Ecological and genetic factors contributing to invasion success : the northern spread of the Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata)

Abstract

Sanna Boman tutki väitöskirjassaan koloradonkuoriaisen potentiaalia levitä Suomeen. Hän selvitti kuoriaisten mahdollisuuksia selviytyä alhaisissa lämpötiloissa ja kykyä sopeutua Suomen viileään ilmastoon.Boman havaitsi, että koloradonkuoriaisella on potentiaalia levitä Suomeen pysyvästi, sillä geneettiset tekijät ja Suomen kesälämpötilat eivät rajoita koloradonkuoriaisen selviytymistä pohjoisessa.Koloradonkuoriaisilla on geneettistä vaihtelua elinkiertopiirteissä, kuten kehitysajassa ja koossa, minkä avulla kuoriaiset voivat sopeutua entistä paremmin uusiin olosuhteisiin, esimerkiksi alhaiseen lämpötilaan. Koloradonkuoriaiset pystyvät kehittymään ja selviytymään Suomen normaaleissa kesäolosuhteissa (keskilämpötila 17° C). Myöskään hallayöt eivät vaikuta koloradonkuoriaisen toukkien kehitykseen tai kuolleisuuteen.Alhaisessa kesälämpötilassa (13° C) koloradonkuoriaistoukkien kuolleisuus on kuitenkin erittäin korkea, noin 90 %, joten koleina kesinä koloradonkuoriaisen elinmahdollisuudet Suomessa ovat vähäiset. Koloradonkuoriainen kykenee kuitenkin lisääntymään erittäin tehokkaasti. Yksi emo saattaa munia kasvukauden aikana jopa 1300 munaa, mikä voi kompensoida korkeaa kuolleisuutta kylminä kesinä.Talvehtimismenestys on yksi tärkeimmistä koloradonkuoriaisen leviämisaluetta määrittävistä tekijöistä. Venäjällä vuosina 2004-2006 tehtyjen maastokartoitusten perusteella havaittiin, että pohjoisimmat koloradonkuoriaispopulaatiot sijaitsevat Petroskoissa, jossa koloradonkuoriainen aiheuttaa merkittäviä tuhoja perunakasvustoille. Koloradonkuoriainen kykenee siis talvehtimaan Venäjällä Petroskoin korkeudella, jossa talviolosuhteet saattavat olla jopa kylmemmät kuin Etelä-Suomessa. Siten kylmät talviolotkaan eivät välttämättä rajoita koloradonkuoriaisen pysyvää leviämistä Suomeen.Yksi todennäköinen leviämisreitti Suomeen on Laatokan itäpuolelta, jossa koloradonkuoriainen on viime vuosina vähitellen levittäytynyt yhä pohjoisemmaksi. Suomea lähimmät pysyvät populaatiot sijaitsevat Pietarissa ja Laatokan itäpuolella Salmin kylän läheisyydessä.- Suomessa koloradonkuoriaisen tarkkailua perunakasvustoilla tulisi ehdottomasti jatkaa erityisesti Venäjän rajan läheisyydessä, Boman muistuttaa.Viime vuosien koloradonkuoriaisinvaasiot on Suomessa onnistuttu estämään torjunta-aineilla. Vaikka torjunta-aineilla saadaan usein kontrolloitua tehokkaasti tuhohyönteisiä, on niiden käytössä myös useita riskejä. Torjunta-aineiden liiallinen käyttö voi johtaa torjunta-aineresistenssin yleistymiseen, mikä tekee koloradonkuoriaisista kestävämpiä torjunta-aineita vastaan. Toisaalta liian alhaisilla pitoisuuksilla saattaa olla positiivisia vaikutuksia koloradonkuoriaisen fysiologiaan.Boman huomasi, että alhaisella torjunta-ainepitoisuudella käsiteltyjen yksilöiden jälkeläisillä oli suhteellisesti enemmän rasvaa kuin käsittelemättömien kuoriaisten jälkeläisillä. Korkea suhteellinen rasvan määrä voi parantaa koloradonkuoriaisten talvehtimismenestystä, etenkin jos talvi on pitkä ja kylmä kuten Suomessa. - Väärinkäytettynä torjunta-aineet saattavat jopa parantaa kuoriaisten leviämismahdollisuuksia Suomeen. Siksi on erityisen tärkeää jättää torjuntatoimenpiteet kasvinsuojeluviranomaisille, Boman varoittaa. Torjumalla koloradonkuoriaisen leviämisyritykset jo alkuvaiheessa niiden leviämisen estäminen Suomeen on huomattavasti helpompaa ja halvempaa. Koloradonkuoriaisen torjunnan onnistumisen kannalta on erityisen tärkeää tarkkailla perunakasvustoja kesäisin, tunnistaa oikea laji ja jättää torjuntatoimenpiteet kasvinsuojeluviranomaisten käsiin.

To prevent or manage invasions of alien species, it is vital to study their invasion potential before they colonize new areas since the control of invasive species is easiest in the initial stages of invasion. I assessed the potential of an invading pest species, the Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata), to expand north of its current range in Europe from both the ecological and evolutionary perspectives. The results show that European Colorado potato beetle populations still exhibit adaptive genetic variation in life-history traits despite the bottleneck they experienced at the beginning of the 20th century when they reached Europe from United States.Development time showed high heritability indicating that the beetles have the potential to shorten their developmental time, which is necessary in order to survive in the northern latitudes due to the short growing season. Furthermore, the beetles that had the shortest development times were also the largest indicating that development time does not constrain size, which may facilitate colonisation to higher latitudes. Beetles were very cold tolerant as exposing larvae to subzero temperature (simulating night frosts) did not incur mortality. I also show that human-induced selection by insecticides can incur significant costs as the offspring of exposed parents were smaller than, and had an increased metabolic rate in comparison to, the progeny of parents that were not exposed.However, this pesticide-induced selection may also have beneficial effects as the offspring of exposed parents had high relative lipid content, which may, in turn, improve their overwintering success. These dual effects of insecticides should be taken into account when planning the management of this species. Taken together, my results suggest that Colorado potato beetles possess the ability to adapt to the climatic conditions existing north of their current range in Europe.