Preferencias de hospedador y hábitat de insectos fitófagos asociados a Nothofagus spp.

Abstract

El bosque nativo Andino- Patagónico se caracteriza por la presencia de diversas especies de Nothofagus (Fagales: Nothofagaceae). Estas especies leñosas no sólo representan una pieza del patrimonio natural, sino que además se presentan como una alternativa productiva de cultivo. Estudiar la ecología del comportamiento de los insectos fitófagos nativos del bosque Andino-Patagónico permite estudiar los mecanismos de elección, la biología del insecto y brindan información sobre el mantenimiento del estado sanitario del bosque como así también para el Manejo Integrado de Plagas (MIP). El objetivo general de mi tesis fue estudiar las elecciones que realizan algunas especies de insectos fitófagos asociados a N.antarctica, N. dombeyi, N. obliqua, N. nervosa y N. pumilio durante su comportamiento de búsqueda de recursos de hábitat y/o alimenticios. Como así también determinar qué variables explican dichos comportamientos. Para ello, desarrollé una metodología experimental y un protocolo de análisis de datos innovador para pruebas de preferencia pareadas y llevé a cabo tres casos de estudio. En el primer caso, mi objetivo fue estudiar el comportamiento de búsqueda de hábitat de pupación y la relación con las propiedades físico-químicas del sustrato para el minador de hojas Notofenusa surosa (Hymenoptera: Tenthredinidae). Seleccioné diferentes tipos de sustratos y evalué en cuál sustrato formaba la pupa. Mediante la generación de varios modelos determiné que estas larvas son capaces de elegir su sustrato y el porcentaje de materia orgánica fue el parámetro que mejor explicó sus elecciones. En el segundo caso de estudio, mi objetivo fue evaluar la conducta de selección de la planta hospedadora en el insecto succionador Sinopla perpunctatus (Hemiptera: Acanthosomatidae) y determinar si parámetros como la edad y la ceniza volcánica influyen en el comportamiento del insecto durante este proceso. Evalué las preferencias con ramas de N. antarctica, N. nervosa, N. obliqua y de una planta de plástico (control). La variable respuesta fue la elección de planta en forma diaria para cada individuo durante una semana. Las plantas preferidas para S.perpunctatus fueron N. antarctica y N. obliqua, mientras que N. nervosa ocupó el segundo lugar. Las defensas físicas y/o químicas de las hojas entre las especies explicarían esta escala de preferencias. A partir del modelo seleccionado pude analizar que el comportamiento del insecto no resulta afectado por las cenizas o el transcurso del tiempo, sino que está determinado por el efecto hogar, es decir una vez que el insecto elige su planta hospedadora decide establecerse y no cambiar. En este aspecto la falta de motivación podría ser explicada por la “Teoría de forrajeo óptimo”. Para el tercer caso de estudio, el objetivo fue evaluar las preferencias de una planta hospedadora para tres especies de insectos masticadores Polydrusus nothofagii, P. roseaus (Coleoptera: Curculionidae) y Perzelia arda (Lepidoptera: Oecophoridae), y determinar la relación entre sus preferencias y las propiedades nutricionales de las hojas. Seleccioné 22 árboles diferentes del género Nothofagus y dos plantas no hospedadoras a modo de control (Populus nigra y Salix nigra). Recolecté muestras de hojas de las plantas hospedadoras y medí sus propiedades nutricionales. Simultáneamente coloqué un insecto dentro de un contenedor con hojas de dos tipos de árboles diferentes (estímulos). Luego observé en cuál de los dos estímulos se habían alimentado. A partir de los resultados establecí una escala de preferencias de cada árbol para cada insecto. Las tres especies de insectos se alimentaron de los Nothofagus ofrecidos y presentaron escalas de preferencia diferentes. A partir de los modelos generados con las propiedades de las hojas, pude comprobar que la celulosa es la propiedad que mejor explica las elecciones realizadas por los insectos. Sin embargo, las especies de Polydrusus prefieren hojas con menor contenido de celulosa, mientras que P. arda es opuesta. Por lo tanto, la celulosa puede actuar como una defensa anti-herbivoría para los Curculionidae. Los estudios del comportamiento realizados mediante este tipo de pruebas de preferencia brindan conocimientos biológicos sobre los insectos del bosque y establecen un punto de partida hacia la comprensión de las implicancias que poseen estos insectos estudiados en los planes de manejo silvícola y en el mantenimiento del estado sanitario del bosque.

The Andean-Patagonian native forest is characterized by the presence of several species of the Nothofagus genus (Fagales: Nothofagaceae). These woody species not only represent a piece of natural heritage, also are an alternative crop production. Studying the behavioral ecology of the phytophagous insects from the native Andean-Patagonian forest allows studying the mechanisms of choice, insect biology and providing information about forest health as well for the Insect Pest Management (IPM). The general aim of my thesis was to study the choices that perform some species of phytophagous insects associated with N. antarctica, N. dombeyi, N. obliqua, N. nervosa and N. pumilio during the selection behavior of habitat and food resources. As well to determine which variables explain such behavior. To do this, I developed an experimental methodology and innovative protocol of data analysis for paired preference tests and conducted three case studies. In the first case, my aim was to study the searching behavior of habitat for pupation and the relationship with the physicochemical properties of the substrate on the leafminer Notofenusa surosa (Hymenoptera: Tenthredinidae). I selected different substrates and evaluated in which substrate formed the pupa. Through the generation of multiple models I determined that these larvae selected their substrate, on the basis on the percentage of organic matter. In the second case study I evaluated if parameters as age and volcanic ash influence in the searching behavior during host plant choice of the sap feeder Sinopla perpunctatus (Hemiptera: Acanthosomatidae). I evaluated the host plant preferences with branches of N. antarctica, N. nervosa, N. obliqua and a plastic plant (control). The response variable was the host plant daily choice of each individual for a week. S. perpunctatus preferred N. antarctica and N. obliqua, while N. nervosa was in second place. The physical and / or chemical defenses of leaves between species may explain this preference scale. Through the selected model I was able to analyze that the insect behavior is not affected by ash or age, but is determined by the home effect, is to say once the insect chooses its host plant decides to settle down and not move. In this respect the decreasing motivation could be explained according to “Optimal foraging theory”. For the third case study, the aim was to evaluate the host plant preferences for three species of chewing insects Polydrusus nothofagii, P. roseaus (Coleoptera: Curculionidae) and Perzelia arda (Lepidoptera: Oecophoridae), and determine the relationship between their preferences and the nutritional properties of the leaves. I selected twenty-two trees of the Nothofagus genus as well two non-host plants as control (Populus nigra and Salix nigra). I collected leaf samples from the host plants and I measured their nutritional properties. Simultaneously, I placed an insect inside a container with leaves of two different trees (stimuli). After that I observed in which of the two stimuli they fed. Based on the results I established a preference scale for each tree and for each insect. The three species of insects were fed on the Nothofagus offered. Subsequently, I related these preferences to the nutritional properties. The results showed that cellulose was the property that best explains the choices made by insects. However, Polydrusus species preferred leaves with low cellulose content, while P. arda is opposite. Therefore, the cellulose may be a defense for Curculionidae herbivory. Behavioral studies conducted by this type of preference tests provide biological knowledge on forest insects and establish a starting point toward an understanding of the implications of the studied insects in forestry management plans and in maintaining forest health.