Populationsdynamische Untersuchungen in einem Räuber‐Beutetier‐System: Phytoseiulus persimilis A.‐H. (Acarina, Phytoseiidae) und Tetranychus urticae Koch

Studies on the population dynamics in a predator‐prey system: Phytoseiulus persimilis A.‐H. (Acarina, Phytoseiidae) and Tetranychus urticae Koch (Acarina, Tetranychidae). I. Part: Reproductive value, nutritional value and consumptive potential The preference of a predator for certain developmental stages of its prey may have significant consequences for the dynamics of the predator‐prey system. The reproductive value RW of a prey individual and its nutritional value V for the predator do not grow synchronously. The quotient RW/V gives an indication of how economic the exploitation of the prey population by the predator is. By attacking a prey stage with a low RW/V quotient, the predator gets much food without doing much harm to the prey population. This is shown for the predacious mite Phytoseiulus persimilis and its prey Tetranychus urticae. Laboratory experiments yielded the following results: 1. The intrinsic rate of increase of T. urticae on Phaseolus beans at a temperature of 25°C could be estimated from life tables as r m = 0,216 (table 3). If RW starts with the value 1 in the freshly deposited egg, it grows by the rate of er m per day and reaches its maximum value with 10,8 when the young female starts to oviposit. Thereafter, it will be reduced by the RW of the deposited eggs. 2. r m for Ph. persimilis at 25°C was estimated to be 0,36 (table 4). This greater potential for increase (in the face of a lower oviposition rate) is due to the shorter developmental time in comparison to T. urticae. The egg of Ph. persimilis weighs four times as much as the egg of T. urticae (table 2) and gives birth to a relatively large larva which can complete its development within a short period of time. 3. Prey consumption of Ph. persimilis seems to be governed largely by endogenous factors. With the start of oviposition, it increases by many times and drops drastically when oviposition ceases (fig. 2). From multiple regression analysis, it may be derived that three freshly deposited T. urticae eggs per day are needed for keeping the predator alive and seven eggs for the production of a Ph. persimilis ‐egg. 4. The nutritional value of the T. urticae ‐egg declines during egg development and reaches the value 0,7 when the young larva hatches (V of the freshly deposited egg = 1). Thereafter, V increases: V of the deutonymph ≅ 2, V of the female ≅ 4,5 (fig. 3). 5. The quotient RW/V has its lowest value in the freshly deposited egg of T. urticae and its highest one in the young female starting to oviposit. In the old egg and young larva it is rather high, too (fig. 3). 6. In dual choice tests, Ph. persimilis preferred the young eggs of T. urticae. The females and the young larvae of T. urticae were the least preferred stages (table 1). 7. Simulation studies show that this behaviour of Ph. persimilis allows the populations of T. urticae to grow longer and to reach a larger maximum size than it would be the case, if Ph. persimilis would attack all stages of its prey indiscriminately (fig. 4). Zusammenfassung Die Bedeutung der Stadienauswahl des Räubers für die Dynamik eines Räuber‐Beutetier‐Systems wird am Beispiel der Raubmilbe Phytoseiulus persimilis und ihres Beutetieres Tetranychus urticae dargestellt. Der Wert, den ein Beutetierindividuum für das Vermehrungspotential der eigenen Population hat ‐ der Reproduktionswert RW ‐ und der Wert, den es als Nahrung für den angreifenden Räuber hat ‐ der Verzehrwert V ‐ verändern sich im Ablauf seines Individuallebens nicht gleich schnell und nicht einmal immer gleichsinnig. Je kleiner der Quotient RW/V in einem Entwicklungsstadium des Beutetieres ist, desto ökonomischer ist für den Räuber der Angriff auf das betreffende Stadium. Laboratoriumsuntersuchungen zur Erarbeitung der erforderlichen Parameter hatten folgendes Ergebnis: 1. Die tägliche Vermehrungsrate von T. urticae auf Buschbohnen bei 25°C errechnete sich aus Lebenstafeln auf 1,24, ihr logarithmischer Wert r m auf 0,216. Um diesen Faktor nimmt RW während der Jugendentwicklung täglich zu, bis er beim weiblichen Tier zu Beginn der Ovipositionsperiode den maximalen Wert von 10,8 erreicht, wenn man als Einheit den Wert des frisch abgelegten Eies wählt. 2. Für Ph. persimilis ließ sich r m bei 25°C auf 0,36, nach Literaturangaben sogar auf über 0,4 schätzen. Die höhere Vermehrungsrate trotz geringerer täglicher Eiablagerate ist die Folge der stark verkürzten Jugendentwicklung. Diese wird wiederum durch das große Gewicht der Eier ermöglicht; ein Ei von Ph. persimilis wiegt ca. 4mal soviel wie ein Ei von T. urticae. 3. Der Beutetierverzehr von Ph. persimilis scheint hauptsächlich von endogenen Faktoren gesteuert zu werden, sofern das Beutetierangebot ausreichend ist: Heranwachsende, einzeln gehaltene Individuen verzehrten etwas mehr als ausgewachsene, nicht eierlegende. Bei weitem den höchsten Nahrungsverbrauch hatten Weibchen in der Ovipositionsperiode. Eine multiple Regressionsanalyse zeigte, daß für den Erhaltungsstoff‐wechsel 3, für die Produktion eines eigenen Eies 7 frisch abgelegte Eier von T. urticae benötigt werden. 4. Der Verzehrwert der Eier von T. urticae sinkt bis zum Schlüpfen der Larven auf den Wert 0,7 ab (V des frisch abgelegten Eies = 1) und steigt im weiblichen Geschlecht bis zum Deutonym‐phenstadium auf ca. 2 bzw. bis zum Imaeinalstadium auf ca. 4,5 an. 5. Der Quotient RW/V hat für das frisch abgelegte Ei den niedrigsten, für das junge Weibchen den höchsten Wert. 6. In Auswahlversuchen zog Ph. persimilis die frisch abgelegten T. urticae ‐Eier allen anderen Stadien vor, während die jungen Weibchen am wenigsten angegriffen wurden. Ein Simulationsmodell zeigt, daß dieses Verhalten von Ph. persimilis dem Beutetier eine längere und stärkere Massenvermehrung erlaubt, als wenn alle Stadien unterschiedslos angegriffen würden.