La diapausa prolongada y su papel en la dinámica poblacional de sistemas huesped-parasitoide

Abstract

La habilidad de insectos univollinos de demorar la emergencia de una fracción de adultos de la población, salteando oportunidades de reproducción, es un rasgo de historia de vida común en muchas especies que habitan ambientes poco predecibles. La diapausa prolongada o extendida, como se denomina este fenómeno, ha sido relacionada con una estrategia dc distribución de riesgos y sc ha demostrado que puede contribuir a la persistencia de poblaciones sin interacciones. Sin embargo, con la excepción de escasos trabajos, su papel en la dinámica de sistemas con interacciones, como aquellos conformados por insectos fitófagos y sus parasitoides, es un tópico aún por resolver. En esta disertación, explore el papel de la diapausa prolongada en sistemas huesped-parasitoide desde el punto de vista teórico, considerando las posibles relaciones entre este evento y la biologia de los parasitoides. A partir del modelo oentral de Nicholson-Bailey y con un creciente grado de complejidad desde la búsqueda al azar, el parasitismo agregado y la densodependencia en la población huésped desarrolle y analice 15 modelos para incluir los casos de patrones de desarrollo de huésped y parasitoides que involucran la diapausa prolongada. biológicamente fundados. Los hallazgos más importantes son que la diapausa prolongada en la población huésped incrementa la persistencia en sistemas altamente inestables con búsqueda al azar sólo cuando la diapausa se extiende por más de una estación reproductiva adicional; incrementa ligeramente la estabilidad cuando el parasitismo es agregado, a través de densodependencia de la fracción diapausante y desestabiliza cuando la densodependencia en el huésped es explícita. La prolongación de la diapausa por el parasitoide, posee fuertes consecuencias desestabilizantes. No obstante, el comportamiento dinamico de las diferentes relaciones entre este evento y el parasitismo, es diferente. La conclusión principal es que, contrariamente a la predicción hecha anteriormente, el poder estabilivante de la diapausa prolongada es mínimo y que los detalles de la biología son importantes para predecir sus consecuencias dinámicas. Luego, utilizando uno de estos modelos, analice las consecuencias de la diapausa prolongada en la dinámica poblacional de la avispa Sirex noctilio (Hymenoptera:Siriciade) y su parasitoide Ibalia leucospoides (Hymenoptera:Ibaliidae). La primera especie, es la más importante plaga de pinos implantados en el hemisferio sur, y, como cl 50% de la especies fitófagas de este grupo arbóreo, posee un régimen de desarrollo con diapausa prolongada, que varía según las condiciones ambientales. Asimismo posee una dinámica con dañinos e impredecibles pulsos eruptivos, asociados a eventos densoindependientes. Mi modelo sugiere que es posible describir dicha dinámica, simulando un disturbio instantáneo, para un rango de mrámetros. Finalmente evalúe alternativas para su control biológico con enemigos naturales con estrategias diferentes frente a la diapausa prolongada, analizando los niveles de equilibrio y de supresión. Los resultados permiten interpretar adecuadamente los éxitos y fracasos de programas pasados sobre Snoctilio y sugieren que en sistemas que involucran plagas con diapausa prolongada en general, la elección del mejor agente depende de las condiciones ambientales (y en consecuencia el grado de diapausa prolongada) en donde se desarrolla la plaga y de cómo se relaciona con ella los parasitoides.Prolonged diapause is a common life history feature of many species living in unpredictable environments. This phenomenon has been related to a risk-spreading strategy, which has been shown to contribute to the persistence of single population models. However, with the exception of a few works, the role of prolonged diapause in systems with interacting species, such as those involving phytophagous insects and their parasitoids, remains still an open question. Throughout this thesis, I address this issue from a theoretical perspective and study the role of prolonged diapause in coupled host-parasitoid systems, considering the possible relationships between this life history feature and the biology of the parasitoids. Using Nicholson-Bailey's model as a baseline, and following an increasing degree of complexity, including random search, aggregated parasitism and host densitydependence. I developed and analysed 15 models to include the developmental patterns of hosts and parasitoids in a biologically feasible scenario. The most important findings are that prolonged diapause increases population persistence in (otherwise unstable) systems with random search when it extends for more than a single reproductive season; increases local stability when parasitism is aggregated by means of delayed densitydependence of the fraction emerging after prolonged diapause; and a decrease in stability in systems with host-density dependence. Parasitoid prolonged diapause has strong destabilising properties as well. However, the dynamic behaviour of the different relationships between prolonged diapause and parasitism is different. My main conclusion is that, in contrast with past work, prolonged diapause contributes little to population stability and that that the biological details of host-parasitoid interactions with prolonged diapause may be important when considering the consequences of prolonged diapause for host-parasitoid dynamics. By using one of the models, I also studied the consequences of prolonged diapause in understanding the population dynamics of Sirex noctilio (Hymenoptera:Siriciade) and its parasitoid Ibalia leucospoides (Hymenoptera:Ibaliidae). The former wasp is major pests of pine tree forestation in the Southern Hemisphere and as 50% of the insects that attack conifers. suffers from prolonged diapause as related to its environment. Further-more,S. noctilio 's populations undergo damaging pulse eruptions, related to environmental disturbances. My model with prolonged diapause describes such behaviour for a range of parameters. Finally. I have looked at alternatives for biological control, studying equilibrium and suppression levels for this pests, considering parasitoids that deal with its prolonged diapause differently. The results allow understanding past failures and success in the control of S. noctilio in other countries and shed light on the fact that for pests with prolonged diapause in general, the correct choice of controlling parasitoids depends on the environmental conditions (and on the degree of prolonged diapause) in which the Post is present and on how this relates to the parasitoids biology.Fil:Corley, Juan Carlos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina