Prudent predators maximieren oder optimieren Blattlausgegenspieler ihre Fraßleistung

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1 Prudent predators maximieren oder optimieren Blattlausgegenspieler ihre Fraßleistung Thomas Thieme

2 Günstige Eigenschaften von Aphiden ungefl. Ericaphis scammelli gefl. Aphis f. fabae Parthenogenese Teleskopische Generationsfolge Produktion von Alarmpheromonen 2

3 Was beeinflußt die saisonale Dynamik von Aphiden Populationsdynamik von Aphiden wird gesteuert durch: Number abiotische Faktoren z.b.: Temperatur, Feuchte, UV-Strahlung abiotische Faktoren z.b.: Dichte der Aphiden, Pathogene, Prädatoren, Parasitoide Time Aber was ist mit den Wirtspflanzen? 3

4 Abundanz von Aphiden Angenommene Trends in der Aphidenabundanz bei Fehlen bzw. Vorhandensein von natürlichen Gegenspielern (nach Suter & Keller 1990) 4

5 Häufigkeitsschwankungen in Prädator-Beute-Beziehungen Häufigkeitsschwankungen des Schneeschuhasen und des kanadischen Luchses aufgrund der bei der Hudson Bay Company abgelieferten Felle (MacLulick 1937) 5

6 Das Lotka-Volterra-Modell Komponente C: Individuenzahl der Prädatorpopulation, N: Individuenzahl der Beutepopulation dn dt dn dt = rn = rn-a CN ohne Prädatoren: exponentielles Wachstum der Beutepop.; aber Prädatoren entfernen Beuteindividuen (Fraßrate ist abhängig von der Häufigkeit des Zusammentreffens, diese erhöht sich mit der Zunahme von Prädatoren (C)- und Beute (N)-Populationen. Anzahl gefundener und gefressener Beuteindividuen wird von der Sucheffizienz bzw. Angriffseffizienz bestimmt; Häufigkeit erfolgreicher Angriffe des Prädators ist a CN dc dt dc dt = -qc = fa CN-qC ohne Beute nehmen die Prädatoren exponentiell ab; q ist die Sterberate der Prädatoren, diese wirkt der Geburtenrate der Pädatoren entgegen (Annahme: Geburtenrate ist nur abhängig von (1) der Konsumptionsrate a CN und (2) der Effizienz f mit der die Nahrung in Nachkommen umgesetzt wird), Geburtenrate ist fa CN 6

7 Verzögerte Dichteabhängigkeit (a) Parasitoid-Wirt-Modell (Hassell 1985): Trotz Oszillation hat der Parasitoid regulierenden Effekt. (b) K-Werte der Mortalität/Generation gegen den log der Wirtsdichte aufgetragen: keine Dichteabhängigkeit. (c) Punkte von (b) der Reihe nach von Generation zu Generation aufgetragen: gegen den Uhrzeigersinn drehende Spirale (Hassell 1985) 7

8 Fluktuationen der relativen Biomasse der wichtigsten Komponenten eines 10jährigen Wildzyklus (Alberta, Kanada) 8

9 Fluktuationen der relativen Biomasse der wichtigsten Komponenten eines 10jährigen Wildzyklus (Alberta, Kanada) 9

10 Biologische Bekämpfung mit Nützlingen - Erasmus Darwin empfahl 1800: Sammlung und Überwinterung von Syrphideneiern um mit den Larven im nächsten Jahr Aphiden zu bekämpfen - Erster großer Erfolg 1889 mit der Einfuhr von Rodolia cardinalis aus Australien nach Kalifornien zur Bekämpfung von Icerya purchasi (durch, C.V. Riley & Albert Koebele) 10

11 Unterschiede zwischen Schildlaus- bzw. Aphidenprädatoren Rodolia cardinalis Coccinella septempunctata 11

12 Unterschiede zwischen Marienkäfern (Schildlaus- vs. Aphidenprädatoren) Schildlausprädator Aphidenprädator zweizähnig Mundwerkzeuge einzähnig kürzer Beinlänge länger langsamer Mobilität schneller kleiner Größe größer entspannt * Suche nach Beute intensiv langsamer Entwicklungsgeschwindigkeit schneller geringer Reproduktion größer *sitzen bei der Geburt in unbeweglicher Beute 12

13 Einfluss der Körpergröße auf die Beutewahl Anteil (%) der Marienkäferarten unterschiedlicher Größe mit Spezialisierung auf Milben, Schildläuse, Aphiden, und Larven von Blattkäfern bzw. Schmetterlingen (nach Dixon & Hemptinne 2000) 13

14 Intraspezifische Plastizität der Größe Gewicht und Entwicklungsdauer von weiblichen und männlichen Propylea japonica nach Fraß unterschiedlicher Anzahl von Aphiden/Tag (Kawauchi 1979) 14

15 Sexualdimorphismus der Marienkäfer A B (A) Beziehung zwischen dem Gewicht (log) der Männchen und dem der Weibchen von 29 Arten; (B) Beziehung zwischen der Entwicklungsdauer (log) der Männchen und der der Weibchen von 16 Arten (Dixon 2000) 15

16 Gläschentest mit verschiedenen Wirkstoffen Art Beute T ( C) Enwicklungsdauer (d) Quelle Weibchen Männchen Adalia bipunctata Aphiden 20 23,7 23,2* Yasuda & Dixon (2000) Cleothora notata Schildläuse 31,03 31,13* Correjo et al. (1991) Coccinella septempunctata Aphiden 20,03 19,93* Okamoto (1978) Coleophora quadrivittata Schildläuse 25,8 25,1 Chazeau (1981) Harmonia axyridis Aphiden 16,35 16,58* Tan & Li (1932-3) 13,00 13,06 Okamoto (1978) Hippodamia quinquesignata Aphiden 27 15,0 15,0 Kaddou (1960) Pharoscymnus numidicus Schildläuse 31,53 31,07 Kehat (1967) Pseudoscymnus tsugae Schildläuse 20 29,8 29,8* Cheah & McClure (1999) Rodolia iceryae Schildläuse 36,1 36,4* Kairo & Murphy (1995) * getestet und nicht signifikant unterschiedlich 16

17 Männchen und Weibchen Anteil jungfräulicher Männchen und Weibchen von Adalia bipunctata unterschiedlichen Alters die mit sexuell ausgereiften Partnern kopulierten (nach Hemptinne et al. 2000) 17

18 Männchen und Weibchen Zeitlicher Beginn der Entwicklung und der relativen Größe der Gonaden von Adalia bipunctata (Argawala, pers. Mittlg.) 18

19 Entwicklungsdauer von Beutetieren und Prädatoren A B Abhängigkeit der Entwicklungsrate (1/D) von der Temperatur bei (A) Schildläusen und Aphiden, (B) den spezifischen Prädatoren (nach Dixon 1997) 19

20 Verknappung der Ressource (Beutetiere) Anteil der Aphiden (Drepanosiphum platanoidis) welche bei Störung (Schatten) den Aufenthaltsort verlassen (nach Dixon & McKay 1970) 20

21 Wechselbeziehungen zwischen Beutetieren und Prädatoren Komponenten Wirkung Interaktion zwischen Aphiden und Marienkäfern: temporäre Fluktuation der Abundanz von Aphiden und die rel. Entwicklungsdauer der Marienkäfer Wirkung wenn (A) Eiablage spät, (B) wenige Eier früh, (C) viele Eier früh abgelegt werden (nach Dixon 2000) 21

22 Was machen wenn das Futter knapp ist: Kannibalismus Larven Eipakete Häufigkeit des Kannibalismus an Eipaketen bzw. Larven durch Adalia bipunctata in Abhängigkeit von der Abundanz von Aphiden (nach Agarwala & Dixon 2000) 22

23 Reduzierung des intraspezifischen Kannibalismus ODP s Oviposition-deterring pheromones Anteil der durch Larven von Adalia bipunctata gefressenen intraspezifischen Eier ohne Waschungen, nach Waschung bzw. nach Waschung und Beschichtung mit Waschextrakt (Hexan) (nach Gauthier 1996) 23

24 Schlußfolgerung o o o o o Auf Aphiden spezialisierte Marienkäferarten nutzen eine Ressource mit starker Fluktuation Die Generationsrate dieser Marienkäferarten ist länger als die ihrer Beutetiere Für die Nutzung ihrer Ressource steht den Marienkäfern nur ein kleines Zeitfenster zur Verfügung ( Hemptinne -Fenster) Zur Vermeidung zu starker Verluste durch Kannibalismus werden Eiablagehemmungs- Pheromone (ODP s) genutzt Marienkäfer maximieren nicht den Fraß an der Ressource sondern optimieren ihn ( Nachhaltigkeit ) 24

25 Werden ODP s auch von anderen Taxa genutzt? Intra- und interspezifische Reaktion auf die Eiablage durch Aphidoletes aphidimyza auf nicht-belaufenen bzw. belaufenen Pflanzen (A) Belauf durch LV3 von A. aphidimyza; (B) Belauf durch ungefütterte LV1 von Chrysopiden, oder LV2 von Marienkäfern (nach Ruzicka & Havelka 1998) 25