The sublethal effects of neurotoxic insecticides on the basic behaviours of agriculturally important carabid beetles

Sublethal effects of pesticides on behavioural endpoints are poorly investigated in nontargeted beneficial arthropod predators important as nartural enemies of many agricultural pests. In this ecotoxicological study, deleterious short- long-term effects of neurotoxic pyrethroid and neonicotinoid insecticides on various basic behaviours of the predatory carabid Platynus assimilis Paykull (Coleoptera, Carabidae) were quantified over a broad range of sublethal concentrations and doses in controlled laboratory conditions. It appeared that low doses of alpha-cypermethrin and thiamethoxam may cause a number of substantial short- and long-term abnormalities in many basic behaviours such as locomotor activity (LA), general motor activity (GMA), clean food consumption rate (CFCR) and behavioural thermoregulation of carabids. The observed sublethal behavioural biases may lead to deterioration of ecological fitness and population dynamics of the beetles in agricultural lands where these chemicals are applied. For the first time in predatory arthropods, it was was demonstrated that in addition to locomotion, other important behavioural endpoints such GMA, CFCR and behavioural thermoregulation may serve as sensitive, valuable and easily quantifiable ecotoxicological biomarkers mirroring different rates and aspects of toxic stress. The observed remarkable declines in CFCR and efficiency for behavioural thermoregulation of the beetles exposed to sublethal doses of alpha-cypermethrin and thiamethoxam may directly worsen performance of the carabids as natural enemies of pest insects in the insecticide treated fields. Thus, the results of this study may have importance in integrated pest management programs promoting reduced insecticide use and encouraging natural pest control mechanisms wherever possible. The results of this PhD thesis are published in three papers.

Ehkki röövtoidulistel lülijalgsetel on põllumajandusmaastikel tähtis roll taimekahjurite arvukuse vähendamisel, on insektitsiidide madalate dooside kõrvalmõjusid nende käitumisele seni vähe uuritud. Käesolevas doktoritöös mõõdeti esmakordselt neurotoksilise püretroidse ja neonikotinoidse insektitsiidi lühi- ja pikaajalisi mõjusid röövtoidulise süsi-ketasjooksiku (Platynus assimilis, Coleoptera: Carabidae) erinevatele põhikäitumistele. Mardikaid töödeldi preparaatide Fastac 50EC® (toimeaine alfa-tsüpermetriin) ja Actara 25WG® (toimeaine tiametoksaam) erinevate subletaalsete kontsentratsioonide ja doosidega kontrollitud laboritingimustes. Katsed näitasid, et jooksiklased on töös testitud insektitsiidide suhtes ülimalt tundlikud. Isegi väga madalad doosid põhjustasid mitmeid olulisi lühi- ja pikaajalisi negatiivseid kõrvalekaldeid mardikate põhikäitumistes. Täheldati märkimisväärset langust mardikate puhta toidu tarbimismääras ning käitumusliku termoregulatsiooni võimes, mis põllumajandusmaastikel võivad otseselt halvendada nende kasulike putukate ökoloogilist kohasust, populatsiooni dünaamikat ja biotõrje efektiivsust. Esmakordselt demonstreeriti, et putukate põhikäitumised nagu üldmotoorne aktiivsus, käitumuslik termoregulatsioon ja puhta toidu tarbimismäär on tundlikud, väärtuslikud ja kergesti mõõdetavad ökotoksikoloogilised biomarkerid, mis lisaks lokomotsioonile aitavad hinnata röövtoiduliste jooksiklaste toksilise stressi erinevaid tasemeid ja aspekte. Saadud tulemusi tuleks kindlasti arvestada integreeritud taimekaitse programmide väljatöötamisel, mis soodustavad kultuurtaimede töötlemist insektitsiidide vähendatud doosidega ja taimekahjurite looduslike vaenlaste maksimaalset ärakasutamist, kus iganes võimalik. Antud doktoritöö tulemused avaldati kolmes teadusartiklis.