 gr CO2 is needed per liter of space to successfully control all stages of the insect, in the timeframes and conditions described. Finally, with these experiments, we attempted to identify the advantages and disadvantages of the method by comparing the application of CO2 with the other available techniques.