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Agricultural practices and the cascading effects of apparent competition: A case study of trophic interactions on cultivated maize and wild lima bean plants.

Titel Englisch Agricultural practices and the cascading effects of apparent competition: A case study of trophic interactions on cultivated maize and wild lima bean plants.
Gesuchsteller/in Benrey Betty
Nummer 162860
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Institut de Zoologie Faculté des Sciences Université de Neuchâtel
Hochschule Université de Neuchâtel - NE
Disziplinen Oekologie
Beginn/Ende 01.10.2016 - 30.09.2019
Bewilligter Betrag 372'000.00
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Keywords (6)

multitrophic interactions, biological control, indirect plant-mediated effects, Apparent competition, Agricultural Ecosystems, parasitoids

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Wir untersuchen die Bedeutung einer Wechselbeziehung, die sogenannte apparente Konkurrenz, bei der sich Organismen aufgrund der jeweils vorteilhaften Auswirkungen auf einen gemeinsamen natürlichen Feind gegenseitig negativ beeinflussen. Als biologisches System dient uns dabei der in Mexiko praktizierte kombinierte Anbau von Mais und Bohnen, mit den zugehörigen Schadinsekten sowie Schlupfwespen als deren Gegenspieler.
Lay summary

Apparente Konkurrenz (apparent competition) ist eine ökologische Wechselbeziehung, bei der sich Arten, ohne dass sie direkt etwas miteinander zu tun haben, gegenseitig negativ beeinflussen, weil sie gemeinsamen natürlichen Feinden ausgesetzt sind. Die Folgen der apparenten Konkurrenz erstrecken sich auf alle anderen Organismen, die mit diesen Arten interagieren, und sie wirkt sich somit auch auf die Diversität von Pflanzen- und Tiergemeinschaften aus. Wir werden dieses Phänomen an einem System erforschen, welches folgende Organismen umfasst: Mais als Kulturpflanze und wilde Limabohnen, Insekten, die sich von den Blättern und Samen dieser beiden Pflanzen ernähren sowie Schlupfwespen, welche die Larven dieser pflanzenfressenden Insekten parasitieren. Wir werden untersuchen, wie sich landwirtschaftlichen Praktiken, mit oder ohne Pestizideinsatz, in diesem komplexen System auf die apparente Konkurrenz zwischen den Pflanzenfressern auswirken. Traditionelle Praktiken, in denen Mais und Bohnen zusammen angebaut werden, kommen in Entwicklungsländern häufig vor, besonders in Mexiko. Die Insektenschädlinge können auf diesen Kulturpflanzen verheerende Schäden verursachen, nicht nur auf den Feldern, sondern auch in Nahrungsmittellagern. Kenntnisse darüber, wie sich diese Arten direkt oder indirekt über vermittelnde Drittorganismen gegenseitig beeinflussen, können hilfreich dabei sein, Strategien für den Schutz dieser und anderer Kulturpflanzen gegen Schädlinge zu entwickeln.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 05.08.2016

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
127364 Do plant-mediated indirect interactions among herbivores affect parasitoid performance and genetic population structure? 01.10.2009 Projektförderung (Abt. I-III)
134413 InvaVol: Consequences of insect invasions for plant-insect interactions mediated by volatile organic compounds 01.04.2011 Projektförderung (spezial)
136184 Benzoxazinoid derivatives at the plant-insect interface: An integrated approach to understand a metabolic network 01.10.2011 Sinergia

Abstract

Apparent competition is an ecological phenomenon whereby a species negatively affects another species at the same trophic level through the action of shared natural enemies. Importantly, the full consequence of apparent competition is not limited to one particular species, but extends to all other organisms that interact with this species. We postulate that agricultural practices, with and without the use of pesticides, will strongly affect apparent competition between insect herbivores in agricultural and neighbouring natural ecosystems. These indirect effects will have tremendously important consequences for the presence and performance of insects throughout the season in both systems. This idea is based on the notion that the natural enemies of insect herbivores are particularly sensitive to pesticides and that this important mortality factor will affect the flux of natural enemies of herbivores from a crop to neighbouring wild plant populations and vice versa. We propose to study these cascading effects in cultivated maize and wild lima bean, which grow side by side throughout Mexico. Spodoptera frugiperda, the most important foliar pest of maize, has developed resistance against pesticides. We found many S. frugiperda larvae surviving in treated fields, but none were parasitized. In contrast, larvae on nearby non-treated maize were frequently parasitized. Lima bean plants are attacked by another Spodoptera species, which shares the same parasitoids, leading to reciprocal apparent competition. Moreover, in lima bean early season herbivory can significantly reduce late season seed production and induces chemical changes that affect the performance of seed-feeding beetle larvae, as well as their parasitoids. Shortly after, different beetles attack maize cobs, and their larvae again share several parasitoids with the beetles on lima bean. This results in a new apparent competition event and brings the cascading effects to full circle. We aim to study these effects by addressing the following inter-connected questions: A. How readily do parasitoids switch their foraging efforts from one plant-host complex to another, and what is the role of associated learning in this expected behavioural plasticity? B. What are the consequences of early season apparent competition between herbivores on maize and lima bean for late season plant-herbivore interactions on the same plants? C. How do pesticide treatments affect apparent competition and its cascading effects on maize and lima bean? Combining laboratory, field cage and open field experiments, we will conduct behavioural, performance and metabolomics assays. The results will provide unique insight into how early season apparent competition may affect late season apparent competition in an important agro-ecosystem. Besides contributing to fundamental ecology theory, the work will generate knowledge that will be of use for the development of cropping strategies that optimize the presence and efficacy of native biological control agents.