Ringi Teadusblogi teises postituses teeb TÜ bioloogia ja ökoinnovatsiooni magistrant Anni Miller lühiülevaate oma bakalaureusetöö teemaks olnud sihktiivalistest ning tutvustab rohumaade majandamise mõju nende käekäigule.

Põnevat lugemist!

Anni Miller

TÜ bioloogia ja ökoinnovatsiooni magistrant

Teadusliku hõnguga termini sihktiivalised taga peidavad ennast tegelikkuses meile kõigile suvistelt heinamaadelt tuttavad rohutirtsud ja ritsikad. Sihktiivalised on vaegmoondega putukate selts, mis jaguneb kaheks alamseltsiks: ritsikalised (Ensifera) ja tirtsulised (Caelifera). Eestis elab 43 liiki sihktiivalisi ja nad saab laias laastus jagada kolme sugukonda: ritsiklased (Tettigoniidae) – 13 liiki, tirtslased (Acrididae) – 25 liiki ja sirtslased (Tetrigidae) – 3 liiki [1]. Omaette sugukondadesse kuuluvad veel toakilk ja kaerasori.

Euroopas elavad sihktiivalised on valdavalt herbivoorsed avamaastikuliigid, kelle tüüpiliseks elupaigaks on rohumaad. Need poollooduslikud kooslused püsivad eelkõige karjatamise ja niitmise tulemusena. Põllumajanduse intensiivistumise ja avamaastike metsastumise tõttu on viimase poolesaja aasta jooksul sihktiivalistele sobilike rohumaade pindala olnud tugevas languses. Vähemaks on seetõttu jäänud ka sihktiivalisi – rohkem kui veerand Euroopa sihktiivaliseliikidest on ohustatud ja paljude liikide populatsioonid kahanemas [2].

Taimedest toitujatena mõjutab taimekoosluse järsk muutus, mis on enamasti maamajandamise tagajärg, otseselt sihktiivaliste elutingimusi. Kuna sihktiivalisi peetakse headeks indikaatoriteks elupaiga muutuste kajastamisel [3], on järjest enam hakatud uurima maamajandamise mõju nende liigirikkusele ja arvukusele. Tavaliselt on sellised uurimused siiski väga asukohaspetsiifilised ja põhjalikke ülevaateid on seni vähe. Seepärast võtsingi oma bakalaureusetöö eesmärgiks anda ülevaade, kuidas rohumaade majandamine sihktiivalisi mõjutab. 

Pikas perspektiivis on sihktiivaliste jaoks kasulik igasugune rohumaade majandamine, mis takistab puude ja põõsaste pealekasvu ning aitab avamaakooslustel püsida.

Uurimusi, kus on hinnatud karjatamise ja niitmise mõju sihktiivalistele, on viimastel aastakümnetel küll üsnagi palju tehtud, kuid tööde metoodika erineb niivõrd, et suuremaid üldistusi on keeruline teha. Nii niitmise kui karjatamise juures leidub positiivseid kui ka negatiivseid aspekte, millest viimased on küll pigem lühiajalised. Pikas perspektiivis on sihktiivaliste jaoks kasulik igasugune rohumaade majandamine, mis takistab puude ja põõsaste pealekasvu ja aitab avamaakooslustel säilida.

Läbitöötatud artiklite põhjal oli karjatamine soositum majandamisvõte kui niitmine. Karjatamise lühiajaline negatiivne mõju avaldub sihktiivalistele enamasti alles siis, kui karjatamiskoormus on liiga kõrge või kestab samal alal kogu vegetatsiooniperioodi. Eriti madal on sihktiivaliste liigirikkus ja arvukus mõlema teguri koosmõjul (nt püsivad kõrge asustusega lambaaedikud). Sihktiivaliste kõrge liigirikkuse tagab struktuurselt heterogeenne taimestik: kõrgemad taimepuhmad sobivad näiteks kogukatele ja peidulistele ritsikatele, palja maapinnaga laike eelistavad aga eriti soojalembesed sirtsud. Selline mitmekesine taimestiku struktuur tekib enamasti ebaregulaarsel karjatamisel, kus karjatamiskoormus võib olla ka küllaltki intensiivne, kuid see on hajutatud ja kestab lühikest aega. Pikaajalise karjatamise puhul on sihktiivalistele sobivaim just madal karjatamiskoormus. 

Niitmise lühiajaline mõju sihktiivalistele oli negatiivsem kui karjatamisel, sest sellega kaasneb taimse biomassi järsk vähenemine ning sihktiivaliste otsene suremus niitmise ajal ja selle järgselt (ellujäänutel pole niidetud rohumaadel kiskjate eest kuhugi peituda). Mõju sõltub ka niitmise ajast, kuid üldjuhul on sihktiivaliste arvukus ja liigirikkus madalaim aladel, kus niidetakse mitu korda aastas. Sihktiivaliste säästmiseks soovitatakse niita rohumaid osade kaupa ja võimalusel jätta hooaja jooksul alles kõrgema taimestikuga ribasid. Nii säilib alal ka peidulisematele sihktiivalistele kohti, kust taimestiku taastudes uuesti üle rohumaa levida.

Traditsiooniliste elupaikade vähenemise tõttu on viimasel ajal hakatud rohumaade kõrval järjest enam tähtsustama ka teiste inimtekkeliste maastikuelementide olulisust sihktiivaliste jaoks. Alternatiivseid elupaiku on nii lühiajalisi, pikaajalisi kui ka püsivaid. Lühiajalisteks elupaikadeks on näiteks värsked raiesmikud, mis pakuvad avamaaliikidele sobivaid tingimusi küll ainult mõneks aastaks, kuni võsa võimust võtab [5]. Osad võsalembesemad ritsikaliigid suudavad raiesmikel elada ka pikemat aega. Pikemaajalised elupaigad on jäätmaad, mahajäetud kaevandusalad ja karjäärid. Püsivateks elupaikadeks, mida järjepidevalt hooldatakse, on kraaviservad, teeääred, raudteetrassid, linnapargid, liinialused ja enamasti ka metsasihid. Paljud neist on lineaarsete maastikuelementidena sihktiivalistele ka levikukoridorideks.

Kui rohumaade olukord lähitulevikus ei parane, võivad alternatiivsed elupaigad edaspidi saada veelgi kandvama rolli sihktiivaliste säilimisel ja levikul. Traditsiooniliste elupaikade säilitamine ja rohumaade majandamine on määrava tähtsusega, et säiliks neile kooslustele omane kirev liigirikkus ning sealhulgas ka sihktiivaliste mitmekesisus.

Töö täistekst TÜ DSpace andmebaasis: http://dspace.ut.ee/bitstream/handle/10062/67464/Miller_baktoo.pdf?sequence=1&isAllowed=y

1. Runnel, V. (2017) Eesti sihktiivalised ja nende laulud. Eesti Loodus, 8, 12–23.
2. Hochkirch, A. et al. (2016) European Red List of Grasshoppers, Crickets and Bush-crickets. Publications Office of the European Union, Luxembourg.
3. Báldi, A., Kisbenedek, T. (1997) Orthopteran assemblages as indicators of grassland naturalness in Hungary. Agriculture, Ecosystems and Environment, 66, 121–129. 
4. Fabriciusová, V., Kaňuch, P., Krištín, A. (2011) Response of Orthoptera assemblages to management of montane grasslands in the Western Carpathians. Biologia, 66, 1127–1133.
5. Sliacka, A., Krištín, A., Naďo, L. (2013) Response of Orthoptera to clear-cuts in beech forests. European Journal of Entomology, 110, 319–326.

Miks valisid oma lõputöö teemaks just sihktiivalised ja kuidas sa nendeni jõudsid?

Putukatega olen tänu bioloogist emale väiksest saati ninapidi koos olnud. Kui oli vaja lõputöö teemat valida, läksingi entomoloogia teadurite jutule ja loetlesin neile mind kõige enam paeluvad putukaseltsid ette. Sihktiivalised said valituks seepärast, et keegi parasjagu nendega Tartu Ülikoolis ei tegelenud ja võrreldes veel valikus olnud liblikate ja kiilidega, on neid väga vähe uuritud. Siinkohal suur tänu Tiit Tederile, kes oli valmis pea ees tundmatusse hüppama ja minu juhendajaks hakkama.

Kuidas leidsid sa oma tee Looduskaitseringi?

Ringi sattusin tänu sõpradele juba gümnaasiumiajal, kui tantsisin Robini rahvatantsurühmas Metsik Mõtsik. Selles tantsurühmas on läbi aastate paljud Ringi liikmed jalga keerutanud ja tänu neile on ka mitmed uued tantsijad leidnud tee Looduskaitseringi. Esimesteks üritusteks olid ilmselt mälukad, aga kes seda ikka enam täpselt mäletab.

Toimetas: Karl Hendrik

Tere armas ringiline, tulevane liige või niisama teadushuviline!

Sinu ees on Ringi Teadusblogi kõige esimene postitus. Teadusblogi loomise idee sündis Supilinna ploomipuude all istudes, kui pead vaevasid mõtted eesseisva bakalaureusetöö kirjutamisest. Internetiavarustest murele lahendust otsides selgus, et Tartu Ülikoolis kirjutatakse igal aastal hulgim põnevaid looduskaitseteemalisi bakaluareuse -ja magistritöid, mis paraku tihti lihtsalt lõpututesse arhiividesse kaovadki. Ringi Teadusblogi ongi sündinud selleks, et olulised ja päevakajalised teemad jõuaksid laiema avalikkuseni ega jääks pelgalt riiulitele tolmu koguma.

Esimeses artiklis esitab Ringi liige Lisanne Nääb oma merelindude geneetikat ja reoaineid käsitlevast bakalureusetööst haarava lühikokkuvõtte.

Põnevat lugemist!

Lisanne Nääb

TÜ bioloogia ja elustiku kaitse vilistlane

Inimkonna kiire kasv ning elustandardite muutus tingib järjest suureneva inimtegevuse surve ökosüsteemidele. Näiteks paisatakse igal aastal merekeskkonda kümneid tuhandeid keemilisi saasteaineid, mis tulevad tööstustest, põllumaadelt, kaevandustest ja majapidamistest [1]. Need keemilised saasteained, peamiselt püsivad orgaanilised ühendid ja raskmetallid kahjustavad mereorganismide tervist ja muudavad merekeskkonda ning see omakorda mõjutab mereökosüsteemide toimimist [2].

Teadlastele on suur väljakutse märgata inimtekkeliste saasteainete kahjulikku mõju elustikule juba enne, kui need on põhjustanud olulise languse looduslike populatsioonide arvukuses. Just pikaealiste liikide puhul ei pruugi me kohe aru saada, et reostus loomi negatiivselt mõjutab, sest populatsiooni arvukuse langusel on viiteaeg [3]. Reostus mõjutab küll loomade tervist negatiivselt, kuid suremus ei pruugi suureneda, sest langus tervises kompenseeritakse elukäigu lõivsuhetega, vähendades näiteks investeeringuid sigimisse. Seetõttu on vaja leida meetodeid reoainete mõju uurimiseks subletaalsel tasemel ning üks võimalik lähenemisviis on uurida reostuse mõju geenide avaldumisele.

Kuna merelinnud sarnanevad oma elukäigult inimesega (aeglane elutempo, toiduahela tipplülid), siis võib nende tervislikku seisundit pidada heaks indikaatoriks selle kohta, kuidas keskkonnas olev reostus ka inimese tervist mõjutab.

Kuna merelinnud sarnanevad oma elukäigult inimesega (aeglane elutempo, toiduahela tipplülid), siis võib nende tervislikku seisundit pidada heaks indikaatoriks selle kohta, kuidas keskkonnas olev reostus ka inimese tervist mõjutab. Lisaks, kuna merelindude põlvkonnad vahetuvad aeglaselt, siis on neil raskem kohastuda keskkonnas toimuvate muutustega ning nende tervise uurimine väärib tähelepanu ka looduskaitselisest seisukohast. Geeniekspressiooni uurimine võiks seega olla üheks paljulubavaks uurimissuunaks, mis võimaldaks hinnata lindude tervislikku seisundit, kui on teada, mida uuritud geneetilised markerid indikeerivad.

Just seetõttu soovisin oma lõputöös seda teemat lähemalt uurida. Selgus, et siiamaani on merelindudel reostusega seotud geeniekspressiooni väga vähe uuritud. Lisaks, kuna teadmised reostuse mõjust merelindude geeniekspressioonile on alles algusjärgus, on senised uuringud keskendunud eelkõige geenidele ja ainevahetusradadele, mille puhul seos reostusega on etteennustatav, sest varasemad uuringud teiste ökotoksikoloogia mudelliikide (nt kalad) peal on seda seost näidanud. Üheks levinumateks uurimisobjektideks on olnud reoainete detoksifikatsioonirajad. Tsütokroom on üks võtmetähtsusega valkudest võõrainete metaboliseerimisel ja tsütokroomi perekonna geenide avaldumist vastusena reostusele on ka merelindude puhul enim uuritud ning on leitud, et need geenid on tõepoolest populatsioonidel, kes elavad saastunud elupaikades, üles reguleeritud ehk suuremal määral avaldunud. Lisaks detoksifikatsiooniradadele on rohkelt tähelepanu saanud ka oksüdatiivne stress, mis on üks mehhanismidest, mille kaudu reoainete kahjulik mõju organismidele avaldub.

Nii nagu tsütokroomi perekonna geenide puhul, on ka mõnede oksüdatiivse stressiga seotud geenide avaldumise ja reoainete taseme vahel positiivsed seosed. On võimalik, et reostusel on mõju ka geenidele, mis osalevad kilpnäärme töös, vähitekkes või selle allasurumise regulatsioonis, lipiidide ainevahetuses ja raskmetallide tekitatud kahjustuste vastases kaitses. Uuringute ja teadmiste lisandumisel võime loota, et lisaks seni uuritud geeniradadele hakkab kogunema ka andmeid reostuse mõju kohta erinevatele võimalikele patoloogiatele (näiteks vähitekkele), samuti uusi teadmisi kaitsemehhanismidega seotud füsioloogiliste lõivsuhete kohta.

Geeniekspressiooni ja reostust uurivate tööde tõlgendamise teeb keeruliseks mitu asjaolu. Esiteks, reostuse mõju geeniekspressioonile võib sõltuda paljudest erinevatest teguritest nagu liik, uuritud kude, sugu või käsilolev eluetapp. See teeb uuringud spetsiifiliseks ja raskendab nende võrdlemist. Lisaks on uuringute tegemisel väga oluline sobiva hulga ja õigete sihtmärkgeenide välja valimine, sest muidu ei pruugi ainevahetusradades tähtsad ja reostuse taustal erinevalt ekspresseerunud geenid analüüsist välja tulla.

Tulevikuväljavaadeteks antud vallas võiks olla kasutatavate meetodite ja katsedisainide ühtlustamine, et oleks võimalik erinevaid töid võrrelda. Lisaks tuleks selgitada välja lindude verenäitajate ja tervise vahelised seosed, et lindude tapmise asemel saaks koguda proove vähem destruktiivsete meetoditega. Baasinformatsiooni välja selgitamine geeniradade kohta aitab teha selgemaid järeldusi selle kohta, kas ja kuidas reostus geeniekspressiooni mõjutab.

1. Álvarez-Muñoz D., Llorca M., Blasco J. & Barceló D. 2016. Chapter 1 – Contaminants in the Marine Environment. pp. 1–34. In: Blasco J., Chapman P.M., Campana O., & Hampel M. (eds), Marine Ecotoxicology, Academic Press.
2. Shahidul Islam Md. & Tanaka M. 2004. Impacts of pollution on coastal and marine ecosystems including coastal and marine fisheries and approach for management: a review and synthesis. Mar Pollut Bull. 48: 624–649.
3. Edwards J.E., Hiltz E., Broell F., Bushnell P.G., Campana S.E., …, Hussey N.E. 2019. Advancing Research for the Management of Long-Lived Species: A Case Study on the Greenland Shark. Front Mar Sci. 6: 87.
4.  Crump D., Williams K.L., Chiu S., Letcher R.J., Periard L. & Kennedy S.W. 2015. Biochemical and Transcriptomic Effects of Herring Gull Egg Extracts from Variably Contaminated Colonies of the Laurentian Great Lakes in Chicken Hepatocytes. Environ Sci Technol. 49: 10190–10198.

Miks valisid oma lõputöö teemaks merelindude geneetika ja kuidas sa selleni jõudsid?

Sellise uurimisala juurde jõudsin natuke ringiga. Lõputöö teema valimise ajal olin pigem segaduses, et millises suunas jätkata, sest kõik tundus bioloogiaõpingute ajal niivõrd põnev. Mõtlesin, et huvitav oleks teha midagi sellist, mis võimaldaks siduda valget ja rohelist bioloogiat. Lisaks oli mulle silma jäänud Tuul Sepp (kellest saigi minu bakatöö juhendaja) oma põnevate ja uudsete uurimisteemadega. Nii ma siis tema juurde jutule läksingi ja formeerus selline lõputöö teema.

Kuidas leidsid sa oma tee Looduskaitseringi?

Ringini jõudsin Ringi lahedate matkade kaudu. Lisaks hakkas mulle kohe meeldima Ringi inimeste lõbus ja kokkuhoidev suhtumine.

Toimetas: Karl Hendrik