The implications of air pollution for conifer aphid population dynamics: a simulation analysis

A number of studies has shown that air pollution (e.g. acid mist) can increase both nymphal and population growth rates of aphids. How far these results reflect processes occurring in field populations has yet, however, to be resolved. In this paper, a field‐validated simulation model of the pine aphid, Cinara pinea , was used to predict the likely effects on population dynamics of elevating nymphal growth rates by similar magnitudes to those recorded in laboratory experiments. Even small increases in nymphal growth rates (e.g. 10%) resulted in superproportional increases in peak population levels the same year (100%). While even higher levels are reached in subsequent years, numbers do not increase indefinitely but eventually stabilize. However, the season during which the pollution‐induced benefit occurred had a major influence on population numbers attained. Populations reached their highest levels when the beneficial effects of the pollutant extended throughout the summer. Where the benefit was confined to the second half of the season, population increases were considerably less pronounced. As very little is known about seasonal variations in pollution‐induced changes in the performance of aphids on trees, this is clearly an area requiring further investigation. Zusammenfassung Simulationsanalyse zur Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Luftverschmutzung und Populationsdynamik von Nadelholzläusen Aus zahlreichen Untersuchungen ist bekannt, daß durch Luftverschmutzung (d. h. saure Niederschläge) die Nymphen‐ und Populationswachstumsraten von Läusen begünstigt werden können. Inwieweit diese Ergebnisse auch im Freiland zutreffen, muß jedoch noch geklärt werden. In der vorliegenden Untersuchung wird ein durch Freilanddaten gestütztes Simulationsmodell angewendet, um die Laborergebnisse am Beispiel von Cinara pinea auch für das Freiland zu bestätigen. Ein geringer Anstieg der Nymphenwachstumsraten (10 %) resultiert in einem überproportionalen Populationsanstieg (100%) im selben Jahr. Obwohl in den folgenden Jahren sogar höhere Werte erreicht werden können, steigt die Läusepopulation nicht unbegrenzt, sondern stabilisiert sich schließlich. Allerdings hat die Jahreszeit, in welcher der durch die sauren Niederschläge begünstigende Effekt eintritt, einen Einfluß auf die schließlich erreichte Populationsdichte. Wenn der begünstigende Effekt durch die Luftverschmutzung im Sommer wirksam wird, erreicht die Populationsdichte ihren höchsten Wert; wird er dagegen in der zweiten Jahreshälfte wirksam, so ist der Populationsanstieg weniger ausgeprägt. Da bisher nur sehr wenig über diese jahreszeitlichen Schwankungen bekannt ist, ist dies ein Gebiet, das weiterer Forschung bedarf.