Μελέτη της επίδρασης του φυτοπαρασιτισμού, του επιπέδου πείνας και της ενδοομαδικής θήρευσης (IGP) στην λειτουργική απόκριση πολυφάγων αρπακτικών

Abstract

Omnivorous predators have double roles in ecosystems, being able to feed on prey and plant resources and are recognized as important components of food webs. A growing body of empirical studies has provided evidence for the importance of plant quality for the outcome of omnivore–herbivore interactions. Furthermore, some evidence suggests that in the short run increased host plant quality may partly release herbivores from omnivore predation, while in a longer perspective, high quality plants may support higher omnivore densities, which eventually cause stronger negative impacts on the herbivores. In the present thesis we attempt to evaluate the predator efficiency of an omnivorous insect by using a tritrophic system consisted of an omnivorous predator (Macrolophus pygmaeus Rambur, Hemiptera - Miridae), its prey (Myzus persicae Sulzer, Hemiptera - Aphididae) and two host plants (eggplant, pepper plant), by considering either physiological traits, or the presence of alternative plant resources as well as the simultaneous presence of another omnivorous in the system (Nesidiocoris tenuis Reuter, Hemiptera - Miridae). More specifically the main objective was to evaluate the influence of different hunger levels on the consumption and functional response of M. pygmaeus in two different time periods. In all treatments the predator exhibited a Holling’s type II functional response and the predatory behavior was not altered with the degree of prey deprivation. Furthermore, we searched the effects of floral resources (pollen or flower) of eggplant or pepper plant on the predation rate of M. pygmaeus in two experimental scales (leaf vs. plant). We did not find evidence that consumption rate and functional response of M. pygmaeus were affected by plant or the increase of spatial scale. However, the presence of pollen or flower of eggplant and to a lesser extent of pepper plant reduced the plateau of the functional response and increased handling time per prey assuming that there is a constant rate of prey consumption replacement. In addition, olfactometric bioassays were conducted to explore the relationship between M. pygmaeus and host plant, prey availability and floral resources. Eggplant was found to be more attractive under and prey availability on eggplant was crucial for the successful response of M. pygmaeus. The gas chromatography-mass spectrometry analysis showed that infested plants induced the release of additional compounds compared to the volatiles emitted from clean plants. Finally we examined the effects and interactions of two omnivorous mirids on their prey consumption with the presence or absence of a flower. Data were compared with calculated expected values using MRM and the substitutive model. Results demonstrated that the provisioning of a flower to single individuals of M. pygmaeus yielded to a significant reduction of the consumption of aphids whereas this reduction was not apparent in N. tenuis. When the predators had access only to prey the effects of multiple predation, either conspecific or heterospecific, were additive. On the contrary, the addition of flower affected MPEs in conspecific pairings only, and the direction of the deviation depended on the predator species.

Τα παμφάγα αρπακτικά κατέχουν διπλό ρόλο στα οικοσυστήματα, καθώς μπορούν να τρέφονται με λεία και φυτικούς πόρους και αποτελούν ένα σημαντικό συστατικό των τροφικών πλεγμάτων. Ένας αυξανόμενος όγκος εμπειρικών μελετών έχει παράσχει στοιχεία για τη σημασία της ποιότητας των φυτικών πόρων στην έκβαση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ παμφάγων και φυτοφάγων εχθρών. Ειδικότερα, βραχυπρόθεσμα μπορεί η υψηλή ποιότητα του φυτού ξενιστή, και κατ’ επέκταση η διαθεσιμότητα πλούσιων θρεπτικών συστατικών στα αρπακτικά, να έχει σαν αποτέλεσμα την «απελευθέρωση» των φυτοφάγων εχθρών από την πίεση των παμφάγων θηρευτών, ενώ μια μακροπρόθεσμη προοπτική, υποδεικνύει ότι υψηλής ποιότητας φυτικοί πόροι μπορεί να υποστηρίξουν μεγαλύτερες πυκνότητες παμφάγων θηρευτών, προκαλώντας ισχυρότερες αρνητικές επιπτώσεις στους φυτοφάγους εχθρούς. Στην παρούσα διατριβή αξιολογήθηκε η θηρευτική αποτελεσματικότητα ενός αρπακτικού χρησιμοποιώντας ένα τρι-τροφικό σύστημα αποτελούμενο από ένα παμφάγο αρπακτικό (Macrolophus pygmaeus Rambur, Hemiptera - Miridae), τη λεία του (Myzus persicae Sulzer, Hemiptera - Aphididae) και δυο φυτά ξενιστές (μελιτζάνα, πιπεριά), διερευνώντας φυσιολογικά χαρακτηριστικά του, την παρουσία εναλλακτικών φυτικών πόρων καθώς καιτην παράλληλη δραστηριότητα του με ένα παμφάγο επίσης αρπακτικό (Nesidiocoris tenuis Reuter, Hemiptera - Miridae). Αρχικά διερευνήθηκε η επίδραση διαφόρων επιπέδων πείνας στη λειτουργική απόκριση του παμφάγου αρπακτικού M. pygmaeus σε δυο διαφορετικές χρονικές περιόδους. Σ’ όλες τις μεταχειρίσεις ο θηρευτής εκδήλωσε λειτουργική απόκριση Τύπου ΙΙ ενώ δεν καταγράφηκε διαφοροποίηση της κατανάλωσης του αρπακτικού με το επίπεδο πείνας. Επίσης, μελετήθηκε η επίδραση ανθικών πόρων (γύρη ή άνθος) μελιτζάνας ή πιπεριάς στην κατανάλωση λείας από το αρπακτικό M. pygmaeus σε δυο χωρικές κλίμακες (φύλλο-φυτό). Η κατανάλωση και ο τύπος λειτουργικής απόκρισης του αρπακτικού δεν επηρεάστηκαν από το είδος του φυτού ή τη χωρική κλίμακα ενώ η παράλληλη χορήγηση φυτικών πόρων (άνθος, γύρη) μελιτζάνας και λιγότερο πιπεριάς μείωσε το επίπεδο της καμπύλης λειτουργικής απόκρισης και αύξησε το χρόνο χειρισμού του αρπακτικού, υποδεικνύοντας την αντικατάσταση της ζωικής λείας με φυτικούς πόρους σε ορισμένες πυκνότητες λείας ανάλογα με το είδος του φυτού ξενιστή. Επίσης με τη χρήση του ολφακτόμετρου καταγράφηκε η επιλογή του M. pygmaeus μεταξύ δύο φυτών ξενιστών (μελιτζάνας, πιπεριάς) αξιολογώντας την προέλευση του από το κάθε φυτό καθώς και η επίδραση της παρουσίας λείας ή ενός άνθους ενώ πραγματοποιήθηκε παραλαβή πτητικών από τα φυτά και ανάλυσή τους σε αέριο χρωματογράφο. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα παρατηρήθηκε μια σημαντική προτίμηση προς το φυτό της μελιτζάνας που έφερε προσβολή από αφίδες εν συγκρίσει με το καθαρό φυτό. Τέλος, εξετάσαμε τα αναδυόμενα αποτελέσματα των αλληλεπιδράσεων (MPEs), μεταξύ δύο παμφάγων αρπακτικών στην κατανάλωση λείας, παρουσία ή απουσία φυτικών πόρων (άνθος), με την εφαρμογή του πολλαπλασιαστικού (MRM) και του μοντέλου υποκατάστασης (substitutive model). Η παρουσία άνθους μείωσε σημαντικά την κατανάλωση λείας από ένα άτομο M. pygmaeus, ωστόσο αντίστοιχη μείωση δεν παρατηρήθηκε στην κατανάλωση του N. tenuis. Όταν τα αρπακτικά είχαν πρόσβαση μόνο σε λεία, το αποτέλεσμα των ενδοειδικών και διαειδικών αλληλεπιδράσεων στην κατανάλωση ήταν προσθετικό ενώ αντίθετα ανάλογα με το είδος του αρπακτικού η παρουσία άνθους προκάλεσε την εκδήλωση μη προσθετικών αλληλεπιδράσεων στις ενδοειδικές μεταχειρίσεις.