Ravinnonvalintakoe

Idänlehtikuoriaisen (Agelastica alni) ravinnonkäyttö

Atte Komonen
atte.komonen@jyu.fi
Bio- ja ympäristötieteiden laitos, Jyväskylän yliopisto

Ravinnonvalintakokeessa tutkitaan, suosiiko idänlehtikuoriainen (Agelastica alni) tietyissä olosuhteissa kasvavien puiden lehtiä. Työssä opitaan yleisiä kokeellisen tutkimuksen periaatteita, lehtipinta-alan ja hyönteisten morfologian mittaamista sekä arvioimaan hyönteisherbivorian vaikutuksia. Työtä on helppo muokata tutkimuslajeja ja -kysymyksiä vaihtamalla.

Johdanto

Herbivoria on ekologinen ilmiö, jossa eläin syö kasvia, ja siihen vaikuttavat useat eri tekijät. Eläinlajit voivat olla erikoistuneita vain yhteen isäntäkasviin tai vaihtoehtoisesti syödä useita kasvilajeja. Erikoistumista voi tapahtua myös kasvin iän (tuoreet vs. vanhat lehdet) tai kasvupaikan suhteen (valo vs. varjo, ravinteikas vs. karu maaperä).

Idänlehtikuoriaisia (Agelastica alni) tavataan usein metsänreunoissa, hiekkakuopilla ja järvien rannoilla kasvavilta harmaa- ja tervalepiltä. Puut ovat usein pieniä, alle 5 metrin korkuisia. Koeoloissa laji syö ajoittain myös koivujen lehtiä. Lajia ei ole tavattu Suomesta 64:nnen leveysasteen pohjoispuolelta, ja se on yleisempi maamme itä- kuin länsiosissa. Laji on esiintyessään hyvin runsas, eli yhdestä puusta saa kerättyä usein satoja yksilöitä.

Työn tavoitteena on tutkia, suosiiko idänlehtikuoriainen tietyllä kasvupaikalla tai valaistusolosuhteissa kasvavia puita, mittaamalla ravinnoksi tarjottavien lehtien pinta-alat kokeen alku- ja lopputilanteessa. Työohjeessa tutkimuskysymyksenä on, suosiiko idänlehtikuoriainen metsänreunassa vai metsän keskiosissa kasvavien harmaaleppien (Alnus incana) lehtiä ravintonaan. Työtä on kuitenkin helppo varioida tutkimuslajeja ja -kysymyksiä vaihtamalla. Työ on toteutettavissa myös puhtaasti maastotutkimuksena, jossa havainnoidaan lajin syönnöksiä luonnossa.

Aineisto ja menetelmät

Ajankohta

Idänlehtikuoriainen on loppukevään ja alkukesän (kesäkuu) laji. Harjoitustyö voidaan toteuttaa myös heinä-elokuussa tutkimalla idänlehtikuoriaisen toukkien ravinnonvalintaa. Kokeen voi suorittaa päivässä tai sitä voi jatkaa useamman päivän. Havainnointia on helppo tehdä muiden kurssitöiden ohessa.

Menetelmät

Idänlehtikuoriaisia havainnoidaan ja kerätään maastossa laboratoriossa suoritettavaa ravinnonvalintakoetta varten. Samalla kerätään harmaalepän lehtiä kokeita varten. Idänlehtikuoriaiset elävät jääkaapissa jopa viikkoja, jos niille on ravintoa tarjolla, joten niitä voi kerätä kurssille myös ennakkoon.

Kukin opiskelija kerää kaksi oksaa kahdesta harmaalepästä, sekä metsänreunasta että metsän sisällä (vähintään 20 metriä reunasta), yhteensä siis neljä oksaa. Tutkimuspuiden olisi oltava samankorkuisia sekä metsänreunassa että syvällä metsässä. Myös koepurkkeihin valittavien lehtien olisi oltava mahdollisimman samankokoisia. Laboratoriossa kukin opiskelija perustaa kaksi koepurkkia. Kuhunkin koepurkkiin tulee:

1. pohjalle kostea, taiteltu käsipaperi, jotta lehdet pysyvät mahdollisimman tuoreina kokeen ajan
2. kaksi lepänlehteä (toinen metsänreunasta ja toinen metsän keskeltä)
3. yksi idänlehtikuoriainen

Ennen koepurkkien perustamista lehdet koodataan (R = reuna, M = metsä, ryhmän numero A-C ja opiskelijan nimikirjaimet, ja onko kyseessä 1 vai 2 purkki). Lisäksi lehtien pinta-alat mitataan ennen kokeen aloittamista. Lehdet teipataan valkoiselle paperille siten, että lehden ympärille voidaan muodostaa neliö, jossa ei ole toista lehteä. Paperille teipataan lisäksi millimetripaperia tai tehdään viivoittimella sentin pituinen jana. Lehdet skannataan koneelle, ja niiden pinta-ala mitataan ImageJ-ohjelmalla (ilmaisohjelma).

Skannaamisen jälkeen lehden koodi kirjoitetaan lyijykynällä valkoiselle paperille, ja se laitetaan lehden kohdalle purkkiin mukaan. Idänlehtikuoriainen saa olla purkissa 2 vuorokautta, minkä aikana voidaan havainnoida silmämääräisesti, kumpaa lehteä on syöty enemmän. Tämän jälkeen koe puretaan, ja lehtien pinta-alat mitataan uudelleen. Lehtien pinta-alojen erotus kokeen alku- ja lopputilanteessa lasketaan kuoriaisen syömän lehden määrän selvittämiseksi. Vaihtoehtoisesti herbivoriaa voidaan arvioida asteikolla syöty – ei syöty lehtipinta-alan mittaamisen sijaan.

Tarvikkeet

Kuitunauhaa kerättyjen oksien merkkaamiseen maastossa, pakastepurkkeja (n. 0,3 l), millimetripaperia tai viivoitin, kirkasta teippiä, käsipyyhkeitä, lyijykynä, valkoista kopiopaperia, sumutinpullo käsipyyhkeiden kostuttamiseen, skanneri ja ImageJ-ohjelma.

Aineiston analysointi

Lehtien pinta-alojen erotuksena saanut tulokset voidaan analysoida parittaisella t-testillä tai vastaavilla ei-parametrisilla testeillä (Wilcoxon). Jos vastemuuttujana on syöty-ei syöty, niin voidaan käyttää McNemarin testiä.

Harjoituksen muokkausmahdollisuudet

Vaihtoehtoisesti voidaan tutkia, suosiiko idänlehtikuoriainen tiettyä isäntäpuulajia. Idänlehtikuoriaisten toukat ja aikuiset käyttävät ravintonaan erityisesti harmaa- ja tervalepän lehtiä, joten on mahdollista verrata suosivatko idänlehtikuoriaiset jompaakumpaa leppälajia ravintonaan. Toinen mahdollisuus on tutkia, suosiiko idänlehtikuoriainen harmaa- tai tervaleppää ravintokasvina verrattuna koivujen tai pajujen lehtiin. Tutkimuskohteiksi käyvät myös monet muut lehtipuiden lehtiä ravintonaan käyttävät kovakuoriaiset.

Herbivorian arvioinnin ohella voidaan harjoitella kovakuoriaisten sukupuolten tunnistamista ja morfometrisiä mittauksia (esim. pituus, leveys, paino), ja niiden toistettavuutta kunkin opiskelijan eri mittauskertojen, ja eri opiskelijoiden mittauskertojen välillä. Idänlehtikuoriaisnaaraat munivat usein kokeen aikana, joten myös naaraan munintapreferenssin ja munamäärien tutkiminen on mahdollista. Munamääriä voi selittää morfometrisillä mittaustuloksilla (esim. ruumiin koko). Tähän voi käyttää lineaarista regressiota, jossa selittävänä tekijänä on naaraan paino/pituus ja vastemuuttujana munien määrä. Tässä on hyvä pohtia sitä, että paino ja munamäärä eivät ole toisistaan riippumattomia, ja sen vaikutusta tuloksiin.

ImageJ-ohjelman sijaan syönnöksiä voidaan arvioida muillakin menetelmillä. Esimerkiksi piirtämällä lehdet paperille ennen kokeen alkua ja punnitsemalla ne, ja kokeen lopuksi leikkaamalla syödyt osiot pois ja punnitsemalla paperit (lehtien punnitseminen ei onnistu, sillä kosteus muuttuu liikaa).