Landscape processes play a fundamental role in pest population dynamics. In particular, natural and semi-natural habitats, despite delivering important ecosystem services, can also support insect pest populations by providing refuge during pesticide applications, suitable overwintering sites and availability of alternative host plants. Against this background, my PhD thesis aimed at investigating the relationship between the distribution and damage of Drosophila suzukii, an invasive polyphagous pest, and landscape processes at multiple spatial scales. D. suzukii recently invaded Europe causing considerable economic damage on several thin-skinned fruits. The management of this pest is particularly complex due to its high dispersal potential, mobility and polyphagy. In Chapter 2 and 3 we studied the influence of landscape complexity on D. suzukii distribution and crop damage. During the growing season, semi-natural habitats enhanced population density and damage in cherry orchards. In particular, orchards within forested-dominated landscape appeared to be more susceptible to D. suzukii attacks. In Chapter 4 we examined at large geographical scale the temporal dynamics and synchronization of D. suzukii activity along steep elevational gradients in Alpine environments. Due to the high dispersal potential and mobility, the insect revealed an extremely high synchronization of population fluctuations across different locations and elevations. In Chapter 5 we introduced a preliminary meta-analysis work to evaluate how a large number of insect pests respond to landscape composition. Consistently with previous findings on D. suzukii, we found a positive relationship between pest density and landscape complexity. Considering the emerging problems linked to the invasion of D. suzukii and other invasive generalist pests across several temperate countries, our work emphasized the need to incorporate landscape processes to understand the spatio-temporal dynamics of pest populations across complex landscapes.

La composizione del paesaggio svolge un ruolo fondamentale nel controllo delle dinamiche degli insetti. Gli habitat naturali e semi-naturali, nonostante siano fonte di importanti servizi ecosistemici, forniscono siti di svernamento ottimali nonché un'ampia gamma di piante ospiti per numerose specie dannose alle colture. In tal modo possono potenzialmente favorire un aumento delle densità di popolazione di queste specie, promuovendo la loro diffusione nel territorio. A questo proposito, il presente lavoro di tesi si propone di approfondire la relazione tra la distribuzione e il danno di una specie invasiva polifaga, Drosophila suzukii, e l'ambiente fisico circostante. D. suzukii è un insetto approdato di recente in Europa, provocando ingenti danni economici su diversi piccoli frutti di interesse commerciale. La gestione di questo carpofago è particolarmente complessa a causa del suo elevato potenziale dispersivo e della sua polifagia. Nei capitoli 2 e 3 si è studiato l'effetto della composizione del paesaggio sulla distribuzione di D. suzukii e sul danno provocato alle coltivazioni. Nel corso della stagione vegetativa, la marcata presenza di habitat semi-naturali ha fortemente influenzato la risposta del carpofago, con conseguente incremento della densità di popolazione. In particolare, i ceraseti situati in zone boschive sono risultati essere i più attaccati dall'insetto. Nel capitolo 4 è stato attuato un monitoraggio a grande scala geografica al fine di determinare le dinamiche temporali e la sincronizzazione dell'attività di D. suzukii lungo gradienti altitudinali in ambiente alpino. A causa dell'elevato potenziale di dispersione, la sincronizzazione dell’attività delle popolazioni dell'insetto è risultata essere estremamente elevata sia a grandi distanze che a quote molto diverse. Nel capitolo 5 è stato svolto un lavoro preliminare di meta-analisi atto a valutare la relazione tra gli insetti dannosi alle colture e la composizione del paesaggio. Coerentemente con quanto ottenuto dai precedenti studi su D. suzukii, si può osservare come un'alta presenza di habitat naturali e semi-naturali nel paesaggio comporti un aumento delle densità di popolazione di queste specie. Considerando i problemi emergenti legati al recente arrivo di D. suzukii ed altre specie invasive in zone temperate, questo lavoro sottolinea la necessità di approfondire lo studio dei potenziali effetti che la composizione paesaggistica può avere sulle dinamiche spazio-temporali delle popolazioni di insetti invasivi.

Spatio-temporal dynamics of Drosophila suzukii: A landscape perspective / Santoiemma, Giacomo. - (2017 Dec 31).

Spatio-temporal dynamics of Drosophila suzukii: A landscape perspective

Santoiemma, Giacomo
2017-12-31

Abstract

Landscape processes play a fundamental role in pest population dynamics. In particular, natural and semi-natural habitats, despite delivering important ecosystem services, can also support insect pest populations by providing refuge during pesticide applications, suitable overwintering sites and availability of alternative host plants. Against this background, my PhD thesis aimed at investigating the relationship between the distribution and damage of Drosophila suzukii, an invasive polyphagous pest, and landscape processes at multiple spatial scales. D. suzukii recently invaded Europe causing considerable economic damage on several thin-skinned fruits. The management of this pest is particularly complex due to its high dispersal potential, mobility and polyphagy. In Chapter 2 and 3 we studied the influence of landscape complexity on D. suzukii distribution and crop damage. During the growing season, semi-natural habitats enhanced population density and damage in cherry orchards. In particular, orchards within forested-dominated landscape appeared to be more susceptible to D. suzukii attacks. In Chapter 4 we examined at large geographical scale the temporal dynamics and synchronization of D. suzukii activity along steep elevational gradients in Alpine environments. Due to the high dispersal potential and mobility, the insect revealed an extremely high synchronization of population fluctuations across different locations and elevations. In Chapter 5 we introduced a preliminary meta-analysis work to evaluate how a large number of insect pests respond to landscape composition. Consistently with previous findings on D. suzukii, we found a positive relationship between pest density and landscape complexity. Considering the emerging problems linked to the invasion of D. suzukii and other invasive generalist pests across several temperate countries, our work emphasized the need to incorporate landscape processes to understand the spatio-temporal dynamics of pest populations across complex landscapes.
La composizione del paesaggio svolge un ruolo fondamentale nel controllo delle dinamiche degli insetti. Gli habitat naturali e semi-naturali, nonostante siano fonte di importanti servizi ecosistemici, forniscono siti di svernamento ottimali nonché un'ampia gamma di piante ospiti per numerose specie dannose alle colture. In tal modo possono potenzialmente favorire un aumento delle densità di popolazione di queste specie, promuovendo la loro diffusione nel territorio. A questo proposito, il presente lavoro di tesi si propone di approfondire la relazione tra la distribuzione e il danno di una specie invasiva polifaga, Drosophila suzukii, e l'ambiente fisico circostante. D. suzukii è un insetto approdato di recente in Europa, provocando ingenti danni economici su diversi piccoli frutti di interesse commerciale. La gestione di questo carpofago è particolarmente complessa a causa del suo elevato potenziale dispersivo e della sua polifagia. Nei capitoli 2 e 3 si è studiato l'effetto della composizione del paesaggio sulla distribuzione di D. suzukii e sul danno provocato alle coltivazioni. Nel corso della stagione vegetativa, la marcata presenza di habitat semi-naturali ha fortemente influenzato la risposta del carpofago, con conseguente incremento della densità di popolazione. In particolare, i ceraseti situati in zone boschive sono risultati essere i più attaccati dall'insetto. Nel capitolo 4 è stato attuato un monitoraggio a grande scala geografica al fine di determinare le dinamiche temporali e la sincronizzazione dell'attività di D. suzukii lungo gradienti altitudinali in ambiente alpino. A causa dell'elevato potenziale di dispersione, la sincronizzazione dell’attività delle popolazioni dell'insetto è risultata essere estremamente elevata sia a grandi distanze che a quote molto diverse. Nel capitolo 5 è stato svolto un lavoro preliminare di meta-analisi atto a valutare la relazione tra gli insetti dannosi alle colture e la composizione del paesaggio. Coerentemente con quanto ottenuto dai precedenti studi su D. suzukii, si può osservare come un'alta presenza di habitat naturali e semi-naturali nel paesaggio comporti un aumento delle densità di popolazione di queste specie. Considerando i problemi emergenti legati al recente arrivo di D. suzukii ed altre specie invasive in zone temperate, questo lavoro sottolinea la necessità di approfondire lo studio dei potenziali effetti che la composizione paesaggistica può avere sulle dinamiche spazio-temporali delle popolazioni di insetti invasivi.
Drosophila suzuki; elevational gradients; forest; landscape; crop pests.
Spatio-temporal dynamics of Drosophila suzukii: A landscape perspective / Santoiemma, Giacomo. - (2017 Dec 31).
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/11577/3421829
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