 |
Pest control potential of spiders (Araneae) in apple orchards systems and possibilities for their use in conservation biological control
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
112743 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Markó, Viktor |
| Title in Hungarian |
Pókok (Araneae) kártevő szabályozó képessége almaültetvényekben és felhasználásuk lehetőségei a megőrző biológiai védekezésben |
| Title in English |
Pest control potential of spiders (Araneae) in apple orchards systems and possibilities for their use in conservation biological control |
| Keywords in Hungarian |
pók, alma, kártevő, növényvédelem, megőrző biológiai védekezés |
| Keywords in English |
spider, apple, pest, pest management, conservation biological control |
| Discipline |
| Applied zoology, entomology (Council of Complex Environmental Sciences) | 91 % | | Environmental biology, ecotoxicology (Council of Complex Environmental Sciences) | 9 % | | Ortelius classification: Applied ecology |
|
| Panel |
Complex agricultural sciences |
| Department or equivalent |
Department of Etnomology (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences) |
| Participants |
Benyóné György, Zsuzsanna
Gyuris, Enikő
Horváth, Roland
Keresztes, Balázs
Markó, Gábor
Mezőfi, László
|
| Starting date |
2015-01-01 |
| Closing date |
2019-12-31 |
| Funding (in million HUF) |
25.635 |
| FTE (full time equivalent) |
7.55 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Az almatermesztésben három növényvédelmi technológiát alkalmaznak, melyek egy toxicitási gradienst rajzolnak ki, a kis peszticid felhasználású rendszerektől (biológiai termesztés), egészen a nagy mennyiségű és toxikus hatóanyagokat felhasználó rendszerekig (hagyományos növényvédelem).
Bár a pókok az almaültetvények legnagyobb egyedsűrűségben és fajgazdagságban előforduló ragadozó ízeltlábú csoportját képviselik, meglepően kevés vizsgálat foglalkozott szerepükkel az alma kártevők szabályozásában, felhasználásuk lehetőségeivel a biológiai védekezésben. A megőrző biológiai védekezés célja, hogy agrotechnikai beavatkozásokkal segítse a kártevők természetes ellenségeinek felszaporodását, ezen keresztül korlátozza a kártevők egyedszámát. A megőrző biológiai védekezés részeként, a természetes ellenségeket a mezőgazdasági területek kémiai zavarásának csökkentésével és alternatív táplálékforrások biztosításával is segíthetjük.
A peszticid kezelések pókokra kifejtett hatásait vizsgáló kutatások egybehangzó eredményei szerint az ültetvények peszticid terhelésnek növekedésével csökken a pók együttesek egyedsűrűsége és fajgazdagsága. Ugyanakkor a különböző pókfajok, guildek és életmenet típusok nagyon eltérően reagálhatnak a peszticid terhelésre (különösen kis és közepes toxicitás szintek esetén). Ezen különbségek általános mintázatát, azaz a pók együttesek általános mintázatát a peszticid terhelési gradiens mentén mindmáig csak kevesen vizsgálták. A természetes ellenségek viselkedésének megváltozása befolyásolhatja hatékonyságukat. Ennek ellenére nagyon keveset tudunk arról, hogy egyedi viselkedési tulajdonságaik hogyan változnak különböző gyümölcstermesztési technológiák esetén.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Pályázatunk célkitűzése, hogy almaültetvények peszticid terhelési gradiense mentén, leírjuk a pók együttesek általános mintázatát, továbbá, hogy jellemezzük, az ültetvényekben előforduló leggyakoribb vadász guildbe tartozó pókfajok egyéni viselkedését, táplálékát, és kártevő szabályozó képességét olyan almaültetvényekben, ahol különböző termesztéstechnológiát alkalmaznak. Végül, megvizsgáljuk, hogy kiegészítő táplálékforrások almaültetvényekbe történő kijuttatásával növelhetjük-e a pókok hatékonyságát a kártevő levéltetvek korlátozásában.
Ennek megfelelően tervünk az, hogy
- általános mintázatot keresve, az ültetvények peszticid terhelési gradiense mentén jellemezzük a lombkoronában kialakuló pók együtteseket, egyedsűrűségük, testméret összetételük, taxonómiai és guild szerkezetük, életmenet összetételük szempontjából. Továbbá megvizsgáljuk egy új megközelítés (akut toxicitási teszteken alapuló, IOBC toxicitási kategóriák összegzése) alkalmazásának lehetőségét az ismétlődő peszticid kezelések pókokra kifejtett hatásának vizsgálatában.
- összehasonlítsuk az ültetvényekben előforduló három leggyakoribb vadászpók (Cheiracanthium mildei, Philodromus aureolus és a Carrhotus xanthogramma) viselkedési szindrómáinak változását három különböző almaültetvény típusban.
- a fenti pókfajok, valamint a Clubiona spp. kártevő szabályozó képességét vizsgáljuk az emésztőrendszer tartalmának PCR-alapú elemzésével, valamint szabályos időközönként végzett vizuális felméréssel.
- vizsgáljuk a különböző pókfajok táplálék limitáltságát, szerepüket a levéltetvek korlátozásában és hogy kiegészítő táplálékforrások kijuttatásával javíthatjuk-e hatékonyságukat a levéltetvek korlátozásában.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Kutatási programunk a következő területeken szolgáltat új eredményeket:
• Növeli ismereteinket arról, hogy hogyan hatnak a peszticidek almaültetvények pók együtteseire.
• Egy új módszert tesztelünk, melynek segítségével elemezhető, hogy a peszticid kezelések hogyan hatnak a hasznos ízeltlábú együttesekre.
• Fontos adatokat szolgáltatunk azokról a tényezőkről (peszticidekkel szembeni érzékenység, guild és életmenet típusok, melyek a leginkább illeszkednek az ültetvények növényvédelméhez, bevándorlás, intraguild predáció, a zsákmány denzitásra adott numerikus válasz), melyek meghatározzák a pókok egyedszámának alakulását almaültetvényekben.
• Értékeljük, hogy a pókok viselkedési szindrómái hogyan változnak különböző termesztéstechnológiákat alkalmazó almaültetvényekben. Egyben megtesszük az első lépéseket annak érdekében, hogy meghatározzuk, hogy az egyedeknél jelentkező magatartásbeli különbségek hogyan befolyásolják a pók populációk kártevő szabályozó képességét.
• Meghatározzuk néhány almaültetvényekben gyakori (Magyarországon, de Eurázsia más régióiban, és részben Észak-Amerikában is gyakori), pókfaj természetes zsákmányállatainak összetételét, kártevő szabályozó képességüket, és hogy az alternatív zsákmány állatok egyedsűrűsége és összetétele, hogyan befolyásolják ezeket.
• Lombkoronalakó pókok (akaricidekkel történő) kizárásával értékeljük a pók együttesek szerepét a fontosabb almakártevők szabályozásában.
• Mesterséges táplálékforrások (szénhidrát és protein) kijuttatásán alapuló biológiai növényvédelmi eljárást fejlesztünk annak érdekében, hogy korlátozzuk a levéltetvek egyedszámát.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A hagyományos gyümölcstermesztési technológiák meghatározó eleme az ültetvények növényvédőszeres kezelése. A növényvédőszerek veszélyt jelenthetnek az emberre és a környezetre is. A természetes ellenségek sok kártevő ízeltlábú faj egyedszámát képesek szabályozni, ha a rájuk nézve mérgező növényvédőszerek nem pusztítják el őket, illetve ha az ültetvényekben időnként fellépő táplálékhiány nem csökkentheti életképességüket.
Bár a pókok az almaültetvények leggyakoribb ízeltlábú ragadozói, meglepően kevés vizsgálat foglalkozott szerepükkel az alma kártevők szabályozásában, felhasználásuk lehetőségeivel a biológiai védekezésben. A pókokat elsősorban a mezőgazdasági területek növényvédőszer terhelésének csökkentésével és alternatív táplálékforrások biztosításával is segíthetjük.
Pályázatunkban azt a célt tűztük ki, hogy meghatározzuk, hogy a gyümölcsültetvények különböző peszticid terhelése, hogyan hat azok pók együtteseire. Ennek megállapítására egy új módszert is értékelünk, amely laboratóriumi mérések alapján számszerűsíti, hogy az egymás után kijuttatott különböző növényvédőszer hatóanyagok milyen veszélyt jelenthetnek a hasznos rovarokra (és ehhez mérten vizsgálhatjuk, hogy a kockázatokból mennyi valósult meg szabadföldön). Vizsgáljuk továbbá, hogy különböző almatermesztési technológiák, hogyan hatnak egyes gyakori, vadászó (a növényen aktívan mozgó) pókfajok viselkedésére, elfogyasztott táplálékára és kártevő korlátozó képességére. Végül, de nem utolsó sorban, egy olyan biológiai növényvédelmi eljárást fejlesztünk, ami mesterséges táplálék (szénhidrát és protein) kijuttatásával segíti a pókokat és ezen keresztül csökkenti az almán károsító levéltetvek egyedszámát.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Conventional fruit production relies on the use of a high level of chemical inputs (e.g. pesticides) which may involve risks and hazards for humans and the environment. The pest management systems used in apple production represent a toxicity gradient from low (organic) to high pesticide input systems (conventional pest management).
Although spiders are the most abundant and species-rich group of predators in orchards, surprisingly few studies have examined their impact on pests and their potential in biological control in apple orchards. The goal of conservation biological control is to suppress the density of pest organisms through the use of agricultural management practices that favour natural enemies in agricultural systems. Reduction of chemical disturbance and provision of alternative food sources to natural enemies are among the most important methods to achieve this goal.
The studies investigating the effects of pesticide applications on orchard spider communities demonstrate that the orchards with low pesticide toxicity input support more abundant and species rich spider communities than those with high toxicity input. However, there are great differences between spider species, guilds and life-cycle types in their responses to pesticide exposure (especially at medium and low toxicity input levels) and the general pattern of these differences i.e. the general pattern of apple orchard spider communities along the pest management gradient has remained less studied. Changes in behaviour of natural enemies may affect their impact on pests. However, very little is known about the individual variation in their behavioural traits in different orchard systems.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The overall aim of the proposed project is to describe the general pattern of the spider communities along the pest management gradient in orchards. We also aim to characterise the individual behaviour, the diet and the pest control potential of the most abundant hunting spider species in orchards under different agricultural management. Last but not least, we aim to test whether supplementary food sources can enhance spiders and their potential to control aphid pests in apple orchards.
The aim of the proposed project is to
- describe the abundance, taxonomical, body size, guild, and life cycle composition of spider communities, thus trying to find a general pattern, along the gradient of pest management intensity in apple orchards. We also aim to test a new approach, using accumulated IOBC ratings based on acute toxicity tests, for characterising the overall effects of repeated chemical applications on spiders in apple orchards.
- compare behavioural syndromes of three most common hunting spider species in apple orchards in Hungary, [Cheiracanthium mildei L. Koch (Miturgidae), Philodromus aureolus (Clerck) (Philodromidae) and Carrhotus xanthogramma (Latreille) (Salticidae)], in three different apple orchard types
- test the pest control potential of the above mentioned arboreal spiders and Clubiona spp. (Clubionidae) using PCR-based gut content analyses and regular visual surveys
- study the food limitation of spiders in the first part of the growing season, their role in control of aphids and if provision of supplementary food sources can improve their performance in aphid control.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
This project is innovative in a number of key areas:
• Increase our understanding of the impact of pesticides on spider communities in apple orchards
• Test a new tool to analyse the effects of pesticide applications on natural enemy communities in orchards
• Provide important information to policymakers on the impacts of pesticides on the environment
• Provide important information on the factors (susceptibility to pesticides, guild and life-cycle types which are best fitted to orchard pest management, immigration, intra-guild predation, numerical response to prey) that explain the variations in the abundance of apple orchard spiders
• Evaluate how behavioural syndromes in spiders change along orchard management gradients. We will take the first steps towards the evaluation of the importance of individual behavioural variations in pest control potential of spider populations.
• Characterise the natural prey and pest control potential of spider species common in apple orchards in Hungary (but also in other regions of Eurasia and partly in North America), and how the differences in alternative prey abundance and composition affect them
• Evaluate the role of the arboreal spiders in control of pest in apple orchards by excluding them (using acaricides), from the canopy of apple trees
• Develop a biological control method using artificial food sprays of carbohydrates and proteins to enhance spiders and control apple aphids.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Conventional fruit production relies on the use of a high level of chemical inputs such as pesticides and fertilisers. These inputs may involve risks and hazards for humans and the environment. Natural enemies are able to control several arthropod pests, but they are susceptible to number of pesticides applied in orchards and shortage of resources may reduce their fitness, the time they spend in orchards, and their potential to control pests.
Although spiders are the most species-rich and most abundant group of predators in orchards, surprisingly few studies have examined their impact on pests and their potential in conservation biological control in apple orchards. The goal of conservation biological control is to suppress the density of pest organisms through the use of agricultural management practices that favour natural enemies in agricultural systems. Reduction of chemical disturbance and provision of alternative food sources to natural enemies are among the most important methods to achieve this goal.
The aim of the proposed project is to evaluate the effects of different pesticide regimes on the spider communities in orchards and to test a new approach to characterise the overall effects of repeated chemical applications on spiders. We also aim to characterise the individual behaviour, diet and pest control potential of the most common hunting (actively crawling) spider species in orchards under different agricultural management. Last but not least, we aim to develop a biological control method using artificial food sprays of carbohydrates and proteins to enhance spiders and control apple aphids.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
