Khi một không nhất thiết là một con số đơn độc: động lực mở rộng ban đầu của Adelges tsugae trên thông Đông, Tsuga canadensis

Biological Invasions - Tập 15 - Trang 1925-1932 - 2013
Patrick C. Tobin1, Richard M. Turcotte2, Daniel A. Snider2
1Forest Service, United States Department of Agriculture, Northern Research Station, Morgantown, USA
2Forest Service, United States Department of Agriculture, State and Private Forestry, Northeastern Area, Morgantown, USA

Tóm tắt

Khả năng thiết lập thành công ở một khu vực mới có thể thay đổi đáng kể giữa các loài. Bên cạnh tầm quan trọng được công nhận rộng rãi của áp lực hạt giống trong việc thúc đẩy tỷ lệ thiết lập của các loài xâm lấn sinh học, chiến lược sinh học của một loài cũng có thể ảnh hưởng đến thành công trong việc thiết lập, chẳng hạn như mức độ mà các hiệu ứng Allee (phụ thuộc vào mật độ dương) và sự ngẫu nhiên môi trường và nhân khẩu học thể hiện. Chúng tôi đã định lượng thành công trong việc thiết lập của Adelges tsugae, một loài côn trùng ngoại lai hiện đang xâm lấn vào cây thông Bắc Mỹ. Chúng tôi đã tiêm nhiễm các cây chủ thông Đông với những mật độ khác nhau của loài côn trùng sinh sản vô tính này, từ 1 đến hơn 500 túi trứng progrediens. Số lượng sistens (thế hệ tiếp theo) đã định cư có mối tương quan tích cực với mật độ ban đầu. Tuy nhiên, điều thú vị hơn là chúng tôi đã ghi nhận sự thành công trong việc thiết lập từ các túi trứng progrediens được thả ra, và sự khởi đầu tiếp theo của thế hệ tiếp theo (sistens), ở khoảng 39% các cây chủ được tiêm nhiễm với 1 túi trứng. Quan sát rằng việc thiết lập thành công có thể được thực hiện bởi một túi trứng do một cá thể duy nhất sản xuất có những hệ quả quan trọng trong động lực xâm lấn và quản lý A. tsugae.

Từ khóa

#Adelges tsugae #thông Đông #xâm lấn sinh học #hiệu ứng Allee #động lực học xâm lấn

Tài liệu tham khảo

Allee WC (1938) The social life of animals. W.W. Norton and Company, Inc., New York, NY Beirne BP (1975) Biological control attempts by introductions against pest insects in the field in Canada. Can Entomol 107:225–236 Butin E, Preisser E, Elkinton J (2007) Factors affecting settlement rate of the hemlock woolly adelgid, Adelges tsugae, on eastern hemlock, Tsuga canadensis. Agric For Entomol 9:215–219 Courchamp F, Clutton-Brock T, Grenfell B (1999) Inverse density dependence and the Allee effect. Trends Ecol Evol 14:405–410 Courchamp F, Berec L, Gascoigne J (2008) Allee effects in ecology and conservation. Oxford University Press, Oxford Drake JA, Lodge DM (2006) Allee effects, propagule pressure and the probability of establishment: risk analysis for biological invasions. Biol Invasions 8:365–375 Evans AM, Gregoire TG (2007) A geographically variable model of hemlock woolly adelgid spread. Biol Invasions 9:369–382 Gascoigne JC, Lipcius RN (2004) Allee effects driven by predation. J Appl Ecol 41:801–810 Gascoigne J, Berec L, Gregory S, Courchamp F (2009) Dangerously few liaisons: a review of mate-finding Allee effects. Popul Ecol 51:355–372 Gómez S, Orians CM, Preisser EL (2012) Exotic herbivores on a shared native host: tissue quality after individual, simultaneous, and sequential attack. Oecologia 169:1015–1024 Gouger RJ (1971) Control of Adelges tsugae on hemlock in Pennsylvania. Scientific Tree Topics 3:1–9 Hastings A, Cuddington K, Davies KF, Dugaw CJ, Elmendorf S, Freestone A, Harrison S, Holland M, Lambrinos J, Malvadkar U, Melbourne B, Moore K, Taylor C, Thompson D (2005) The spatial spread of invasions: new developments in theory and evidence. Ecol Lett 8:91–101 Havill NP, Foottit RG (2007) Biology and evolution of Adelgidae. Annu Rev Entomol 52:325–349 Havill N, Montgomery M, Yu G, Shiyake S, Caccone A (2006) Mitochondrial DNA from hemlock woolly adelgid (Hemiptera: Adelgidae) suggests cryptic speciation and pinpoints the source of the introduction to eastern North America. Ann Entomol Soc Am 99:195–203 Havill N, Montgomery M, Keena M (2011) Hemlock woolly adelgid and its hemlock hosts: a global perspective. In: Onken B and Reardon R (eds) Implementation and status of biological control of the hemlock woolly adelgid. U.S. Forest Service, Publication FHTET-2011-04, Morgantown, WV, pp. 3–14 Hengeveld R (1989) Dynamics of biological invasions. Chapman and Hall, London Hopper KR, Roush RT (1993) Mate finding, dispersal, number released, and the success of biological control introductions. Ecol Entomol 18:321–331 Johnson DM, Liebhold AM, Tobin PC, Bjørnstad ON (2006) Allee effects and pulsed invasion of the gypsy moth. Nature 444:361–363 Lagalante A, Lewis N, Montgomery M, Shields K (2006) Temporal and spatial variation of terpenoids in eastern hemlock (Tsuga canadensis) in relation to feeding by Adelges tsugae. J Chem Ecol 32:2389–2403 Lande R (1993) Risks of population extinction from demographic and environmental stochasticity and random catastrophes. Am Nat 142:911–927 Lande R (1998) Demographic stochasticity and Allee effect on a scale with isotropic noise. Oikos 83:353–358 Leung B, Drake JM, Lodge DM (2004) Predicting invasions: propagule pressure and the gravity of Allee effects. Ecology 85:1651–1660 Liebhold AM, Bascompte J (2003) The Allee effect, stochastic dynamics and the eradication of alien species. Ecol Lett 6:133–140 Liebhold AM, Tobin PC (2008) Population ecology of insect invasions and their management. Annu Rev Entomol 53:387–408 Lockwood JL, Cassey P, Blackburn T (2005) The role of propagule pressure in explaining species invasions. Trends Ecol Evol 20:223–228 Lockwood JL, Hoopes M, Marchetti M (2007) Invasion ecology. Blackwell Publishing Ltd., Malden, MA Ludsin SA, Wolfe AD (2001) Biological invasion theory: Darwin’s contributions from The Origin of Species. Bioscience 51:780–789 McClure MS (1989) Evidence of a polymorphic life cycle in the hemlock woolly adelgid, Adelges tsugae (Homoptera: Adelgidae). Ann Entomol Soc Am 82:50–54 McClure MS (1990) Role of wind, birds, deer, and humans in the dispersal of hemlock woolly adelgid (Homoptera: Adelgidae). Environ Entomol 19:36–43 McClure MS (1991) Density dependent feedback and population cycles in Adelges tsugae (Homoptera: Adelgidae) on Tsuga canadensis. Environ Entomol 20:258–264 McClure MS (1992) Hemlock woolly adelgid. Am Nurseryman 175:82–89 McClure MS, Cheah AS-J (1999) Reshaping the ecology of invading populations of the hemlock woolly adelgid, Adelges tsugae (Homoptera: Adelgidae), in eastern North America. Biol Invasions 1:247–254 Miles PW (1990) Aphid salivary secretions and their involvement in plant toxicases. In: Cambell RK, Eikenbary RD (eds) Aphid–plant–genotype interactions. Elsevier, New York, pp 131–147 Morin RS, Liebhold AM, Luzader ER, Lister AJ, Gottschalk KW, Twardus DB (2005) Mapping host-species abundance of three major exotic forest pests. Research Paper NE-726, USDA Forest Service, Newtown Square, PA Neter J, Wasserman W, Kutner MH (1990) Applied linear statistical models, 3rd edn. Irwin, Inc., Burr Ridge, IL Onken B, Reardon R (2011) Implementation and status of biological control of the hemlock woolly adelgid. U.S. Forest Service, Publication FHTET-2011-04, Morgantown, WV Orwig DA, Foster DR, Mausel DL (2002) Landscape patterns of hemlock decline in New England due to the introduced hemlock woolly adelgid. J Biogeogr 29:1475–1487 Paradis A (2011) Population dynamics of hemlock woolly adelgid (Adelges tsugae) in New England. University of Massachusetts, Amherst, MA, p 114 Paradis A, Elkinton J, Hayhoe K, Buonaccorsi J (2008) Role of winter temperature and climate change on the survival and future range expansion of the hemlock woolly adelgid (Adelges tsugae) in eastern North America. Mitig Adapt Strat Glob Change 13:541–554 Raffa KF, Berryman AA (1983) The role of host plant resistance in the colonization behaviour and ecology of bark beetles. Ecol Monogr 53:27–49 R Development Core Team (2012) The R project for statistical computing http://www.r-project.org Shigesada N, Kawasaki K (1997) Biological invasions: theory and practice. Oxford University Press, New York, NY Simberloff D (2009) The role of propagule pressure in biological invasions. Annu Rev Ecol Evol Syst 40:81–102 Simberloff D, Gibbons L (2004) Now you see them, now you don’t! Population crashes of established introduced species. Biol Invasions 6:161–172 Skinner M, Parker BL, Gouli S, Ashikaga T (2003) Regional responses of hemlock woolly adelgid (Homoptera: Adelgidae) to low temperatures. Environ Entomol 32:523–528 Stadler B, Müller T, Orwig D, Cobb R (2005) Hemlock woolly adelgid in New England forests: canopy impacts transforming ecosystem processes and landscapes. Ecosystems 8:233–247 Stephens PA, Sutherland WJ, Freckleton RP (1999) What is the Allee effect? Oikos 87:185–190 Suarez AV, Holway DA, Case TJ (2001) Patterns of spread in biological invasions dominated by long-distance jump dispersal: insights from Argentine ants. Proc Natl Acad Sci USA 98:1095–1100 Tobin PC, Whitmire SL, Johnson DM, Bjørnstad ON, Liebhold AM (2007) Invasion speed is affected by geographic variation in the strength of Allee effects. Ecol Lett 10:36–43 Tobin PC, Berec L, Liebhold AM (2011) Exploiting Allee effects for managing biological invasions. Ecol Lett 14:615–624 Trotter RT III, Shields KS (2009) Variation in winter survival of the invasive hemlock woolly adelgid (Hemiptera: Adelgidae) across the eastern United States. Environ Entomol 38:577–587 Wallace MS, Hain FP (2000) Field surveys and evaluation of native and established predators of the hemlock woolly adelgid (Homoptera: Adelgidae) in the Southeastern United States. Environ Entomol 29:638–644 Wellborn G, Capps E (2012) Establishment of a new population by a single gravid colonist: implications for Hyalella biogeography and speciation. Evol Ecol. doi:10.1007/s10682-012-9579-x (in press) Williamson M, Fitter A (1996) The varying success of invaders. Ecology 77:1661–1666 Young RF, Shields KS, Berlyn GP (1995) Hemlock woolly adelgid (Homoptera: Adelgidae): stylet bundle insertion and feeding sites. Ann Entomol Soc Am 88:827–835