Abiotic and biotic factors influencing the spatio-temporal dispersal and population dynamics of Drosophila suzukii, the Spotted Wing Drosophila, in Southwest Germany
Die Kirschessigfliege, Drosophila suzukii Matsumura, ist ein polyphages, invasives Schadinsekt. Ursprünglich autochthon im Südosten Asiens, konnte sie ihre natürlichen Ausbreitungsbarrieren überwinden und im Jahr 2008 erstmals in Südeuropa (Italien und Spanien) und Nordamerika (Kalifornien, USA) nachgewiesen werden. Durch ihre Anpassungsfähigkeit an unterschiedlichste klimatische Bedingungen und das Einnehmen einer bisher unbesetzten ökologischen Nische, hat sie rasch stabile Populationen in Europa sowie Nord- und Südamerika aufgebaut und sich weiter ausgebreitet. Bereits 2011 wurde D. suzukii in Süddeutschland und 2014 im gesamten Bundesgebiet nachgewiesen. Der milde Winter 2013/2014 verhalf D. suzukii, sich endgültig in Südwestdeutschland zu etablieren. Im selben Jahr wurden erstmals große Schäden durch Ertragsausfälle im deutschen Obst- und Weinbau.In Erwartung einer möglicherweise bevorstehenden Einwanderung der Kirschessigfliege in Deutschland baute das Institut für Pflanzenschutz in Obst- und Weinbau des Julius Kühn-Instituts (JKI) ab 2011 ein Monitoringprogramm in Südwestdeutschland auf. Bereits im Spätsommer desselben Jahres konnten die ersten Individuen gefangen werden. In den folgenden Jahren erfolgte eine Ausweitung des Monitorings. In Habitaten, die als geeignet empfunden wurden, wie beispielsweise an Waldrändern, in Wäldern sowie offener Agrarlandschaft ebenso wie in Obstanlagen und Weinberge, wurden Monitoringfallen installiert. Anhand dieses Monitorings konnte die Verbreitung und die Flugaktivität von D. suzukii im Jahresverlauf untersucht und statistisch analysiert werden. Anhand der gewonnenen Monitoringdaten wurde das Jahr in fünf „Drosophila-Jahreszeiten“ eingeteilt: Früher Frühling, später Frühling, Sommer, Herbst und Winter. Statistische Analysen der Daten zeigten, dass heiße und trockene Phasen im späten Frühling und im Sommer ebenso negativ mit der Aktivität der Kirschessigfliege korrelierten wie geringer Niederschlag zu diesen Jahreszeiten. Frosttage im Winter hatten ebenfalls einen negativen Einfluss auf die Flugaktivität und folglich auf die Überlebensrate der Individuen. Im Rahmen des Monitorings wurden an verschiedenen Waldstandorten zusätzlich Fallen in Kronen verschiedener Baumarten installiert. Durch erhöhte Fangzahlen in Kieferkronen (Pinus sylvestris) im gesamten Jahresverlauf, aber vor allem im Winter und Frühjahr und die daraufhin durchgeführte Untersuchung der Kronen, konnte festgestellt werden, dass kronenbesiedelnde Misteln (Viscum album) eine der ersten Wirtspflanzen im zeitigen Frühjahr für D. suzukii darstellen. Des Weiteren wurde V. album als Nahrungs- und Entwicklungswirt identifiziert. Da sich der Nachweis weiterer Wirtspflanzen, vor allem im Winter und Frühjahr als schwierig erwies, wurde die Methode der molekularen Nahrungsanalyse erstmalig auf tupfend-saugende Brachycera am Beispiel von D. suzukii angepasst und damit ein zukünftiges Analysieren des Nahrungsspektrums erleichtert. Die optimierte molekulare Nahrungsanalyse ermöglicht Rückzugsgebiete im Winter zu identifizieren und hilft so bei der Entwicklung neuer Bekämpfungsstrategien. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse werden den Einsatz zukünftiger Bekämpfungsmaßnahmen durch ein erweitertes Wissen zur Aktivität im Freiland und der Nahrungsaufnahme verbessern.The Spotted Wing Drosophila, Drosophila suzukii Matsumura, is an invasive polyphagous insect pest. Indigenous to Southeast Asia it overcame its natural barriers in 2008 and has spread to southern Europe (Italy and Spain) and North America (California, USA). Through its adaptability to different climate conditions and the annidation to a hitherto vacant ecological niche, it was able to establish and spread rapidly through Europe and the Americas (South America, North America). In the following, it was first recorded in Germany in 2011. Since summer 2014, it is known from the entire federal territory. The mild winter of 2013/2014 supported D. suzukii to finally establish in south-western Germany, the same year when enormous crop loss occurred for the first time.In anticipation of a forecasted immigration of D. suzukii to Germany, the Institute for plant Protection in Fruit Crops and Viticulture of the Julius Kühn-Institut (JKI) started to establish a monitoring program in southwest Germany in 2011. In late summer of the same year, the first individuals were captured. In the following years the monitoring program was enlarged. Traps were installed at sites believed to be suitable habitats such as forest edges, forests, and open agricultural landscape as well as in fruit crops and vineyards. Based on this monitoring, the distribution and flight activity of D. suzukii was examined and statistically analysed along the years. On the basis of the obtained monitoring data, the year was divided into five "Drosophila seasons": early spring, late spring, summer, autumn and winter. Statistical analysis of the data revealed that both hot and dry phases in late spring and summer and low precipitation during these seasons are negatively correlated with the activity of D. suzukii. Frost days in winter were also negatively correlated with the flight activity and thus the survival rate of the individuals. As part of the monitoring, additional traps were installed in the canopy of various tree species at different forested sites. By examination of the canopy of pine trees (Pinus sylvestris), especially in winter and spring, it was found that crown-dwelling mistletoe (Viscum album) represents one of the first host plants in early spring for D. suzukii in Southwest Germany. In laboratory assays V. album was identified as a host for nutrition and development. The identification of additional host plants, especially in winter and spring, proved to be difficult, thus, a method to analyse ingested food resources molecularly was adapted for the first time to D. suzukii, a sponging-feeding Brachycera, to facilitate future analysis of the nutrition spectrum. The optimized molecular nutrition analysis promises to identify new winter retreats and resources, which may be helpful for developing management strategies. The results presented here will improve the timing of future management strategies through increased knowledge of activity and food intake of D. suzukii
