Tritrofické interakce arboreálních pavouků

Mgr. Stanislav Korenko, Ph.D.

Doctoral thesis

Tritrophic relationship of arboreal spiders

Abstract:

Arboreální pavouci jsou důležitou složkou ve společenstvu arboreálních bezobratlých, kde zabírají více než 50 % všech článkonožců. Dominantní druhy pavouků jsou klíčovými predátory, kteří jsou schopni jak stabilizovat, tak narušovat rovnováhu ve společenství. Jsou vhodným modelovým organismem pro studium interakce mezi sebou navzájem, i mezi pavouky a ostatními arboreálními živočichy. Tato disertační práce se zaměřuje na dominantní druhy pavouků, kteří jsou významnými predátory škůdců v ovocných sadech. Hlavními tématy této práce jsou vzájemná predace aktivně zimujících pavouků a vztahy parasitoid-hostitel u arobreálních pavouků napadených parasitickým lumkem během vegetační sezóny. Mezidruhové vztahy v zimě aktivních pavouků Anyphaena accentuata a Philodromus spp. byly zkoumány v terénních i laboratorních podmínkách. Negativní korelace abundance byla pozorována mezi zmiňovanými druhy v terénních experimentech. V semi-field experimentech bylo testováno ovlivnění jejich přežívání. Faktory přežívání byly: přítomnost úkrytu pro predátora, přítomnost alternativní kořisti a poměr těl predátor versus kořist. Studium potvrdilo, že oba druhy jsou aktivní během zimy a jsou schopny lovit jak ostatní zimující pavouky, tak i sebe navzájem. Na základě tohoto zjištění předpokládám, že mezidruhová predace zimujících pavouků může významně snížit jejich populační densitu. Potravní chování obou druhů bylo studováno v nízkých teplotách a v teplotách až pod bodem mrazu. Predační aktivita byla u Anyphaena pozorována až do teploty -3.7 °C, kdežto u Philodromus pouze do teploty -1.2 °C. Efektivnost konsumpce v nízkých teplotách byla u druhu Anyphaena signifikantně vyšší než u druhu Philodromus. Zjistili jsme, že oba studované druhy jsou aktivní při nízkých teplotách a jejich predační schopnosti hrají významnou roli v biologickém boji proti škůdcům a to především v období zimy a časného jara. Během vegetační sezóny jsem se zaměřil na vztahy mezi síťovými pavouky z čeledě Theridiidae a jejich koinobiontním parasitoidem Zatypota percontatoria (Hymenoptera, Ichneumonidae). Preference hostitele byla studována v terénních podmínkách i v laboratorních experimentech. Celková parasitace pavouků v přírodní populaci dosáhla 1.3%. Samice parasitického lumka preferovala starší juvenilní a sub-adultní samice pavouků střední velikosti. V laboratorních experimentech lumek ignoroval pavouky z čeledě Linyphiidae, Araneidae a Dictyniidae. Zjistili jsme, že tento druh napadá pouze pavouky ze skupiny “Theridion”, kteří patří do čeledě Theridiidae, mají podobnou biologii, architekturu sítě, ale jejich abundance a velikost těla se mění během vegetační sezóny. Lumci proto reagují na sezónní změny abundance hostitelů a změny velikosti jejich těl změnou preference na velikostně vhodného nejpočetnějšího hostitele. Parasitace druhem Z. percontatoria pozitivně korelovala s abundancí vhodných hostitelů, mezi nimiž se nejčastěji vyskytovaly druhy Theridion varians a Neottiura bimaculata. Současně byla v laboratoři studována manipulace hostitelů N. bimaculata a T. varians, indukovaná larvou lumka Z. percontatoria. Larva Z. percontatoria manipuluje svého pavoučího hostitele před svým zakuklením. Bylo zjištěno, že reakce hostitele na manipulaci je druhově specifická. Parasitovaný pavouk N. bimaculata byl přinucen k produkci husté sítě, kdežto parasitovaný pavouk T. varians vytvářel kupolovitou strukturu ve své síti. Larva, která se následně zakuklila v zhuštěné síti nebo kupolovité struktuře, byla chráněna před okolím a predátory. Produkci těchto struktur jsem zjistil také u neparasitováních pavouků. Neparasitované samice N. bimaculata produkovaly hustější síť během oc

Abstract:

hraňování kokonů s vajíčkama a neparasitované juvenilní stádia produkovaly shodnou síť při zimování. Na rozdíl od N. bimaculata, neparasitovaní pavouci T. varians budovaly kupolovitou strukturu pouze během zimování. Zjistili jsme, že parasitem vyvolané chování je druhově specifické a napodobuje chování se neparazitovaných pavouku, v době, kdy potřebují ochranu, chrání potomstvo (N. bimaculata) nebo v období zimování (N. bimaculata, T. varians).

Abstract:

Arboreal spiders make an important component of an arthropod community in tree crowns when comprising above 50% of all invertebrates. Eudominant spider species seem to be key predators that are able to stabilise as well as destabilise balance in invertebrate arboreal community. They are suitable model organisms for studying interactions among community members. This thesis focuses on dominant spider species which are essential predators of pests and potential bioagens in fruit orchards. Specifically, I deal here with tritrophic relationships of arboreal spiders. This includes an intraguild predation during overwintering and host-parasitoid interactions between theridiid spiders and hymenopteran parasitoid during season. Intraguild predation was investigated between dominant winter active spiders Anyphaena accentuata and Philodromus spp. Negative correlation between abundance of Anyphaena and Philodromus or other spiders, observed in the field, suggested intraguild predation. This suggestion was confirmed in a semi-field experiment using cardboard bands where mortality during overwintering was studied under controlled conditions. Semi-field experiment revealed that mortality was affected by body size ratio (larger specimens consumed smaller ones) and by the presence of shelters. Obtained results suggest that intraguild predation among overwintering spiders can decrease their population density during winter. Foraging of both winter-active species was investigated at low and sub-zero temperatures in laboratory. The lower temperature threshold of the predatory activity for Anyphaena was –3.7 °C, while that of Philodromus was –1.2 °C. At low temperature, consumption efficiency of Anyphaena was significantly higher than that of Philodromus. As both species are active at low temperatures, they have a high potential as the biological control of pests from late autumn until early spring. During warm seasons, our focus was aimed at relationships between web-weaver spiders from the family Theridiidae and their ichneumonid koinobiont parasitoid Zatypota percontatoria. Parasitoid host preference was studied in the field and in the laboratory. Wasp parasitoid attacked only species belonging to “Theridion” group. These hosts have similar biology, but are available at different abundance and at different sizes over season. Laboratory experiments revealed that this wasp species ignored linyphiid, araneid or dictynid spiders and infected only theridiid spiders belonging to the “Theridion” group. Wasp females preferred older juvenile and sub-adult female spider instars with intermediate body size. Total incidence of parasitism in natural population of theridiid spiders was 1.3%. The wasp responded to seasonal changes in host abundance and host body size adaptively. The host preference shifted because of the changes in availability of suitable hosts during and between seasons. The parasitisation rate was positively correlated to the spider abundance. Parasitism was the most frequent on two species, Theridion varians and Neottiura bimaculata. Further host manipulation induced by ichneumonid parasitoid Zatypota percontatoria was investigated in laboratory. Larva of Z. percontatoria performed species-specific manipulation of its hosts, N. bimaculata and T. varians, shortly before pupation. Parasitised N. bimaculata spiders produced dense web in the web centre, whereas parasitised T. varians spiders built a cupola-like structure. The larva pupated inside of either denser web or cupola-like structure. We discovered that unparasitised N. bimaculata produced such dense web around their eggsacs and during overwintering while T. varians spiders constructed such cupola-like structure around themselves during overwintering. This study discovered that the parasitoid evoked a behavior that was innate to the host spiders and used either during reproduction (N. bimaculata) or overwintering (N. bimaculata, T. varians), i.e. when the spider needed

Abstract:

a protection.

Keywords

arboreal spiders, tritrophic relationships, predation activity, intraguild predation, overwintering, winter activity, biological control, fruit orchard, parasitoid, foraging strategy, host selection, host manipulation arboreální pavouci, třitrofické vztahy, predační aktivita, predace uvnitř gildy, zimování, zimní aktivita, biologická kontrola, ovocní sady, potravní strategie, selekce hostitele, manipulace hostitele

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 7. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 7. 9. 2010
• Supervisor: prof. Mgr. Stanislav Pekár, Ph.D.
• Reader: doc. Mgr. Pavel Saska, Ph.D., doc. RNDr. Jaromír Hajer, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Ecology