Μελέτη στοιχείων της βιο-οικολογίας αρπακτικών εντόμων Micromus sp. (Neuroptera: Hemerobiidae)

Abstract

This PhD thesis focuses on the study of key aspects of the biology, ecology, and predatory behavior of the insect predator Micromus angulatus Stephens (Neuroptera: Hemerobiidae). In this context, the effect of temperature on the immature development and survival of the species was initially examined at seven constant temperatures (12, 15, 20, 25, 27, 30, and 32 ºC). The results showed that temperature is a critical factor in the biology of M. angulatus, significantly affecting developmental duration, survival, and adult emergence rate. Development accelerated with increasing temperature, while the highest adult emergence was observed at 20°C. In contrast, at high temperatures (32°C), development was not completed. The lower developmental threshold was determined to be 8.4°C and the optimal developmental temperature was 29°C, while the thermal constant required for the completion of immature development was 279.6 degree-days. These findings highlight the importance of temperature in the population dynamics of the species and provide useful information for its mass rearing. Subsequently, the effect of two prey species, the aphids Acyrthosiphon pisum and Aphis fabae, was studied on immature development, survival, as well as on the fecundity and longevity of female M. angulatus. The species successfully completed its development on both prey types. However, A. pisum resulted in shorter immature development and a higher intrinsic rate of population increase of the predator, whereas A. fabae was associated with longer lifespan and a more extended oviposition period in females. The functional response of larvae and adults of M. angulatus was studied on two aphid species, Myzus persicae and Aphis fabae, at different prey densities (20, 40, 60, 100, 140, and 200 aphids). Both larvae and adults exhibited a Type II functional response, indicating that prey consumption increases with prey density but levels off at higher densities due to handling time constraints. Larvae showed higher attack rates and maximum predation rates when feeding on M. persicae, while adults exhibited high predation rates on both prey species. These results demonstrate the effectiveness of the species as a predator and contribute to understanding predation mechanisms. Finally, the effectiveness of larvae and adults of the species Micromus angulatus and Chrysopa formosa was evaluated in controlling the aphid Myzus persicae on pepper plants. Both species significantly reduced aphid populations at both larval and adult stages. However, larvae of M. angulatus showed particularly high effectiveness, achieving complete elimination of aphids at the highest release density within two weeks. The release of 1 to 2 adult females per plant of both species also resulted in a substantial reduction of aphid populations. These findings confirm the strong potential of both species as biological control agents. In conclusion, Micromus angulatus is a promising predator with significant potential for application in the biological control of aphids. Its ability to develop across a wide temperature range, utilize different prey species, and exhibit high predatory capacity both as a larva and as an adult makes it particularly suitable for integrated pest management programs. At the same time, the results of this dissertation provide a solid foundation for optimizing mass rearing of the species and for a better understanding of its ecology and population dynamics in natural environments.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται στη μελέτη βασικών πτυχών της βιολογίας, της οικολογίας και της θηρευτικής συμπεριφοράς του αρπακτικού εντόμου Micromus angulatus Stephens (Neuroptera: Hemerobiidae). Στο πλαίσιο αυτό, αρχικά μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας στην ανήλικη ανάπτυξη και επιβίωση του είδους σε επτά σταθερές θερμοκρασίες (12, 15, 20, 25, 27, 30 και 32 ºC). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η θερμοκρασία αποτελεί σημαντικό παράγοντα για τη βιολογία του M. angulatus, επηρεάζοντας σημαντικά τη διάρκεια ανάπτυξης, την επιβίωση και το ποσοστό ενηλικίωσης. Η ανάπτυξη επιταχύνθηκε με την αύξηση της θερμοκρασίας, ενώ το υψηλότερο ποσοστό ενηλικίωσης παρατηρήθηκε στους 20°C. Αντίθετα, σε υψηλές θερμοκρασίες (32°C) δεν ολοκληρώθηκε η ανάπτυξη. Η κάτω θερμοκρασιακή ουδός ανάπτυξης προσδιορίστηκε στους 8,4°C και η βέλτιστη θερμοκρασία ανάπτυξης στους 29°C, ενώ το απαιτούμενο άθροισμα ημεροβαθμών για την ολοκλήρωση της ανήλικης ανάπτυξης ήταν 279,6 ημεροβαθμοί. Τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν τη σημασία της θερμοκρασίας στη δυναμική των πληθυσμών του είδους και παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες για τη μαζική εκτροφή του. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η επίδραση δύο ειδών λείας, των αφίδων Acyrthosiphon pisum και Aphis fabae, στην ανήλικη ανάπτυξη, την επιβίωση καθώς και στην ωοπαραγωγή και τη διάρκεια ζωής των θηλυκών του M. angulatus. Το είδος μπόρεσε να ολοκληρώσει επιτυχώς την ανάπτυξή του και με τα δύο είδη λείας. Ωστόσο, η A. pisum οδήγησε σε μικρότερη διάρκεια ανήλικης ανάπτυξης και υψηλότερη ενδογενή ταχύτητα αύξησης του πληθυσμού του θηρευτή, ενώ η A. fabae συνδέθηκε με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και πιο παρατεταμένη περίοδο ωοπαραγωγής των θηλυκών. Η λειτουργική απόκριση προνυμφών και ενηλίκων του M. angulatus μελετήθηκε σε δύο είδη αφίδων, τα Myzus persicae και Aphis fabae, σε διαφορετικές πυκνότητες λείας (20, 40, 60, 100, 140 και 200 αφίδες). Τόσο οι προνύμφες όσο και τα ενήλικα παρουσίασαν λειτουργική απόκριση τύπου II, γεγονός που υποδηλώνει ότι η κατανάλωση λείας αυξάνεται με την πυκνότητα της λείας αλλά σταθεροποιείται σε υψηλές πυκνότητες λόγω περιορισμών στον χρόνο χειρισμού. Οι προνύμφες εμφάνισαν υψηλότερο ρυθμό επιθέσεων και μέγιστο ρυθμό θήρευσης με λεία αφίδες M. persicae, ενώ τα ενήλικα παρουσίασαν υψηλό ρυθμό θήρευσης και στα δύο είδη λείας. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν την αποτελεσματικότητα του είδους ως θηρευτή και συμβάλλουν στην κατανόηση των μηχανισμών θήρευσης. Τέλος, αξιολογήθηκε η αποτελεσματικότητα προνυμφών και ενηλίκων των ειδών Micromus angulatus και Chrysopa formosa στην αντιμετώπιση της αφίδας Myzus persicae σε φυτά πιπεριάς. Και τα δύο είδη μείωσαν σημαντικά τον πληθυσμό της αφίδας, τόσο στο προνυμφικό όσο και στο ενήλικο στάδιο. Ωστόσο, οι προνύμφες του M. angulatus παρουσίασαν ιδιαίτερα υψηλή αποτελεσματικότητα, επιτυγχάνοντας πλήρη εξάλειψη των αφίδων στη μεγαλύτερη πυκνότητα εξαπόλυσης μέσα σε δύο εβδομάδες. Η εξαπόλυση 1 έως 2 ενήλικων θηλυκών ανά φυτό και των 2 ειδών, οδήγησαν επίσης σε δραστική μείωση του πληθυσμού των αφίδων. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιώνουν τη σημαντική προοπτική των δύο ειδών ως παραγόντων βιολογικής αντιμετώπισης. Συμπερασματικά, το είδος Micromus angulatus αποτελεί έναν υποσχόμενο θηρευτή με σημαντικές δυνατότητες εφαρμογής στη βιολογική αντιμετώπιση αφίδων. Η ικανότητά του να αναπτύσσεται σε ευρύ θερμοκρασιακό εύρος, να αξιοποιεί διαφορετικά είδη λείας και να εμφανίζει υψηλή θηρευτική ικανότητα τόσο ως προνύμφη όσο και ως ενήλικο το καθιστούν ιδιαίτερα χρήσιμο για προγράμματα ολοκληρωμένης διαχείρισης εχθρών καλλιεργειών. Παράλληλα, τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής παρέχουν ουσιαστική βάση για τη βελτιστοποίηση της μαζικής εκτροφής του είδους και για την καλύτερη κατανόηση της οικολογίας και της δυναμικής των πληθυσμών του στο φυσικό περιβάλλον.