Élet és tudomány

Csípőszúnyog-tenyészőhelyek térképezése

Megjelent az Élet és tudomány 2008. szeptemberi számában

Írta: Kenyeres Zoltán, Sáringer-Kenyeres Tamás, Szabó Szilárd

A csípőszúnyogok repülését idegesítő zümmögés, a nőstények vérszívását viszkető duzzanat, trópusi gradációikat lázas megbetegedések, milliós nagyságrendű halálesetek kísérik. Magyarország nem tartozik a csípőszúnyogok által terjesztett betegségek gócpontjai közé, viszont az 1950-es évekig markánsan jelen volt nálunk is a malária, a globális felmelegedés pedig előidézheti - például - a Chikungunya-láz megjelenését.

Hazánkban a csípőszúnyogokkal kapcsolatos negatívumokat elsősorban a rovarirtót ipari mennyiségben magára fújó alföldi juhász, a méhészsisakban pontyozó balatoni horgász vagy a kánikulában is bezárt ablakok mellett „pihenő” Duna-parti üdülő kínjai testesítik meg. Ismert, hogy az Európai Unió a csípőszúnyog légi kémiai gyérítésének betiltását tervezi. Ha ez megvalósul, a szúnyogok egyedszámának emberi környezetben történő mérséklésére egyetlen lehetőségként a biológiai úton történő lárvagyérítés marad. Utóbbinak nagy előnye, hogy – szemben a kémiai szerekkel – szelektív hatású és környezetkímélő. A lárvagyérítésekhez elengedhetetlen tenyészőhely-térképezések során a kutatók a legmodernebb távérzékelési, térinformatikai módszereket veszik igénybe.
Jelenleg a világon 3209, Európában 104, Magyarországon 48, a csípőszúnyogok családjába (Culicidae) tartozó rovarfajt tartanak nyilván. A csípőszúnyogok életstratégiája a gyors fejlődésre és a nagyon magas egyedszámra épül. Életciklusuk pete, lárva, báb és kifejlett rovar (imágó) szakaszokból áll. Bizonyos fajoknál (Anopheles, Coquillettidia, Culex, Uranotaenia, a Culiseta fajok egy része) az első három időszak, az embert támadó fajoknál (főképp Aedes és Ochlerotatus fajok) azonban csak a lárva és a báb élete kötődik szorosan a vízhez (1. ábra).
A vízre rakott tojásokból a lárvák rendszerint már néhány nap alatt kibújnak. A talajra rakott tojásokban a lárvák fejlődése megindul, de csak akkor bújnak ki, ha víz alá kerülnek. A csípőszúnyogfajok zöme számára az egyedfejlődéshez elsősorban sekély (itt predátorok jelenléte és vízmozgás nem jellemző), gyorsan átmelegedő (lerövidülő fejlődési idő), rendszeresen kiszáradó és víz alá kerülő (a petézéshez szükséges száraz talajfelszín és a fejlődés lehetőségét megteremtő vízállás azonos helyen biztosított) állóvizekre van szükség (2–3. ábra). A „pocsolyákban” az oxigéntartalom gyorsan csökken, a lárvák táplálékául szolgáló baktériumok hamar elszaporodnak.
Az egynemzedékes tavaszi fajok [például balatoni szúnyog (Ochlerotatus annulipes), erdei szúnyog (O. cantans)] nőstényeinek tojásaiból többnyire csak a következő év tavaszán bújnak ki a lárvák. A többnemzedékes fajoknak [például gyötrő szúnyog (Aedes vexans), oldalfoltos szúnyog (Ochlerotatus sticticus)] tavasztól őszig annyi nemzedéke kel szárnyra, ahányszor tenyészőhelyükön pangó víz alakul ki. Egy nőstény egyed általában 50–500 petét rak. A tojások 7-8 évig életképesek. Az imágók élettartama néhány órától nagyjából hat-nyolc hétig tart.
Mindkét nem egyedei táplálkoznak növényi nedvekkel, de a legtöbb fajnál a nősténynek a sikeres tojáséréshez a vér proteintartalmára is szüksége van. A csáp számos szén-dioxid-, tejsav-, oktenol-, aceton- és fenol-receptort tartalmaz. Ez komoly segítség a táplálékforrások felderítésében. A tájékozódás pontosságáról sokat mond, hogy a szén-dioxidot már 0,01 százalék koncentrációban is érzékelik, a hőmérséklet-változások észlelésének alsó határa pedig 0,2 °C. A vérszívást a nyál alvadásgátló hatása is segíti. A nagyobb testű fajok 6 μl, a kisebb testűek 3,7 μl vért képesek testükben elraktározni. A vérszívás alanya alapján megkülönböztetünk madarak vérével (ornitofil), emberek (antropofil), illetve emlősök (mammalofil), valamint más gerincesek (zoofil), többnyire kétéltűek vérével táplálkozó csípőszúnyogfajokat. A leggyakoribb antropofil fajok a már említett gyötrő, oldalfoltos, balatoni és erdei szúnyog mellett a mocsári (Coquillettidia richiardii, 4. ábra), a foltos (Culex modestus), a vöröshátú (Aedes cinereus) és az aranyló (Ochlerotatus caspius) szúnyog.
A csípőszúnyogok aktív elmozdulást csak akkor végeznek, ha a szél sebessége kisebb, mint a jellemző repülési sebességük (1 m/s). Ezt meghaladó légmozgáskor, vagy ha csapadék hullik, a növényzeten pihennek. Az embert támadó fajok zöme a hajnali és az esti szürkületben aktív, amikor a levegő hőmérséklete csökken, páratartalma emelkedik.

Célkeresztben a lárvák

A kutatók figyelme a XIX. század végén fordult a csípőszúnyogok felé. Ekkor fedezték fel, hogy e rovarok terjesztik – az emberek millióit megbetegítő – sárgalázat.  Napjainkra a szúnyogok által terjesztett betegségek – főképp az emberek életmódjában beállt változások következtében – sok területen visszaszorultak. Olyan országokban, ahol a csípőszúnyogoknak már nincs számottevő közegészségügyi jelentősége, de az élőhelyszerkezet és a klíma kedvez nagy egyedszámú megjelenésüknek, elsősorban turisztikai okokból irányul rájuk a figyelem.
Közegészségügyi és turisztikai okok miatt már hosszú ideje folyik a csípőszúnyog-populációk gyérítése. A kezdetben még rendkívül drasztikus, más szervezetekre és az emberre is veszélyes szerek (például az 1960-as években használt DDT) alkalmazása mára teljesen visszaszorult. Az új, sokszor hatalmas költséggel kifejlesztett és kijuttatott anyagokkal szemben azonban rendre megjelent a célszervezetek ellenálló képessége.
Az 1970-es években egy, a lárvák pusztulását okozó baktérium [Bacillus thuringiensis var. israelensis, H–14 szerotípus (BTI)] felfedezése új fejezetet nyitott a csípőszúnyogok elleni küzdelemben. Az Izraelben megtalált baktérium spóraképződési fázisának végén megjelenő parasporális testecske rovarölő hatású fehérjéket tartalmaz. A fehérje a táplálkozás során bejut a szúnyoglárva bélrendszerébe, ott az emésztő enzimek hatására lebomlik. A felszabaduló méreganyag (a lárvák számára!) a bélhámsejtek nagyfokú károsításával a lárva pusztulásához vezet. Meg kell említeni, hogy az „idős” (L4 fokozatú) lárvák nem, vagy csak kis mértékben érzékenyek a BTI-tartalmú szerekre. A felfedezés lehetővé teszi, hogy segítségével a csípőszúnyogok egyedszáma elviselhető szinten legyen, miközben a környezetterhelés csak minimális.
A biológiai gyérítésekre alkalmas szer felfedezése új kutatási feladatokat hozott. Megkezdődött a szúnyogok fejlődését lehetővé tevő tenyészőhelyek felderítése, térképezése.
A biológiai csípőszúnyog-gyérítések terén jelentős sikereket értek el Európa egyes területein (például a Rajna mentén). Az elmúlt évtizedben már Magyarországon is adottak a technológiai feltételek ahhoz, hogy a BTI-kezeléseket széleskörűen alkalmazhassák. Ezzel egyidejűleg újabb igények fogalmazódtak meg: a gyérítés legyen költségtakarékos, a térképezési munka pedig gyors és pontos. Egyértelmű, hogy ezt csak az alapos terepmunkát és a távérzékeléssel gyűjtött adatok alkalmazását ötvöző módszerrel lehet elérni.

Merítés az alapsokaságból

A digitális légifelvételek alapján történő terepbejárások során GPS-szel felszerelt PDA-készüléken rögzítik a tenyészőhelyekre vonatkozó legfontosabb adatokat [mintavételi pont földrajzi helyzete; vízhőmérséklet; vízmélység; víztér jellege (állandó/ időszakos); víztértípus; hínárvegetáció borításértéke; vízfelszín-fedettség és -árnyékoltság mértéke; növénytársulás és jellemző növényfajok; lárvasűrűség; lárvaközösség fajösszetétele és mennyiségi viszonyai].
A terepi vizsgálatok során a tenyészőhely határait megjelenítő foltot is ábrázolják, ezek a foltok válnak a későbbi elemzések „tanulóterületeivé” (tanulóterület: terepi mintavételezésen alapuló egység, mely a további elemzések alapját jelenti). A foltleírásokat részben a mintavételi eredmények, részben a tapasztalati tényeken alapuló kategorizálások adják (kezelési szempontú jelentőség az év egyes szakaszaiban, legjellemzőbb kiterjedés, jellemző fajösszetétel, humán vonatkozások stb.).

Tenyészőhelyek felülnézetben

A mintavételi területek felkeresése, a vizsgált foltok ábrázolása különféle térképhelyes (georeferált) alapokon (topográfiai térképek, légi- és űrfelvételek, domborzatmodellek, szintvonalállományok, színképelemzések képei stb.) történhet. Ezek „térképhelyes” volta azt jelenti, hogy azok a térinformatikai szoftverek által előállított – a valósággal azonosnak tekinthető – elméleti térben nagy pontossággal és következesen helyezhetők el. A következetesség lényege, hogy egy adott mintavételi pont térbeli helyzete a légifotón, a topográfiai térképen, a tenyészőhelyeket ábrázoló térképen stb. egyaránt azonos. A térbeli egyezés lehetővé teszi a tenyészőhelyeket felülnézetben, különböző módon ábrázoló állományok összevetését, ugyanis azok mérete és jellege meghatározza a különböző ábrázolásokon való megjelenésüket. Legpontosabban általában a vízállásos gyepek, valamint a csípőszúnyog-tenyészőhelyek szempontjából kevésbé jelentős csatorna- és tószegélyek rajzolódnak ki.
A tenyészőhelyeket felülnézetben ábrázoló, különféle technikával készült állományok megjelenése, további elemzésekre való alkalmassága jelentős eltéréseket mutat (az illusztrációk egy, az ember szempontjából fontos tenyészőhelytípus, a vízállásos gyep egy adott előfordulásának különböző távérzékelési és elemzési módokkal nyert térképeken való megjelenését szemléltetik).
Az RGB légifotó a látható fény visszaverődését rögzíti, ezért az RGB légifotón ábrázolt szín csak három színcsatornára bontható (piros, zöld, kék). Gyepterületeken mind az aktuális (vízborításos tenyészőhely lárvák jelenlétével), mind a potenciális (kedvező körülmények között megjelennek bennük lárvák) tenyészőhelyek felkeresésében, mind a színképelemzésekben jól használhatók. A fás vegetációval fedett élőhelyeken ilyen típusú légifotó alkalmazásához vegetációs perióduson kívül (lombmentes állapot) készített, egyedi fotósorozat szükséges (5. ábra).
Az infraszínes légifotó a fény visszaverődését infratartományban (λ>=700 nm) rögzíti. A tenyészőhelyek felkereséséhez és színképelemzésekhez is jobban használható, a kis vízmélységű (rendszeresen kiszáradó) foltok lehatárolására jóval alkalmasabb, mint a fenti, látható fényt rögzítő állomány. A tenyészőhelyek az infraszínes légifotókon sötét foltokként azonosíthatók (alacsonyabb reflektanciájukból adódóan).
A multispektrális űrfelvételek (azonos időben több, keskenyebb spektrumban történik a rögzítés) közül a csípőszúnyog-tenyészőhelyek térképezéséhez térbeli és színképi szempontból is az IKONOS-műhold képei látszanak megfelelőnek, a területi lefedettség azonban az említett műhold esetében hazai viszonylatban rossz. A megfelelő időpontból (lombhullás utáni vagy lombfakadás előtti időszak) beszerzett űrfelvételeken jól látszanak a vízállásos, elöntéses területek.
A hiperspektrális fotóval százas nagyságrendű spektrumban történik a rögzítés. Mivel a felvétel készítésekor hatalmas mennyiségű adat keletkezik, az adott célhoz szükséges információk kiszűrése csak adatbányászattal (data mining) lehetséges. Ilyen felvételek csak megrendelésre készülnek, így a területi felbontás a repülési magasság megválasztásával igazítható a térképezés igényeihez. A hiperspektrális állományok alkalmazása a csípőszúnyog-tenyészőhelyek térképezéséhez ígéretesnek látszik, a nagy költségigény és egyéb tényezők miatt azonban még tesztelni kell az ez irányú felhasználás lehetőségeit.
Jelenleg Magyarországon nincs olyan pontosságú szintvonal adatbázis, melyből létre lehetne hozni a jelentős csípőszúnyog-tenyészőhelyeket megjelenítő digitális magasságmodelleket. A tenyészőhelyek jó részénél a vertikális szintkülönbség 5-10 cm, a rendelkezésre álló szintvonal-adatbázisok ezzel szemben maximum 0,5 m-es bontású magassági adatokat tartalmaznak (6. ábra).
A szintvonal-adatbázissal kapcsolatos problémákat küszöbölheti ki a lézeres pásztázással (LIDAR) készített nagyfelbontású magasságmodell. Új és költséges technológia lévén a csípőszúnyog-tenyészőhely térképezésekhez történő felhasználásának vizsgálata még várat magára.

Objektív becslések

A tenyészőhelyek terepi mintavételi eredményeinek birtokában kijelölhetők a további elemzések tanulóterületei. Ezek és a távérzékeléssel nyert adatok felhasználásával becslések (predikciók) végezhetők bizonyos tenyészőhely-típusok térképhelyes elhelyezkedésére vonatkozóan. Ilyen becslési lehetőségeket a magasságmodell és színképelemzés egyaránt kínál. A tesztelések eredménye szerint az előbbi nem alkalmazható e célra, utóbbi viszont – bizonyos korlátokkal – nagy pontossággal jelöl ki fontos csípőszúnyog-tenyészőhelyeket. A színképelemzés során a korábbiakban említett adatforrások jöhetnek szóba.
A színképelemzés során először megtörténik a színinformációk csatornákra bontása (a csatornák száma a rögzítési módszertől függ). Ezt követően statisztikai módszerekkel (ellenőrzött osztályba sorolással), a terepi felvételezéseket felhasználva, kategóriákra kell bontani a légifotón, illetve űrfelvételen szereplő tartalmakat. Ez azt jelenti, hogy a terepi mintavételek során meghatározott színképek (mintavételezett csípőszúnyog-tenyészőhelyek foltjai) alapján a térkép színtartalmának képegységenkénti feldolgozásával történik meg a tanulóterületekkel azonos jellegűnek minősíthető foltok megadása. A színkép­elemzés lényege tehát, hogy a csípőszúnyog-tenyészőhelyek folttérképe a távérzékeléssel nyert adatok terepi mintavételezésen alapuló, automatizált feldolgozásával jön létre (7. ábra). Jelenlegi ismereteink szerint az RGB-alapú (felbontás 2,5 m2) színképelemzés nem alkalmas kisméretű (<10m2), illetve sávszerű (8-10 m-nél keskenyebb) tenyészőhelyek megbízható megjelenítésére.
Nem hihetjük, hogy a kellemetlenkedő csípőszúnyogokat akár csak az ember közvetlen környezetéből is teljesen eltüntethetjük. Egyedszámuk mérséklése viszont üdülő- és lakott területek térségében még olyan országokban is szükséges, ahol fertőző betegséget nem hordoznak. A legfontosabb cél, hogy a „szúnyogprobléma” kezelését a környezetterhelés minimalizálásával, más szervezetek védelmével tegyük. Ennek elérésében nagy lépés lehet a csípőszúnyog biológiai gyérítésének jelen­leginél jóval szélesebb körű alkalmazása, melyet a térképezésekkel kapcsolatos legújabb kutatási eredmények is szolgálnak.