Functional Response of Harmonia axyridis Pallas, 1773 (Coleoptera: Coccinellidae) Feeding on Aphis fabae Scopoli, 1763 (Hemiptera: Aphididae)

Öz

The aim of this study was to determine the functional response of the ladybird beetle Harmonia axyridis Pallas, 1773 (Coleoptera: Coccinellidae), which feeds on the bean aphid Aphis fabae Scopoli, 1763 (Hemiptera: Aphididae). Bean plants were cultivated for the study, and the predator beetle was provided with different numbers of prey (5, 10, 20, 40, and 80) during its 5 stages (4 larvae and adult stage). The experiments were conducted with 5 replicates. Petri dishes with a diameter of 14 cm were used for the experiments, and a specific number of second and third instar aphids (5, 10, 20, 20, and 80 individuals) were transferred onto bean leaves to serve as food for the predator. After 24 hours, the amount of prey consumed by the predator was counted and recorded. The experiments were conducted under conditions of 27±1°C temperature, 65±5% relative humidity, and long-day photoperiod (16:8). Statistical differences were found in the prey consumption of Harmonia axyridis among its different biological stages. It was observed that the predator consumed fewer prey during the first larval stage compared to the other stages, and this difference was statistically significant. When examined in terms of prey consumption, it was recorded that predators in the third and fourth larval stages consumed a larger number of aphids. The predator's consumption response showed a linear progression depending on the number of preys. The percentage of the relationship between these two variables was calculated using regression equations, and the regression coefficient was above 90% except for the first larval stage.

Anahtar Kelimeler

• Prey-predator relationships
• feeding
• biological control
• trophic interactions

Proje Numarası

Tübitak 2209-A

Aphis fabae Scopoli, 1763 (Hemiptera: Aphididae) ile Beslenen Harmonia axyridis Pallas, 1773 (Coleoptera: Coccinellidae)’in İşlevsel Tepkisi

Öz

Bu çalışmada yaprak biti Aphis fabae Scopoli, 1763 (Hemiptera: Aphididae) ile beslenen avcı böcek Harmonia axyridis Pallas, 1773 (Coleoptera: Coccinellidae)’in işlevsel tepkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışma için bakla bitkisi yetiştirilmiş, avcı böceğin 5 dönemine (4 larva ve ergin dönemi) 5 farklı sayıda av (5, 10, 20, 40 ve 80) besin olarak verilmiştir. Denemeler 5 tekerrürlü olacak şekilde yürütülmüş ve Denemelerde 14 cm çapında petri kapları kullanılmış ve bu kaplara avcı böceklerin beslenmesi amacıyla bakla yaprakları üzerine belli sayıda (5, 10, 20, 20 ve 80 adet) 2. ve 3. nimf döneminde olan yaprak biti aktarılmıştır. Bu aşamadan 24 saat geçtikten sonra avcı tükettiği av miktarı sayılıp kaydedilmiştir. Denemeler, 27±1°C sıcaklık ve %65±5 orantılı nem ve uzun gün aydınlatmalı (16:8) koşulların altında yürütülmüştür. Harmonia axyridis’in biyolojik dönemlerinde farklı sayılarda verilen besin tüketimleri arasında istatistik farklılıklar olduğu belirlenmiştir. Birinci larva döneminde avcının diğer dönemlere göre daha az sayıda av tükettiği ve bunun istatistiki olarak da önemli olduğu bulunmuştur. Av tüketimi açısından incelendiğinde 3. ve 4. larva döneminde bulunan avcıların daha fazla sayıda yaprak bitini tükettiği kaydedilmiştir. Av sayısına bağlı olarak avcının tüketim tepkisi doğrusal bir gelişme sergilemiştir. Bu iki karakter arasındaki ilişkinin yüzdesi regresyon denklemleri ile hesaplanmış olup, regresyon katsayısı 1. larva dönemi hariç %90’ın üzerinde olmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Av-avcı ilişkileri
• beslenme
• biyolojik mücadele
• trofik ilişkiler

Destekleyen Kurum

Tübitak 2209-A Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı

Proje Numarası

Tübitak 2209-A

Etik Beyan

Bu çalışmanın yazarları olarak herhangi bir etik kurul onay bilgileri beyanımız bulunmadığını bildiririz.

Teşekkür

Bu çalışma Tübitak 2209-A Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı tarafından desteklenmiştir. Hacer Çevik, Yükseköğretim Kurulu (YÖK) tarafından doktora öğrencilerine yönelik YÖK 100/2000 burs programı kapsamında desteklendi.

Kaynakça

1. Atlıhan, R., & Güldal, H. (2008). Prey density-dependent feeding activity and life table history of Scymnus subvillosus. Phytoparasitica, 37, 35-41.
2. Atlıhan, R., Kaydan, B., & Özgökçe, M.S. (2004). Feeding activity and life history characteristics of the generalist predator, Chrysoperla carnea (Neuroptera: Chrysopidae) at different prey densities. Journal of Pest Science, 77, 17-21.
3. Aysal, T. & Kıvan, M. (2014). Occurrence of an invasive alien species Harmonia axyridis (Pallas)(Coleoptera: Coccinellidae) in Turkey. Türkiye Entomoloji Bülteni, 4(3), 141-146.
4. Baş, F. H. (2023). Aphis fabae (Hemiptera: Aphididae) üzerinde Hippodamia variegata ve Adalia fasciatopunctata revelierei (Coleoptera: Coccinellidae)'nin demografik özellikleri, tüketim kapasiteleri ve salım oranlarının belirlenmesi. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 108s., Van
5. Baştuğ, G., & Kasap, İ. (2015). Çanakkale ili Coccinellidae (Coleoptera) familyası üzerine faunistik çalışmalar. Türkiye Biyolojik Mücadele Dergisi, 6(1), 41-50.
6. Batra, S. W. (1982). Biological control in agroecosystems. Science, 215(4529), 134-139.
7. Biranvand, M., Nedved, O., Tomaszewska, W., Al Ansi, A. N., Fekrat, L., Haghghadam, Z. M., Khormizi, M. Z., Noorinahad, S., Şenal, D., Shakarami, J., & Haelewaters, D. (2019). The genus Harmonia (Coleoptera, Coccinellidae) in the Middle East region. Acta Entomologica Musei Nationalis Pragae. 59, 163-170. Bukejs, A., & Telnov, D. (2015). The first record of the invasive lady beetle Harmonia axyridis (Pallas, 1773) (Coleoptera: Coccinellidae) in Turkey. Zoology and Ecology, 25(1), 59-62.
8. Crowder, D. W. & Jabbour, R. (2014). Relationships between biodiversity and biological control in agroecosystems: current status and future challenges. Biological Control, 75, 8-17.

9. Duzgunes, Z. & Toros, S. (1978). Studies on the aphid species infesting apple trees in the Ankara district and a short account of their life-history. Türkiye Bitki Koruma Dergisi, 2(3), 151-175.
10. Eastop, V. F. (1977). Worldwide importance of aphids as virus vectors. In Aphids as virus vectors. Academic Press, 3-62.
11. Farhadi, R., Allahyari, H., & Juliano, S. A. (2010). Functional response of larval and adult stages of Hippodamia variegata (Coleoptera: Coccinellidae) to different densities of Aphis fabae (Hemiptera: Aphididae). Environmental Entomology, 39(5), 1586-1592.
12. Feng, Y., Zhou, Z. X., An, M. R., Yu, X. L., & Liu, T. X. (2018). The effects of prey distribution and digestion on functional response of Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae). Biological Control, 124, 74-81.
13. Gao, G., Liu, S., Feng, L., Wang, Y., & Lu, Z. (2020). Effect of temperature on predation by Harmonia axyridis (Pall.) (Coleoptera: Coccinellidae) on the walnut aphids Chromaphis juglandicola Kalt. and Panaphis juglandis (Goeze). Egyptian Journal of Biological Pest Control, 30, 1-6.
14. Harris, K. F., & Maramorosch, K. (Eds.). (2014). Aphids as virus vectors. Elsevier.
15. Hodek, I. (2013). Biology of Coccinellidae. Springer Science & Business Media.
16. Holling C.S. (1959). Some characteristics of simple types of predation and parasitism. Canadian Entomology, 91, 385-398.
17. Holling, C.S. (1966). The functional response of invertebrate predators to prey density. The Memoirs of the Entomological Society of Canada, 98, 5-86.
18. Islam, Y., Shah, F. M., Güncan, A., DeLong, J. P., & Zhou, X. (2022). Functional response of Harmonia axyridis to the larvae of Spodoptera litura: the combined effect of temperatures and prey instars. Frontiers in Plant Science, 13, 849574.
19. Islam, Y., Shah, F. M., Rubing, X., Razaq, M., Yabo, M., Xihong, L., & Zhou, X. (2021). Functional response of Harmonia axyridis preying on Acyrthosiphon pisum nymphs: the effect of temperature. Scientific Reports, 11(1), 13565.
20. Jeschke, J.M., Kopp, M., Tollrian, R. (2002). Predator functional responses: discriminating between handling and digesting prey. Ecological Monographs, 72, 95-112.
21. Karataş, A., Karataş, A., Yavuz, N., Ülker, E. D., Koçak, Ö., & Akbaba, B. (2021). Insectum non grata: the harlequin ladybird, Harmonia axyridis (Pallas, 1773) (Coleoptera, Coccinellidae) in Turkey. Turkish Journal of Zoology, 45(3), 197-205.
22. Kaydan, B. & Yaşar, B. (1999). Avcı Böcek Scymnus apetzi (Mulsant) (Coleoptera: Coccinellidae)’nin Hyalopterus pruni (Geoffroy) (Hom.: Aphididae) Üzerindeki İşlevsel ve Sayısal Tepkileri ile Açlığa Dayanma Sürelerinin Saptanması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Bilimleri Dergisi, 9, 29-35.
23. Khattawi, S., Kayahan, A., & Karaca, İ. (2022). Functional and numerical response of Hippodamia variegata (Goeze) (Coleoptera: Coccinellidae) on Macrosiphum rosae (L.) (Hemiptera: Aphididae). International Journal of Agriculture Environment and Food Sciences, 6(2), 311-318. Koch, R. L., Venette, R. C., & Hutchison, W. D. (2006). Invasions by Harmonia axyridis (Pallas) (Coleoptera: Coccinellidae) in the western hemisphere: implications for South America. Neotropical Entomology, 35, 421-434.
24. Kök, Ş. (2019). Çanakkale ve Balıkesir illeri yaprakbiti (Hemiptera: Aphidoidea) faunası ile doğal düşmanlarının belirlenmesi ve kiraz siyah yaprakbiti, Myzus cerasi (Fabricius, 1775)'nin biyolojisi üzerine çalışmalar. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 274s, Çanakkale.
25. Lee, J.H. & Kang, T.J. (2004). Functional response of Harmonia axyridis (Pallas) (Coleoptera: Coccinellidae) to Aphis gossypii Glover (Hemiptera: Aphididae) in the laboratory. Biological Control, 31, 306-310.
26. Lester, P.J. & Harmsen, R. (2002). Functional and numerical responses do not always indicate the most effective predator for biological control: an analysis of two predators in a two-prey system. Journal of Applied Ecology, 39, 455-468.
27. Madadi, H., Mohajeri Parizi, E., Allahyari, H., & Enkegaard, A. (2011). Assessment of the biological control capability of Hippodamia variegata (Col.: Coccinellidae) using functional response experiments. Journal of Pest Science, 84, 447-455.
28. Moradi, M., Hassanpour, M., Fathi, S.A.A. & Golizadeh, A. (2020). Foraging behaviour of Scymnus syriacus (Coleoptera: Coccinellidae) provided with Aphis spiraecola and Aphis gossypii (Hemiptera: Aphididae) as prey: Functional response and prey preference. European Journal of Entomology, 117, 83-92.
29. Murdoch, W. W. & A. Oaten, (1975). Predation and population stability. Advances in Ecological Research, 9, 1-131.
30. Obrycki, J. J., Harwood, J. D., Kring, T. J., & O’Neil, R. J. (2009). Aphidophagy by Coccinellidae: application of biological control in agroecosystems. Biological Control, 51(2), 244-254.
31. Oğuzoğlu Ş. & Avcı M. (2019). Natural enemies of Cinara cedri Mimeur 1936 (Hemiptera: Aphididae) in cedar forests in Isparta regional forest directorate. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 19, 172-184.
32. Omkar, O. & Pervez, A. (2004). Functional and numerical responses of Propylea dissecta (Mulsant) (Coleoptera: Coccinellidae). Journal of Applied Entomology, 128, 140-146.
33. Öztemiz, S., & Yayla, Ş. (2018). Two new species of Harmonia (Coleoptera: Coccinellidae) from Düzce, Turkey. Munis Entomology & Zoology, 13(1), 318-322.
34. Patlar G., Oğuzoğlu Ş., Avcı M. & Şenol Ö. (2021). Aphid (Hemiptera: Aphididae) species in Burdur urban parks with three records for the fauna of Turkey, their host plants and predators. Turkish Journal of Entomology, 45, 381-397.
35. Sarmento, R. A., Pallini, A., Venzon, M., Souza, O. F. F. D., Molina-Rugama, A. J., & Oliveira, C. L. D. (2007). Functional response of the predator Eriopis connexa (Coleoptera: Coccinellidae) to different prey types. Brazilian Archives of Biology and Technology, 50, 121-126. Seko, T., & Miura, K. (2008). Functional response of the lady beetle Harmonia axyridis (Pallas) (Coleoptera: Coccinellidae) on the aphid Myzus persicae (Sulzer) (Homoptera: Aphididae). Applied Entomology and Zoology, 43(3), 341-345.
36. Tıftıkçı, P. (2017). Studies on Coccinellidae species identifi ed on sugar beet production areas in Yozgat province. Journal of Natural and Applied Sciences, 33, 79–90.
37. Toper Kaygın A. & Sobutay Kaptan U. (2017). Coccinellidae (Insecta: Coleoptera) species of Bartın province. Journal of Bartın Faculty of Forestry, 19, 227–236.
38. Tukey, J. W. (1949). Comparing individual means in the analysis of variance. Biometrics, 99-114.
39. Wu, P., Zhang, J., Haseeb, M., Yan, S., Kanga, L., & Zhang, R. (2018). Functional responses and intraspecific competition in the ladybird Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae) provided with Melanaphis sacchari (Homoptera: Aphididae) as prey. European Journal of Entomology, 115, 232-241.
40. Xue, Y., Bahlai, C. A., Frewin, A., Sears, M. K., Schaafsma, A. W., & Hallett, R. H. (2009). Predation by Coccinella septempunctata and Harmonia axyridis (coleoptera: Coccinellidae) on Aphis glycines (Homoptera: Aphididae). Environmental Entomology, 38(3), 708-714.
41. Yaşar, B., & Özger, Ş., (2005). Functional response of Oenopia conglobata (L.) (Coleoptera: Coccinellidae) on Hyalopterus pruni (Geoffroy) (Homoptera: Aphididae) in three different size arenas. Türkiye Entomoloji Dergisi, 29(2), 91-99.
42. Yoldaş, Z., Güncan, A., & Koçlu, T. (2011). Seasonal occurrence of aphids and their natural enemies in Satsuma mandarin orchards in Izmir, Turkey. Türkiye Entomoloji Dergisi, 35(1), 5974.
43. Yu, X. L., Tang, R., Xia, P. L., Wang, B., Feng, Y., & Liu, T. X. (2020). Effects of prey distribution and heterospecific interactions on the functional response of Harmonia axyridis and Aphidius gifuensis to Myzus persicae. Insects, 11(6), 325.