Interacciones multitróficas en el cultivo de frutilla: Implicancias en el control biológico de plagas

• Autores: Mariana Soledad Pascua
• Directores de la Tesis: Nancy M. Greco (dir. tes.), Margarita Rocca (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional de La Plata ( Argentina ) en 2019
• Idioma: español
• Número de páginas: 184
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  sedici.unlp.edu.ar  doi.org 
• Resumen
  • español

    Las comunidades se caracterizan, principalmente, por las relaciones tróficas que se establecen entre las especies que la componen. Sin embargo, los límites discretos otorgados a los niveles tróficos suprimen la complejidad inherente de las comunidades. La topología de las tramas tróficas reales es tal que, la omnivoría, la depredación intragremio y otras interacciones tróficas disipan los límites de los grupos tróficos discretos. Estas interacciones entre las especies que coexisten en una comunidad afectan la dinámica de las poblaciones, y por lo tanto la estructura de la comunidad, así como también la organización funcional del ecosistema. El conocimiento de estas interacciones, así como de la complejidad existente entre ellas, es relevante ya que las mismas influyen en procesos y servicios del ecosistema, tales como el control de organismos perjudiciales para el hombre.

    En el marco de una agricultura sustentable y ante la problemática socioambiental que enfrenta la agricultura actual, la agroecología surge como un nuevo paradigma que propone incrementar la biodiversidad funcional dentro de los agroecosistemas, optimizando los procesos naturales y eliminando el uso de insumos externos al sistema y de alto costo energético, como son los plaguicidas. En este sentido el control biológico de plagas resulta una técnica alternativa que permite disminuir o eliminar el uso de insecticidas químicos, por lo que resulta una estrategia viable en este sentido. Esta estrategia, consiste en la utilización de una o varias especies de enemigos naturales, u organismos benéficos, para reducir la densidad poblacional de otro organismo considerado plaga, ya sea mediante la introducción, aumento en número, o conservación de los enemigos naturales en el agroecosistema.

    La intensificación del modelo de agricultura moderno, ha producido una importante pérdida de biodiversidad, que trajo aparejado un efecto negativo sobre el control biológico. Es por ello que resulta de interés, desarrollar un mejor entendimiento de las interacciones entre especies para fortalecer los esfuerzos de mejorar el CB en los agroecosistemas y ejercer un control más efectivo sobre los artrópodos plaga.

    El cultivo de frutilla en la Argentina cuenta con una producción aproximada de 45 mil a 52 mil toneladas anuales y la particularidad de disponer de su fruto durante todo el año, debido a la diversidad de climas que el país posee. Sus principales plagas son Tetranychus urticae (Acari: Tetranychidae), o arañuela de las dos manchas, y Frankliniella occidentalis (Thysanoptera: Thripidae), o trips californiano de las flores. Ambas forman parte de una trama trófica compleja en la cual Neoseiulus californicus (Acari: Phytoseiidae) es el principal enemigo natural de la arañuela y Orius insidiosus (Hemiptera: Anthocoridae) el de los trips. Ambos enemigos naturales son omnívoros, y existe depredación intragremio unidireccional entre especies de Orius y de Neoseiulus. En esta trama trófica, la omnivoría implica interacciones multitróficas, ya que los dos depredadores se alimentan de sus presas principales y alternativas, y además hacen uso de la planta tanto para la alimentación como para la oviposición.

    El objetivo general de este estudio fue conocer el tipo y alcance de las interacciones entre las especies involucradas en el sistema planta de frutilla-herbívoros plaga y sus enemigos naturales, y evaluar sus efectos sobre el control biológico de plagas. Para ello se plantearon los siguientes objetivos específicos: 1) Evaluar si la planta de frutilla es un sustrato adecuado para la oviposición del depredador O. insidiosus, identificar qué parte/s de la planta utiliza para oviponer y caracterizarlas morfológica e histológicamente; 2) Evaluar la oviposición en frutilla en presencia de otras especies vegetales en las cuáles se conoce que esta especie ovipone; 3) Describir los recursos que ofrece la planta de frutilla (calidad) para la alimentación de las ninfas de O. insidiosus; 4) Evaluar los efectos de diferentes dietas: T. urticae, polen de Typha angustifolia (Poales: Typhaceae) y ambos alimentos, sobre la supervivencia y fecundidad de N. californicus; 5) Evaluar el efecto de la disponibilidad de polen de frutilla y de T. angustifolia sobre la DIG de O. insidiosus sobre N. californicus; y 6) Determinar la intensidad de la DIG de O. insidiosus sobre N. californicus en función de la densidad de T. urticae y F. occidentalis, en hojas y en flores de frutilla, respectivamente.

    Para los dos primeros objetivos se realizaron ensayos de oviposición de elección simple, en frutilla, y de elección múltiple en plantas de berenjena, frutilla, tomate, pimiento y la planta de presencia espontánea, Bidens pilosa. Además, se realizaron cortes histológicos de las estructuras de planta de frutilla en donde fueron registrados huevos de O. insidiosus. Los resultados obtenidos demostraron que la planta de frutilla constituye un sustrato adecuado para la oviposición de este depredador. La planta, tanto en estado vegetativo como de floración, recibió un número similar de huevos, pero en el caso del estado de floración, los mismos fueron hallados mayormente en las estructuras florales (cáliz y pecíolo floral). En presencia de otras especies de plantas, O. insidiosus depositó un número similar de huevos en las plantas cultivadas, pero prefirió en mayor medida a B. pilosa. Mediante la caracterización histológica de estructuras se pudo determinar que el espesor de los tejidos externos de las distintas estructuras de la planta de frutilla no afectó el número de huevos depositados en las mismas.

    El análisis de los recursos que ofrece la planta de frutilla para la alimentación de las ninfas de O. insidiosus, en forma de polen y savia de las hojas, demostró que los mismos no constituyeron recursos alimentarios adecuados para el desarrollo ninfal, ya que ninguna de las ninfas pudo alcanzar el tercer estadio.

    La supervivencia y fecundidad del ácaro depredador N. californicus se vieron afectadas por el tipo de alimento ofrecido. El polen de T. angustifolia suministrado como único alimento, le permitió a N. californicus desarrollarse y alcanzar el estado adulto, al igual que reproducirse y dejar descendencia, pero su desempeño resultó notoriamente menor que cuando su presa principal T. urticae formó parte la dieta. Además, el suplemento de este polen a una dieta basada en T. urticae, no mejoró los parámetros poblacionales en comparación al suministro de la presa sola.

    Finalmente, se evaluó la intensidad de la DIG de O. insidiosus sobre N. californicus tanto en ausencia como en presencia de presas extragremio. En el primer caso se consideró el efecto de la disponibilidad de los pólenes de frutilla y T. angustifolia sobre la DIG. En el segundo se tuvo en cuenta la densidad y combinación de presas extragremio presentes, siempre en presencia de polen de frutilla, registrándose además la posición de los depredadores en las estructuras de la unidad experimental. El polen de T. angustifolia no redujo la DIG de O. insidiosus sobre N. californicus, y su intensidad fue mayor que en ausencia total de alimento. Con polen de frutilla la intensidad de esta interacción fue intermedia entre los dos tratamientos antes mencionados. Por otro lado, la densidad de presas y el polen de frutilla no afectaron la intensidad de la DIG. La flor de frutilla fue la posición en la que mayor cantidad de veces fue registrado O. insidiosus, independientemente de la presencia o ausencia de su presa intragremio. En ausencia de presas extragremio, N. californicus tendió a dispersarse, mientras que permaneció en la hoja cuando su presa principal estuvo presente. Este comportamiento fue independiente de la presencia de su presa alternativa y su depredador intragremio.

    Se puede concluir que la planta de frutilla es un sustrato apropiado para la oviposición del depredador O. insidiosus, y que la cercanía de B. pilosa al cultivo de frutilla puede resultar relevante para el establecimiento y permanencia de este depredador, tanto en el cultivo y como en sus inmediaciones. Además, la utilización de polen de T. angustifolia podría resultar una estrategia que le permita a N. californicus permanecer en el cultivo de frutilla y no morir por inanición o abandonarlo cuando las densidades de sus presas son bajas o nulas. Finalmente, los resultados obtenidos en este trabajo indican que el control de las plagas no se vería afectado por la DIG entre los depredadores, planteando la posibilidad de utilizar ambos en condiciones de campo campo.

  • English

    Communities are mainly characterized by the trophic relationships that are established between the species that compose them. However, the discrete limits granted to the trophic levels suppress the inherent complexity of the communities. The topology of the trophic webs in nature is such that omnivory, intraguild predation and other trophic interactions dissipate the boundaries of discrete trophic groups. These interactions between the species that coexist in a community affect the dynamics of the populations, and therefore the structure of the community, as well as the functional organization of the ecosystem. The knowledge of these interactions, as well as that of the existing complexity between them, is relevant since they influence ecosystem processes and services, such as the control of organisms harmful to man.

    Within the framework of sustainable agriculture and facing the socioenvironmental problems of the current agriculture, agroecology emerges as a new paradigm that proposes increasing functional biodiversity within agroecosystems, optimizing natural processes and eliminating the use of inputs external to the system and of high energy cost, such as pesticides. In this sense, the biological control of pests is an alternative technique that allows to diminish or eliminate the use of chemical insecticides, reason why it is a viable strategy in this sense. This strategy consists of the use of one or several species of natural enemies, or beneficial organisms, to reduce the population density of another organism considered a pest, either through the introduction, increase in number, or conservation of natural enemies in the agroecosystem.

    The intensification of the modern agriculture model has produced a significant loss of biodiversity, which has caused a negative effect on biological control. That is why it is of interest to develop a better understanding of the interactions between species to strengthen efforts to improve BC in agroecosystems and exercise more effective control over arthropod pests.

    The strawberry crop in Argentina yields, approximatly, 45 to 52 thousand tons per year and the peculiarity of having its fruit available all along the year, due to the climatic diversity the country has. Its main pests are Tetranychus urticae (Acari:

    Tetranychidae), or two spots spider mite, and Frankliniella occidentalis (Thysanoptera:

    Thripidae), or western flower thrips. Both are part of a complex trophic web in which Neoseiulus californicus (Acari: Phytoseiidae) is the main natural enemy of the spider mite and Orius insidiosus (Hemiptera: Anthocoridae) that of thrips. Both natural enemies are omnivores, and there is unidirectional intraguild predation between Orius and Neoseiulus species. In this trophic web, omnivory implies multitrophic interactions, since the two predators feed on their main and alternative prey, and also make use of the plant for both feeding and oviposition.

    The general objective of this dissertation was to increase the knowledge about the the interactions between the species involved in the strawberry plant-herbivorous pest system and its natural enemies, and to evaluate its effects on the biological control of pests. Specifically the aims were to: 1) Evaluate if the strawberry plant is a suitable substrate for the oviposition of O. insidiosus, identify in which parts of the plant it oviposits and characterize them morphologically and histologically; 2) Evaluate oviposition by O. insidiosus on strawberry in the presence of other plant species which this species is known to use for oviposition; 3) Describe the resources offered by the strawberry plant (i.e.: quality) for feeding the nymphs of O. insidiosus; 4) Evaluate the effects of different diets: T. urticae, pollen of T. angustifolia (Poales: Typhaceae), or both foods combined, on the survival and fecundity of N. californicus; 5) Evaluate the effect of the availability of strawberry and T. angustifolia pollen on the intraguild interactions between O. insidiosus and N. californicus; and 6) Determine the intensity of the intraguild predation by O. insidiosus on N. californicus as a function of the density of T. urticae and F. occidentalis, on leaves and strawberry flowers, respectively.

    For the first two objectives, single choice oviposition assays, in strawberry, and of multiple choice oviposition tests in plants of eggplant, strawberry, tomato, pepper and the plant of spontaneous presence, Bidens pilosa were carried out. In addition, histological sections of the strawberry plant structures were made, in those structures where O. insidiosus eggs were recorded. The results obtained showed that the strawberry plant constitutes a suitable substrate for the oviposition of this predator. The plant, both in vegetative and flowering stages, received a similar number of eggs, but in the case of the flowering one, they were found mostly in the floral structures (calyx and floral petiole). In the presence of other plant species, O. insidiosus deposited a similar number of eggs in the cultivated plants, but preferred to a greater extent to B. pilosa. By means of the histological characterization of structures, it was possible to determine that the thickness of the external tissues of the different structures of the strawberry plant did not affect the number of eggs deposited on them The analysis of the resources offered by the strawberry plant for the feeding of the nymphs of O. insidiosus, in the form of pollen and sap of the leaves, showed that they did not constitute adequate food resources for the ninfal development, since none of the the nymphs could reach the third stage.

    Survival and fecundity of the predatory mite N. californicus were affected by the type of food offered. The pollen of T. angustifolia supplied as the only food, allowed N.

    californicus to develop and reach adulthood, as well as reproduce and produce offspring. However its performance was notoriously lower than when its main prey T.

    urticae was part of the diet. In addition, the supplement of this pollen to a diet based on T. urticae, did not improve the population parameters in comparison to the supply of the prey alone.

    Finally, the intensity of the IGP of O. insidiosus on N. californicus was evaluated both in the absence and in the presence of extraguild prey. In the first case, the effect of the availability of strawberry and T. angustifolia pollens on the IGP was considered. In the second, the density and combination of extraguild prey present were taken into account, always in the presence of strawberry pollen, and the position of the predators in the structures of the experimental unit was also recorded. Typha angustifolia pollen did not reduce the IGP of O. insidiosus on N. californicus, and its intensity was greater than in the total absence of food. With strawberry pollen, the intensity of this interaction was intermediate between the two treatments mentioned above. On the other hand, the density of prey and strawberry pollen did not affect the intensity of the IGP. The strawberry flower was the position in which O. insidiosus was recorded most times, regardless of the presence or absence of its intraguild prey. In the absence of extraguild prey, N. californicus tended to disperse, while remaining on the leaf when its main prey was present. This behavior was independent of the presence of its alternative prey and its intraguild predator.

    It can be concluded that the strawberry plant is an appropriate substrate for O.

    insidiosus oviposition, and that B. pilosa proximity to the strawberry crop may be relevant for the establishment and permanence of this predator, both in the crop and as in its surroundings. In addition, the implementation of T. angustifolia pollen in strawberry cultivation could be a strategy that allows N. californicus to remain there and not die of starvation or abandon it when the densities of its prey are low or null. Finally, the control of the pests would not be affected by the IGP among the predators, raising raising the possiblity of using both in field conditions.