The role of predator-prey naïveté for the invasion success of lady beetles – A comparison of species interactions across two continents

Autor: Gül Ünlü, Ayse, Bucher, Roman (Dr.)
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Popis: According to the predator-prey naïveté hypothesis, a lack of co-evolutionary history between native prey and non-native predators can result in missing predator recognition and an inefficient antipredator response of prey. These mechanisms can also shape non-native predator-predator interactions. Predator-prey and predator-predator naïveté can contribute to the invasion success of non-native predators. To gain a better understanding of the underlying mechanisms of naïveté in insects, we examined the interactions between native and non-native lady beetle species (Coleoptera: Coccinellidae) and pea aphids Acyrthosiphon pisum (Hemiptera: Aphididae) as native prey and ants (Hymenoptera: Formicidae) as native predators. Experiments were conducted in Europe and North America to provide an intercontinental comparison of species-interactions. To test for predator-prey naïveté in the pea aphid, we compared avoidance behavior of aphids towards chemical cues of native and non-native lady beetles. Moreover, we quantified aphid consumption of lady beetles to assess their voracity. Predator-predator naïveté of ants was tested in interaction experiments between ants and native and non-native lady beetle species by assessing and comparing ant aggression and lady beetle reaction. Furthermore, we tested if cuticular chemical cues (cuticular hydrocarbons, CHCs) of lady beetles play a role in ant aggression and analyzed their composition to see if CHCs profiles are species-specific. Overall, we expected a weaker response of native aphids and ants towards non-native lady beetles and their cues compared to native lady beetles. Our findings showed that pea aphids avoid chemical cues of native lady beetles. Moreover, we demonstrated missing cue avoidance behavior of pea aphids towards chemical cues of the non native Asian lady beetle Harmonia axyridis only in Europe, but not in North America. On both continents, H. axyrids and Coccinella septempunctata were the largest lady beetle species and consumed the most aphids. The ant aggression experiments revealed differences in ant aggression as well as lady beetle reaction of native and non-native lady beetles on both continents. In Europe, the CHCs of lady beetle species were species-specific in their composition. Furthermore, we found that cuticular chemical cues of lady beetles contribute to ant aggression. Missing cue avoidance behavior towards chemical cues of non-native H. axyridis indicates prey naïveté in Europe. As H. axyridis was introduced to North America a longer time ago, our findings suggest a rapid adaptation of avoidance behavior by pea aphids towards chemical cues of non-native lady beetles. Moreover, non-native lady beetles may benefit from reduced ant aggression or ant tolerance, which might facilitate the access to ant-tended aphids. Overall, predator-prey and predator-predator naïveté and, thus, associated predation and competition advantages of non-native predators might decrease over time. In contrast, a relatively large body size compared to native predators might benefit non-native predators and contribute to their establishment and invasion success on the long term.
Die Hypothese der Räuber-Beute Naivität besagt, dass fehlende Koevolution zwischen heimischen Beutetieren und nicht heimischen Prädatoren dazu führen kann, dass Beutetiere den Prädator nicht erkennen und sich somit nicht effizient verteidigen können. Diese Mechanismen finden sich auch in Räuber-Räuber Interaktionen wieder. Die Naivität von heimischen Beutetieren und Prädatoren kann somit zum Invasionserfolg von nicht heimischen Räubern beitragen. Um ein besseres Verständnis der vorliegenden Mechanismen auf das Gebiet der Insekten zu erweitern, haben wir Interaktionen zwischen heimischen und nicht heimischen Marienkäfer-Arten (Coleoptera: Coccinellidae) und heimischen Erbsenblattläusen Acyrthosiphon pisum (Hemiptera: Aphididae) als Beutetieren und Ameisen (Hymenoptera: Formicidae) als Räubern getestet. Um einen transkontinentalen Vergleich zwischen den Arten-Interaktionen ziehen zu können, haben wir unsere Experimente in Europa und Nord Amerika durchgeführt. Um zu sehen, ob Räuber-Beute Naivität vorliegt, haben wir das Vermeidungsverhalten der Erbsenblattlaus gegenüber chemischen Signalstoffen zwischen heimischen und nicht heimischen Marienkäfern verglichen. Außerdem quantifizierenten wir die Prädation von Blattläusen durch Marienkäfer, um deren Gefräßigkeit zu erfassen. Um die Räuber-Räuber Naivität von Ameisen zu untersuchen, haben wir Interaktionsexperimente zwischen Ameisen und heimischen sowie nicht heimischen Marienkäfer-Arten durchgeführt und dabei sowohl die Aggression von Ameisen als auch die Reaktion von Marienkäfern erfasst und verglichen. Zudem haben wir uns die Rolle von kutikulären chemischen Signalstoffen (kutikulären Kohlenwasserstoffen, CHCs) von Marienkäfern in der Aggression von Ameisen näher angesehen und die Zusammensetzung dieser auf Artniveau bestimmt. Unsere Annahme bestand zusammenfassend darin, dass heimische Blattläuse und Ameisen schwächer auf nicht heimische Marienkäfer und ihre Signalstoffe im Vergleich zu heimischen Marienkäfern reagieren. Unsere Ergebnisse demonstrierten, dass Blattläuse chemische Spuren von heimischen Marienkäfern vermeiden. Außerdem zeigten wir, dass Signalstoffe des nicht heimischen Asiatischen Marienkäfers Harmonia axyridis zwar von Blattläusen in Europa, jedoch nicht von Blattläusen in Nord Amerika vermieden werden. Auf beiden Kontinenten waren H. axyridis und Coccinella septempunctata die größten Marienkäfer-Arten und fraßen die meisten Blattläuse. In den Ameisen Aggressionsexperimenten stellten wir fest, dass sich die Aggression von Ameisen sowie das Verhalten von Marienkäfern zwischen heimischen und nicht heimischen Marienkäfern auf beiden Kontinenten unterscheidet. Die Zusammensetzung der CHCs von Marienkäfern sind in Europa artspezifisch. Außerdem demonstrierten wir, dass kutikuläre chemische Signalstoffe zur Aggression von Marienkäfern beitragen. Ein fehlendes Vermeidungsverhalten gegenüber chemischen Signalstoffen von H. axyridis in Europa weist auf Räuber-Beute Naivität hin. Da die Einführung von H. axyridis in Nord Amerika länger zurück liegt, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass möglicherweise eine Adaptation des Vermeidungsverhaltens von A. pisum auf die chemischen Signalstoffe von nicht heimischen Marienkäfern vorliegt. Zudem ist es möglich, dass heimische Marienkäfer-Arten von einer niedrigeren Ameisenaggression oder „Ameisentoleranz“ profitieren, welches den Zugang zu Blattläusen, welche von Ameisen betreut werden, erleichtern könnte. Zusammenfassend können die Räuber-Beute und die Räuber-Räuber Naivität und die damit verbundenen Prädations- und Wettbewerbsvorteile von nicht heimischen Prädatoren mit zunehmender Zeit schwinden. Im Vergleich dazu könnte eine große Körpergröße in Relation zu heimischen Prädatoren langfristig zur Ansiedlung und zum Invasionserfolg von nicht heimischen Marienkäfer-Arten beitragen.
Databáze: OpenAIRE
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