UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PISA
DIPARTIMENTO DI SCIENZE AGRARIE, ALIMENTARI E
AGRO-AMBIENTALI
Corso di Laurea in Produzioni Agroalimentari e Gestione degli
Agroecosistemi
TESI DI LAUREA
Prey choice in Harmonia axyridis (Pallas), coccinellide di
interesse nel controllo biologico
RELATORI: CANDIDATO: Prof. Angelo Canale Timothy Ceragioli Dott. Giovanni Benelli
CORRELATORE: Prof. Antoni Belcari
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Indice
1. Introduzione e obbiettivi della tesi ... 3
2. Coleoptera ... 6
2.1 Coccinellidae: descrizione ... 7
2.1.1 Habitat ... 8
2.1.2 Localizzazione delle prede ... 8
2.1.3 Alimentazione ... 8
2.1.4 Cannibalismo e intraguild predation... 9
2.1.5 Il ruolo degli alcaloidi come difesa chimica ... 10
2.1.6 Coccinellidi e lotta biologica ... 11
2.2 Sottofamiglia Scymninae ... 12
2.2.1 Scymnus apetzi Mulsant ... 12
2.3 Sottofamiglia Coccinellinae ... 12
2.3.1 Harmonia axyridis (Pallas) ... 13
3. Lepidoptera ... 18
3.1 Famiglia Tortricidae ... 20
3.1.1 Lobesia botrana (Den. e Schiff.) ... 20
4. Hemiptera ... 24
4.1 Superfamiglia Aphidoidea ... 26
4.2 Aphididae ... 27
4.2.1 Aphis craccivora Koch ... 27
5. Materiali e metodi ... 30
5.1 Allevamento di Aphis craccivora (Koch) ... 30
5.2 Allevamento di Harmonia axyridis (Pallas) e Scymnus apetzi Mulsant ... 30
5.3 Allevamento di Lobesia botrana (Denis & Schiffermuller) ... 30
2 5.5 Analisi statistica ... 32 6. Risultati ... 35 6.1. Prey choice ... 35 6.2 Predaction time ... 36 7. Discussione ... 39
7.1 Prey choice nelle larve ... 39
7.2 Prey choice in adulti ... 42
7.3 Time choice ... 45
8. Conclusioni ... 46
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1. Introduzione e obbiettivi della tesi
L’evolversi dell’agricoltura ha portato ad una sempre maggior semplificazione, ad opera dell’uomo, degli agroecosistemi, causando sconvolgimenti negli equilibri preesistenti (Ferrari et al., 2000). Questo fatto, insieme alla pressante esigenza, dell’agricoltura moderna, di ridurre al massimo le perdite di produzione, che possono superare in alcuni casi il 30-40%, ha reso necessario l’uso di mezzi di difesa, giustificando l’elevato utilizzo, nel dopoguerra, di trattamenti chimici (Viggiani, 1994). Negli ultimi anni, però, si sono comprese meglio le problematiche (ambientali e igienico-sanitarie) legate all’eccessivo utilizzo di questi mezzi e si è iniziato sempre di più a ricorrere a mezzi alternativi come la lotta biologica (Viggiani, 1994).
La lotta biologica è una tecnica che permette di sfruttare a proprio vantaggio le interazioni trofiche fra vari organismi viventi. Questa tecnica veniva già praticata in modo empirico e quasi casuale fin dall’antichità, ma ha avuto una rapida evoluzione dalla seconda metà dell’800 grazie all’aumento di conoscenze biologiche ed etologiche degli insetti e, dopo una flessione nel dopoguerra (dovuta allo sviluppo di mezzi di lotta chimici) (Celli, 1985), è tornata in auge negli ultimi anni (Viggiani, 1994). Gli scopi della lotta biologica sono quelli di “produrre senza inquinare, e di armonizzare agricoltura e conservazione del territorio, facendo convivere il campo, il parco e la città” (Celli, 1985). La lotta biologica ha come scopo, non l’eliminazione delle specie fitofaghe, ma un loro contenimento sotto la soglia di danno economico (Celli, 1985). Tali interventi possono essere effettuati, mediante tecniche di lotta biologica classica o tramite l’impiego di biotecnologie (Tremblay, 2003).
La lotta biologica classica può essere condotta mediante la conservazione o l’aumento delle popolazioni di insetti entomofagi autoctoni oppure mediante l’inserimento di specie aliene (De Bach, 1964). Quest’ultimo metodo ha portato alla ricerca di organismi sempre più voraci da introdurre in un nuovo ecosistema per poter far fronte ai fitofagi.
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I coccinellidi hanno da sempre avuto una notevole importanza nella lotta biologica (Obrycki e King, 1998), sono stati, infatti, usati fin dagli albori di questa tecnica e in molti casi sono stati, introdotti in ambienti diversi da quelli di origine (Celli, 1985).
Tra gli insetti di questa famiglia, spicca Harmonia axyridis (Pallas) (Coleoptera: Coccinellidae) un coccinellide asiatico di dimensioni notevoli che grazie alla sua elevata voracità e alla sua scarsa selettività è entrato nei programmi di lotta biologica di molte aziende (Koch, 2003). Il suo utilizzo ha però mostrato delle problematiche, legate alla sua eccessiva voracità e alla sua scarsa selettività. Si sono, infatti, osservarti danni nell’equilibrio degli ecosistemi dovuti alla riduzione della biodiversità fra gli entomofagi (Pell et al., 2008). Questo fenomeno è legato in parte proprio ad una azione diretta di predazione ai danni di questi, cioè ad una “intraguild predaction” (IGP) (Pell et. al., 2008). La predisposizione a questo comportamento è comune in molti coccinellidi, ma in particolar modo in H.
axyridis, che ha sempre mostrato una maggior capacità predatoria e una maggior
efficienza difesa rispetto ad altre specie della stessa famiglia (Raak-van den Berg
et al., 2012).
La frequenza dell’intraguild predation, in questa specie, è stata spesso, messa in confronto con la tendenza al cannibalismo, altro comportamento tipico in questa specie (e in molti altri coccinellidi) (Osawa, 1989). Questo fenomeno comporta notevoli vantaggi per la specie, garantendone lo sviluppo anche in assenza di prede di qualità (Snyder et al., 2000), ma è anche un utile mezzo di autocontrollo della diffusione della specie (Koch, 2003).
Questa specie, si è inoltre ambientata in molti habitat, e si è stabilita con molta facilità all’interno di vigneti, soprattutto nel periodo che va da agosto ad ottobre. Questo, probabilmente, è legato ad una ricerca di cibo dovuta ad una riduzione di prede nelle colture dove il predatore viene solitamente introdotto (Galvan et
al., 2009).
Lo scopo di questa tesi è quello di osservare la prima scelta della preda nella specie H. axyridis tra la preda tipica, cioè l’afide e una preda inusuale. Si è osservato quindi il comportamento dell’insetto messo di fronte alla scelta fra l’insetto su cui vive e su cui viene normalmente allevato cioè Aphis craccivora
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Koch (Hemiptera: Aphididae) e la scelta di una larva no target. Durante l’esperimento sono state testate tre prede diverse: Lobesia botrana (Denis & Schiffermϋller) (Lepidoptera: Tortricidae), un fitofago tipico dei vigneti raramente considerato come preda di H. axyridis, Scymnus apetzi Mulsant, un piccolo coleottero coccinellide predatore indigeno delle nostre zone, e la stessa H.
axyridis. Per la valutazione della prey choice si è misurata A) la prima scelta e B)
il tempo impiegato dall’insetto per fare questa scelta. La prey choice è stata osservata sia per la forma giovanile di H. axyridis che per quella adulta, in modo da verificare la presenza di differenze tra la scelta delle prede nei due stadi.
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2. Coleoptera
L’ordine Coleoptera comprende circa 350000 specie conosciute (Masutti e Zangheri, 2001) ed è il più numeroso tra gli ordini degli insetti. L’ordine è caratterizzato da notevoli differenze di dimensione, forme e colori dei suoi appartenenti che, però, condividono la presenza di ali anteriori sclerificate, dette elitre. Queste sono un’efficace strumento di difesa e hanno permesso la larga diffusione di questi insetti. Le ali posteriori sono, invece, membranacee e permettono ai coleotteri di volare. Non sempre queste ali sono presenti, in questi casi le elitre sono saldate a formate uno “scudo” protettivo.
Il capo dei coleotteri è una capsula fortemente chitinizzata. Le antenne sono generalmente composte da massimo 11 articoli, la loro forma varia considerevolmente tra le diverse famiglie. L’apparato boccale è di tipo masticatore, il loro regime alimentare è molto vario, esistono infatti specie fitofaghe, coprofaghe, zoofaghe e saprofaghe (Masutti e Zangheri, 2001). Le zampe mostrano un’elevata variabilità a seconda delle caratteristiche ecologiche dei Coleoptera, si possono trovare adattamenti per scavare, nuotare e camminare.
Le uova dei Coleoptera sono generalmente ovoidali e senza ornamenti, il numero di uova dipende dalla specie e può variare da una dozzina fino a diverse migliaia. Le uova normalmente vengono deposte nei pressi delle fonti di cibo. Le larve presentano un capo ben sviluppato, con mandibole sviluppate simili a quelle dell’adulto. Sono generalmente dotate di zampe toraciche, ma in alcune specie sono apode. Le larve dei coleotteri possono essere campodeiformi, melolontoide, platiforme, o vermiforme (Tremblay, 2000). Le pupe possono essere evoiche, emioiche o anoiche, quasi sempre exarate (Masutti e Zangheri, 2001).
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I coleotteri europei appartengono a quattro sottordini: Adephaga, Polyphaga, Archostemmata e Myxophaga. Quasi tutte le specie presenti appartengono ai sottordini Adephaga e Polyphaga.
Il sottordine Adephaga comprende soprattutto specie carnivore. Le larve di queste coleotteri sono campodeiformi e generalmente predatrici. Di questo sottordine fa parte la superfamiglia Caraboidea. (Masutti e Zangheri, 2001) Il sottordine Polyphaga, comprende specie con caratteristiche molto diverse fra loro, sia per quel che riguarda il regime nutrizionale che la morfologia. Le larve di queste insetti generalmente sono oligopode o apode e hanno gli aspetti più disparati (Masutti e Zangheri, 2001).
Il sottordine Archostemmata conta in Italia un’unica specie, Crowsoniella relicta Pace (Coleoptera: Crowsoniellidae).
Il sottordine Myxophaga è rappresenta in Italia da poche specie cioè:
Hydroscapha granulum (Motschulsky), (Coleoptera: Hydroscaphidae), Sphaerius acaroides Walt (Coleoptera: Sphaeriusidae), Sphaerius spississimus Lesne
(presente però nella sola Sardegna) e Sphaerius hispanicus Matthews (la cui presenza in Italia è però dubbia) (http://www.fauna-eu.org/).
2.1 Coccinellidae: descrizione
Al sottordine Polyphaga appartiene la superfamiglia Cucujoidea di cui fa parte la famigilia Coccinellidae. Questa famiglia racchiude specie circa 360 generi e più di 6000 specie (Vandenberg, 2002) di piccole dimensioni di forma ovale, convessa al dorso, o emisferica, di livree dai colori vivaci e con regolari maculature. Il capo è piccolo, infossato nel protorace e fornito di antenne corte e a forma di clava. Le larve sono allungate e variopinte e sono irte di setole, peli e tubercoli (Masutti e Zangheri, 2001).
Per la famiglia Coccinellidae sono state proposte diverse suddivisioni in sottofamiglie secondo vari parametri. Redtenbacher (1844) propose una suddivisione della famiglia in due gruppi: uno di coccinellidi fitofagi e uno di predatori di afidi. Mulsant (1846, 1850) invece suddivise la famiglia in specie pubescenti e specie villose Sasaji (1968), basandosi su caratteristiche
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morfologiche di larve e di adulti ha suddiviso la famiglia in sei sottofamiglie: Sticholotidinae, Coccidulinae, Scymninae, Chilocorinae, Coccinillinae, e Epilachninae. In un secondo momento, Kovar (1996) ha aggiunto la sottofamiglia delle Ortaliinae.
2.1.1 Habitat
I Coccinellidi, grazie alle loro capacità di adattamento, sono presenti in quasi tutti gli ecosistemi (Williams et al., 1996). La loro attività predatoria li porta spesso a cambiare habitat a seconda della stagione (Evans 2003). La scelta dell’habitat dipende da diversi fattori quali l’abbondanza di cibo, l’esposizione solare e il tipo di copertura vegetale (Honek, 1985), generalmente sono favoriti prati con vegetazione spontanea (arbusti e cespugli) (Leather et al.,1999).
2.1.2 Localizzazione delle prede
La localizzazione della preda negli adulti avviene mediante stimoli chimici (Obata 1986), che possono essere prodotti direttamente dalla preda o dalla pianta infestata dal fitofago (Obata, 1997, Ninkovic et al., 2001). Le larve, invece, si affidano molto a stimoli tattili, la localizzazione della preda avviene grazie a “esplorazioni” casuali della superficie infestata (Ferran e Deconchat 1992), lo studio di Jamal e Brown (2001) su Hippodamia convergens Guérin-Méneville (Coleoptera: Coccinellidae) dimostra però una certa l’importanza degli stimoli chimici anche negli stadi larvali. Un aiuto importante alla localizzazione delle prede da parte delle larve è dato dalla scelta del luogo di deposizione da parte delle femmine adulte (Evans, 2003), queste, infatti sono solite deporre uova nelle immediate vicinanze delle fonti di cibo (Evans e Dixon, 1986, Frazer e Gill, 1981).
2.1.3 Alimentazione
I coccinellidi sono quasi tutti zoofagi, ma esistono anche molte specie fitofaghe, come i membri della sottofamiglia Epilachninae (Giorgi et al., 2009), e specie micofaghe. Le prede preferite dai coccinellidi appartengo agli Hemiptera, in particolar modo agli Omotteri sternorrinchi (Hodek e Honek, 2009) ma possono
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predare anche altri insetti, o artropodi come acari o crostacei (Majerus et al., 2007). Le specie più primitive, sono quelle coccidifaghe, e solo un in un secondo momento sono apparse specie afidifaghe o con preferenze diverse (Giorgi et al., 2009). L’allotrofia, cioè il passaggio a regimi trofici alternativi in condizioni sfavorevoli è molto comune in questa famiglia, questo lo porta spesso a nutrirsi anche di polline o altro materiale vegetale (Lundgren, 2009). Questi alimenti però non sempre permettono un completo sviluppo pre-immaginale dell’individuo e vengono utilizzati solo per la sopravvivenza. In generale, si posso classificare gli alimenti dei coccinellidi in quattro categorie diverse (Hodek, 1973):
prede essenziali, che permettono un completo sviluppo pre-immaginale e promuovono la maturazione delle uova.
prede accettate ma non adeguate, che non consentono un adeguato sviluppo pre-immaginale e la maturazione delle prede ma garantiscono la sopravvivenza dell’individuo.
prede rifiutate, prede che vengono rifiutate in seguito ad un tentativo di predazione, perché considerati disgustosi.
prede tossiche, portano alla morte gli individui che le hanno ingerite.
2.1.4 Cannibalismo e intraguild predation
Il cannibalismo è praticato da molte specie animali, incluse molte specie di coccinellidi (Fox, 1975). In natura, il cannibalismo è un comportamento che può avere molti vantaggi evolutivi legati alla possibilità di procurarsi cibo e alla riduzione di competizione per le riserve (Polis, 1981). Il cannibalismo può essere di due tipi: fraterno o meno (Fox, 1975; Hamilton, 1964).
Negli insetti, tra cui i coccinellidi, è molto diffuso il cannibalismo delle uova (Joseph et al., 1999). Anche in questo caso si può parlare di cannibalismo fraterno o meno. Il cannibalismo fraterno di uova è effettuato da larve, proveniente di uova schiuse precocemente, ai danni di uova della stessa covata non ancora schiuse (Honek e Evans 2012), alcune uova, però, non sono feconde e vengono deposte dalla madre come fonte di cibo per le prime fasi. In alcune, specie, come H. axyridis e Adalia bipunctata (L.), la femmina depone,
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volontariamente, alcune uova non feconde, per essere utilizzate come fonte energetica d’emergenza, dalle larve o dalla femmina stessa, questo comportamento, non è comunemente considerato come cannibalismo (Santi e Maini, 2007) Nelle prime età questo porta notevoli vantaggi individuali in quanto permette un iniziale sviluppo della larva che poi crescendo aumenterà la propria capacità di procurarsi cibo (Kawai, 1978). Nei coccinellidi, il cannibalismo, è molto diffuso (Dixon, 1959; Osawa 1989) e può avvenire a danni di uova (feconde o meno (Osawa, 1992)), larve e pupe (Argarwala e Dixon, 1992). Il cannibalismo nei confronti delle uova ha però maggiori possibilità di successo rispetto a quello nei confronti delle larve (Yasuda et al., 2001; Hodek e Evans, 2012).
Un altro fenomeno comune nei coccinellidi è la intraguild predation (IGP) per cui una specie si nutre della specie contro cui compete nella predazione di un fitofago (Pell et al., 2008). Questo è un grande vantaggio perché, la specie, non solo ottiene nutrimento ma di fatto riduce pure la competizione. L’IGP può essere simmetrica, se entrambi i soggetti si predano fra loro, o asimmetrica, nel caso in cui solo uno dei due predi l’altro (Polis et al., 1989). Lo studio della simmetria dell’IGP è molto importante quando si devono introdurre nuove specie aliene all’interno di ecosistema. I fattori che influenzano questa simmetria sono generalmente legati alla differenza di dimensione fra le due specie, alla mobilità e ad un eventuale differenza di fra i due soggetti (Lucas et. al., 1998).
Entrambi questi comportamenti, intraguild predation e cannibalismo, dipendono dall’abbondanza delle fonti di cibo (Takahashi, 1989) anche se in alcune specie, come H. axyridis, si è notato che il cannibalismo fraterno non è influenzato da questo fattore (Osawa, 1989). Inoltre in presenza di due specie non-target, una cospecifica e una no, il coccinellide tende a preferire la specie non cospecifica (Agarwala e Dixon, 1998), anche se nel caso della predazione delle uova si può avere una tendenza opposta a causa della presenza di deterrenti chimici nelle altre specie (Agarwala e Dixon, 1992).
2.1.5 Il ruolo degli alcaloidi come difesa chimica
I coccinellidi raramente vengono usati come risorsa alimentare da altri organismi (King e Meinwald, 1996). Questo è dovuto, anche alla presenza in questi insetti,
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di composti chimici che conferiscono loro una particolare colorazione (Bezzeridis
et al., 2007) e un particolare “odore di tipo aposematico” (King e Meinwald, 1996).
Questi composti chimici sono noti sotto il nome di alcaloidi e possono essere sintetizzati dall’insetto o assimilati mediante alimentazione (King e Meinwald, 1996). La concentrazione e il tipo di questi composti varia all’interno delle varie specie (King e Meinwald, 1996).
I principali alcaloidi sintetizzati in queste specie appartengono al gruppo degli azafenaleni (comprendente tra l’altro le coccinelline, le precoccinelline, le convergine e le propileine), delle harmonine, delle pirrolidine (e di altre ammine aromatiche) e delle azmacrilidi oltre che l’azabiciclononano, e alcuni alcaloidi dimerici (King e Meinwald, 1996). Tra i composti di origine esogena si possono nominare le pirrolizidine che vengono assimilate, ad esempio da C.
septempunctata, attraverso il consumo di Aphis jacobaeae Schrank (Hemiptera:
Aphididae) che a sua volta ha accumulato nutrendosi di altre piante come
Jacobea vulgaris Gaertner (Asterales: Asteraceae) (Witte et al., 1990).
Questi comporti hanno un ruolo importante anche nei fenomeni di IGP, i quanto la loro presenza e la loro tossicità varia nelle diverse specie e nei vari stadi (Kajita
et al., 2010).
2.1.6 Coccinellidi e lotta biologica
Grazie alla loro attività predatoria, alla loro voracità e alla loro capacità di adattamento, i Coccinellidi sono da sempre utilizzati come strumento di lotta biologica. I primi utilizzi di un coccinellide predatore come mezzo per debellare un fitofago risalgono al 1888 quando furono introdotti in California individui della specie Rodolia cardinalis (Mulsant) (Coleoptera: Coccinellidae) per debellare l’infestazione di Icerya purchasi Maskell (Homoptera: Margorodidae) (Celli, 1985). Ad oggi circa il 99% delle specie di Coccinellidi sono considerati utili nella lotta ai fitofagi (Iperti, 1999). Questo ha portato spesso all’introduzione di specie esotiche all’interno di un ecosistema alterandone l’equilibro e portano pericoli per la biodiversità (Wilcove et al., 1989). Il pericolo per la biodiversità è dovuto a fenomeni di predazione interspecifica.
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2.2 Sottofamiglia Scymninae
Gli Scymninae sono coleotteri di piccole dimensioni che raramente raggiungono
i 3 mm di lunghezza (Gorreau, 1947). Hanno forma ovale, convessa, subermisferica, un dorso pubescente (Viggiani, 1994). Le antenne solitamente sono di piccole dimensioni (Viggiani, 1994) e negli adulti di sesso femminile sono solitamente più lunghe (Gorreau, 1947). Solitamente gli appartenenti a questa sottofamiglia sono afidifaghi ma esistono anche specie coccidifaghe (Hodek, 1973). Le larve degli Scymninae sono caratterizzate da un corpo ricoperto da cera, che offre un’ottima difesa dalle formiche ma non è risulta efficiente contro molte specie di coccinellidi (Vӧlkl e Volhand, 1996).
2.2.1 Scymnus apetzi (Mulsant)
Scymnus apetzi è un Coccinellide di dimensioni ridotte, infatti non raggiunge i 2-3 mm di lunghezza. Il corpo è ovale, largo e convesso, ricoperto da una pubescenza di colore grigio (Gorreau, 1947). Il maschio adulto ha un capo rosso con la parte posteriore nera. Il pronoto è nero come anche le elitre. Su ciascuna delle elitre è presente una macchia gialla o rossa irregolarmente tondeggiante o ovale. La femmina differisce, morfologicamente, dal maschio per le dimensioni maggiori, per il capo di colore nero (quello del maschio è giallo) e per la colorazione gialla del labbro (Canepari, 1983). L’uovo ha dimensioni di 0,6 mm. Le larve sono di dimensioni inferiori ai 2 mm, e negli ultimi stadi di maturazione larvale sono caratterizzati da una copertura cerosa di colore bianco. Sono presenti 4 età larvali (Gorreau, 1947). La pupa ha una colorazione arancione scuro, tendente al marrone. S. apetzi è un insetto multivoltino e compie 3-4 generazioni l’anno (Gorreau, 1947).
S. apetzi è la specie di Scymninae più comune in Italia (Canepari et al., 2011).
È una specie molto diffusa nell’Europa mediterranea, e in quella centrale nonché nell’Asia occidentale.
2.3 Sottofamiglia Coccinellinae
Comprende specie di medie e grandi dimensioni (superiori ad 1 cm), con il dorso glabro, antenne costituite da 11 articoli, mandibole con la regione dentale bifida
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o multidentata e con un dente basale, il clipeo normale e i tarsi criptotetrameti (Viggiani, 1994).
Fanno parte di questa sottofamiglia numerose specie di interesse nel campo della lotta biologica. Questi insetti sono prevalentemente predatori di afidi, anche se alcune prediligono psille, aleurodidi, ditteri o imenotteri. Tutte le specie manifestano istinto cannibalistico (Viggiani, 1994).
2.3.1 Harmonia axyridis (Pallas)
H. axyridis è un coleottero coccinellide di origine asiatica (Kuznetsov, 1997). È caratterizzata dall’esistenza di diverse forme cromatiche (Koch, 2003) ed è nota per la sua elevata voracità e per l’elevata polifagia (Koch, 2003). Viene segnalata, infatti, come predatrice di afidi (Koch, 2003) e cocciniglie (McClure, 1986) ma può predare anche alcune specie di Psyllidae (Michaud, 2002) di lepidotteri (Lanzoni
et al., 2004) ed in alcune occasione si può nutrire anche di polline e nettare
(Berkvens et al., 2008). Il cannibalismo è un comportamento comune in questa specie (Osawa, 1989).
H. axyridis è un insetto olometabolo il cui ciclo, è paragonabile a quello di altri
coccinellidi afidifagi (Koch, 2003) ed è composto da un uovo, quattro età larvali, uno stadio pupale e uno da adulto (Hodek, 1973). Generalmente è considerato un insetto bivoltino (Koch e Hutchison, 2003) ma sono stati osservati, in Grecia, casi di quattro cicli in un anno (Katsoyamos et al., 1997). L’adulto è lungo 4,9-8,2 mm e largo 4,0-6,6 mm, il capo può avere diverse colorazioni: nero, giallo o nero con macchie gialle. Anche la colorazione delle elitre è molto variabile e può andare dal giallo all’arancione o al rosso con un numero di macchie nere che va da zero a venti (Bezzerides et al., 2007), oppure nero con macchie rosse (Korschefsky, 1932). Le uova sono di forma ovale di lunghezza 1,2 mm e appena deposte sono di colore giallo per poi virare verso il grigio (Sebaey e El-Garantiry, 1999). La colorazione può dipendere da fattori genetici (Komai, 1956), ma può essere determinato anche dalla dieta larvale (Grill e Moore,1998) e dalla temperatura di esposizione delle pupe (Sakai et al., 1974). La larva, di forma allungata e appiattita, è di colore nero con chiazze giallo-arancio che si estendono sui lobi dorsolaterali dei segmenti da 1 a 5. La larva è ricoperta di tubercoli e spine (Adriaens et al., 2003).
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“Host location” e selezione della preda
Come in altri coccinellidi la capacità di localizzare le prede nelle fasi giovanili di
H. axyridis sembrerebbe essere legata ai soli stimoli tattili (Obata, 1997) anche
se alcuni studi dimostrano l’importanza di stimoli visivi, legati alla presenza o meno di fonti luminose (Harmon et al., 1998). Negli adulti stimoli olfattivi e visivi hanno un’importanza maggiore (Obata, 1997). Gli adulti, infatti, risultano essere stimolati dalle foglie verdi e dall’odore degli afidi (Obata, 1997). Warren (2000) ha dimostrato che gli adulti risultano più attratti dal colore giallo che da quello verde. Han e Chen (2000, 2002) hanno verificato l’importanza dei prodotti volatili prodotti da afidi o da germogli di te, infestati. L’importanza di allomoni prodotti dalla pianta infestata da afidi è stata confermata da Alhmedi et al. (2010). I parametri legati alla scelta della preda sono diversi: specie della preda, dimensione, qualità della preda, densità di individui e mobilità della preda (Provost et al., 2006). Quest’ultimo parametro include sia la capacità di difendersi che quella di fuggire. La selezione della preda dipende inoltre dalle dimensioni del predatore e dalla necessità nutrizionali di quest’ultimo. Soares et al. (2004) hanno inoltre dimostrato che il sesso dell’individuo predatore può influenzare la scelta della preda: i maschi risultano essere più selettivi rispetto alle femmine.
Cannibalismo e Intraguild predation in Harmonia axyrids
Comportamenti di cannibalismo e di intraguild predation sono molto diffusi in questa specie.
Il cannibalismo è comune sia per le larve che per le forme adulte (Osawa, 1989), e può avere come vittime sia uova, che larve o pupe (Osawa, 1992). Anche se generalmente la predazione delle uova e delle pupe ha probabilità di successo maggiori. Come in altre specie esiste una differenza fra cannibalismo fraterno e non fraterno (Osawa, 1989), ed è importante notare che il primo si verifica in qualunque stagione e non sembra legato all’abbondanza di prede (Osawa, 1989). La propensione al cannibalismo può variare per motivi genetici (Wagner
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Anche L’IGP è un comportamento tipico in Harmonia axyridis, infatti esistono molti studi che dimostrano la sua elevata attività predatoria nei confronti di altri coccinellidi tra cui Coccinella septempunctata L. (Hironori e Katsuhiro, 1997), A.
bipunctata (Burgio et al., 2002, Katsanis et al., 2013), Adalia decempunctata (L.), Aphidecta obliterata (L.), Calvia decemguttata (L.), Calvia quatuordecimguttata
(L.), Hippodamia variegata (Goeze), Oenopia conglobata (L.) e Propylea
quatuordecimpunctata (L.) (Katsanis et al., 2013). Harmonia axyridis inoltre
preda anche molte specie appartenenti ad altri ordini come ad esempio Hyaliodes
vitripennis (Say) (Heteroptera: Miridiae) (Provost et. al., 2006) Episyrphus balteatus De Geer (Diptera: Syrphidae) (Ingels et al., 2015) e Chrysoperla carnea
Stephens (Neuroptera: Chrysopidae) (Phoofolo e Obrycki, 1998). Generalmente la simmetria dell’IGP volge sempre a favore di Harmonia axyridis, che riesce a dominare grazie al numero di attacchi che porta a segno (Yasuda et al., 2001), alla presenza di mezzi di difesa efficaci (Raak-van de Berg et al., 2012), alle sue dimensioni (e quelle del suo apparato boccale) e alla sua voracità (Pell et al., 2008). L’importanza della grandezza del predatore però potrebbe non essere così importante (Snyder et al., 2004), infatti, nel caso di C. carnea, le larve neurottero hanno la meglio sulle larve del coccinellide nonostante lo svantaggio dimensionale (Nedved et al., 2013). Comunque a causa della sua elevata attività predatoria, in molte zone dove l’insetto è stato introdotto si sono verificati crolli della biodiversità tra gli entomofagi (Grez et al., 2016; Pell et al., 2008).
Uso di Harmonia axyridis in lotta biologica
H. axyridis è stata usata per la prima volta come agente di lotta biologica in
America nel 1916 (Koch, 2003), e il suo uso si è diffuso in tutto il resto del modo. In Europa viene regolarmente utilizzata fin dagli anni ’80 in diversi stati (Brown et
al., 2008) in Italia è stata molto utilizzata nella serricoltura dal 1995 al 1999
(Burgio et al., 2008). Il suo utilizzo però è da sempre motivo di discussione in quanto, come si è già visto, ha un forte impatto sulla biodiversità (Koch e Galvan, 2008). Inoltre, questa specie, può essere reputata dannosa per la salute umana (dovuta alla presenza di allergeni nella sua emolinfa) (Mazza et al., 2014) e può avere un impatto negativo su alcuni prodotti, come il vino (Botezatu, 2013).
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Distribuzione
Originaria dell’Asia, da qui si è poi diffusa in tutto il mondo sia per cause accidentali sia per il suo elevato utilizzo in lotta biologica (Roy et al., 2016). A oggi esemplari di Harmonia axyridis possono essere trovati in Nord America (Chapin e Brou, 1991), sud America (de Almeida e da Silva, 2002), Nord Africa (Brown et al., 2008) ed Europa (Brown et al., 2008).
In Europa si è diffusa praticamente in tutto il continente se si esclude la Spagna (Roy et al., 2016), in Italia è stata ritrovata per la prima volta in Piemonte, in un’area urbana di Torino, nell’ottobre del 2006, dopodiché la sua presenza è stata segnalata praticamente in tutto il Nord Italia (Burgio et al., 2008). La sua presenza è stata segnalata anche in Toscana, nel senese (Canovai e Lucchi, 2011) e in alcuni vigneti del pisano (Canovai et al., 2014).
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3. Lepidoptera
Ordine molto vasto e vario che comprendo 110000 specie in tutto il mondo, di cui circa 4500 sono presenti in Italia (Tremblay, 1993). Le dimensioni di questi insetti sono molto variabili e vanno dai 2 ai 270 mm (Masutti e Zangheri, 2001). Sono caratterizzati dalla presenza di ali ricoperte da squame (setole appiattite, pigmentate e iridiscenti). In alcuni casi però queste mancano del tutto o si riducono a formazioni squamiformi (questi casi spesso sono legati a dimorfismo sessuale come nel caso dei geometridi o limantriidi) (Masutti e Zangheri, 2001). Il cranio è ipognato, non molto grande. Le antenne possono avere diverse forme (clavate, filiforme, piumate pettinate) in molti casi queste sono oggetto di dimorfismo sessuale. L’apparato boccale è di tipo succhiatore, i lepidotteri succhiano liquidi zuccherini mediante l’uso di spirotrombe, proboscidi formate dalla fusione delle galee (Masutti e Zangheri, 2001). Anche la lunghezza della spirotromba varia a seconda della famiglia, e in alcuni casi può essere rudimentale se non atrofica. In questi casi l’insetto non si nutre nella fase di adulto.
Il protorace si presenta ridotto e talvolta munito di espansioni dette patagie, mentre il mesotorace è ampio e fornito di altre espansione, dette tegule (espansioni che coprono a guisa di tetto l’attacco delle ali). Il metatorace è piccolo e in alcuni casi è dotato di un organo uditivo per captare gli ultrasuoni.
Le zampe sono di solito sviluppate, con tibia dotata di streglia usata per la pulizia delle antenne e della proboscide (Tremblay, 1993).
L’addome è composto da 10 segmenti nel maschio e di 9 nella femmina, gli stigmi sono presenti in numero di 8 paia (omoneuri) o 7 (eteroneuri). L’apparato genitale può avere un unico sbocco al 9° urosternite (monotrisio, tipico degli insetti più primitivi) oppure 2 (ditrisio, nel 95% dei lepidotteri), in questi casi vi è un ulteriore apertura, all’8° o 7° urosternite, utilizzata per la copula, comunicante con la borsa copulatrice, che è a unita all’ovidotto direttamente o mediante un canale. La riproduzione è anfigonica, raramente partogenetica (Tremblay, 1993).
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Le uova hanno varia forma, spesso vengono fissate ad un supporto col secreto delle ghiandole colleteriche. In casi molto particolari sono deposte dentro un astuccio.
Le larve (dette bruchi), sono di norma allungate e cilindriche, possono essere glabre o pelose. Hanno antenne molto ridotte e un apparato boccale masticatore. Nell’apparato boccale sono presenti ghiandole sericipare. Le larve dei lepidotteri sono polipode, le pseudozampe sono in un numero massimo di 5 paia, inserite di norma, sul 3°-6° e 10° urite (Masutti e Zangheri, 2001). Lo sviluppo larvale si compie in 3-4 mute (in alcuni casi 2 e i casi estermi 7-10). Le larve sono quasi sempre fitofaghe e possono attaccare ogni parte della pianta. Le pupe (crisalidi) sono obtecte.
L’ordine dei Lepidotteri è diviso in diversi sottordini: Zeugloptera, Dacnonypha, Exoporia, Monotrysia, e Ditrisia (Karsholt e Razowski, 1996).
Il sottordine Zeugloptera comprende lepidotteri primitivi con nervature delle ali anteriori e posteriori simili (omoneuri). Gli adulti sono privi di spirotromba o mandibole funzionanti e le femmine hanno una sola apertura genitale.
Il sottordine Dacnonypha comprende sempre lepidotteri omoneuri dotati però di un apparato boccale intermedio fra masticatore e succhiatore con mandibole presenti ma non funzionanti, anche in questo caso le femmine sono dotate di una sola apertura genitale.
Anche gli appartenenti al sottordine Exoporia sono caratterizzate da ali anteriori e posteriori simili. In questo caso però l’apparato genitale femminile è caratterizzato da due aperture.
Nel sottordine Monotrysia troviamo invece lepidotteri con ali eteroneure, apparato genitale monotrisio e un ovodepositore in alcuni casi sclerificato. Il sottordine Ditrysia, comprende tutti i lepidotteri eteroneuri con femmine a due aperture genitali, adulti dotati di spiritromba (mandibole assenti).
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3.1 Famiglia Tortricidae
Famiglia appartenente alla divisione Ditrisia e alla superfamiglia Tortricoidea, comprende molti lepidotteri dannosi per le colture. Sono caratterizzate da un’apertura alare modesta (al massimo 25 mm), e dalla forma trapezoidali delle ali anteriori (Masutti e Zangheri, 2001). La maggior parte degli insetti appartenti a questa famiglia è di colore bruno o grigio screziato. I danni che possono infliggere alle colture sono di vario genere, alcune delle loro larve arrotolano foglie per costruire “rifugi”, altre scavano gallerie in fiori, frutti o fusti (Roelofs e Brown, 1982). La famiglia include più di 5000 specie distribuite in tutto il mondo (Roelofs e Brown, 1982) In Italia sono presenti circa 600 specie appartenenti a questa famiglia.
Le uova sono lenticolari. Vengono deposte in placche aderenti alla foglia, grazie ad un secreto delle ghiandole colleteriche. In alcuni casi vengono deposte singolarmente (Masutti e Zangheri, 2001). Le larve sono provviste di zampe toraciche e di 5 paia di pseudozampe. I tortricidi sono polifagi, alcuni però sono tipicamente carpofagi o defogliatori (Masutti e Zangheri, 2001).
3.1.1 Lobesia botrana (Den. e Schiff.)
Lobesia botrana (Lepidoptera: Tortricidae), volgarmente nota come tignoletta
della vite, è un insetto olometabolo che presenta uno stadio di uovo, cinque età larvali, uno stadio di crisalide e uno da adulto. L’adulto ha un’apertura alare di 10-12 mm, le ali anteriori sono ricoperte da macchie marroni miste ad altre di colore grigiastro. Le ali posteriori sono di colore grigio. Le uova hanno dimensioni di 0,6x0,7 mm sono inizialmente di colore giallastro per poi virare con la maturità verso un colore grigio chiaro. Lo sviluppo larvale passa attraverso 5 stadi, nello stadio maturo le larve si presentano di colore giallo-verdastro e hanno dimensione di circa 9-10 mm, il capo è giallo bruno. La crisalide, invece, ha una colorazione bruna di dimensione di 4-6 mm. (Bovey, 1966).
È una specie multivoltina e può fare dalle 2 alle 4 generazioni l’anno a seconda della latitudine, del clima e del microclima: nel nord Europeo tipicamente si manifestano due generazioni, mentre in zone come Italia, Grecia, sud della Francia, Spagna e Portogallo si possono osservare da tre a quattro generazioni
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(Roditakis e Karandinos, 2001). I primi sfarfallamenti si hanno nella seconda metà di aprile, la seconda ondata si ha generalmente nel mese di luglio mentre la terza è prevista a fine agosto, inizio settembre. Le varie generazione attaccano parti diverse della pianta, la prima generazione, infatti si sviluppa normalmente sui fiori, mentre le generazioni successi sono carpofaghe e si sviluppano sulle bacche (Ioratti et al., 2011). I danni causati dalla prima generazione non sono molto importanti, in quanto l’erosione dei primi acini è compensata da uno sviluppo maggiore dei rimanenti, il controllo di questa generazione normalmente non è necessario. anche la terza generazione di norma non causa danni molto importanti se non nelle varietà più tardive. La seconda generazione, invece, può causare danni economici ingenti, e su questa si effettuano interventi di lotta o controllo.
L. botrana è il più importante insetto fitofago della vite (Vitis vinifera L.) (Thiery e Moreau, 2005). Il danno alla vite è causato soprattutto dalle larve che provocano delle lacerazioni nei chicchi di uva rendendo la pianta suscettibile all’attacco di
Botrytis cinerea Persoon (Helotiales: Sclerotiniaceae) (Ioratti et al., 2011).
L’ospite originale di L. botrana sembrerebbe, però, essere Daphne gnidium L. (Myrtales: Thymelaeaceae) (Bovey, 1966), e il suo adattamento alla vite è piuttosto recente, primi del ‘900 (Thiery e Moreu, 2005). Sono stati inoltre verificati, come ospiti, più di 40 altre piante appartenenti a 27 famiglie diverse, la selezione dell’ospite è legata alla presenza di parti attaccabili (Ioratti et al.,2011). L. botrana è endemica nelle regioni Paleartiche ed ha un’importanza economica nei paesi Mediterranei dove può causare gravi danni alle produzioni di uva (Ioratti
et al., 2012). Recentemente si sono verificati casi di infestazione da L. botrana
anche in California, America (Gutierezz et al., 2012).
Metodi di Controllo per Lobesia botrana
Il metodo di controllo, attualmente, più utilizzato nei confronti di L. botrana nei vigneti è quello della confusione sessuale (Ioratti et al., 2012), questo metodo coinvolge l’utilizzo di ferormoni sessuali per impedire al maschio di individuare la femmina e di fecondarla.
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L’uso di artropodi entomofagi è stato oggetto di molti studi. Si possono trovare nemici naturali di L. botrana in varie famiglie di aracnidi (Clubionidae, Theridiidae, Tomisidae, Linyphiidae e Salticidae) e di insetti (Dermaptera, Hemiptera, Neuroptera, Diptera e Coleoptera) (Marchesini e Dalla Montà, 1994). L’uso di parassitoidi in lotta biologica è strettamente legato alle condizioni climatiche (Thiery e Xuareb, 2004). Normalmente le prime due età larvali sono soggette ad un maggiore parassitismo che poi va mano a mano calando drasticamente. Il parassita più efficiente in natura, per quanto riguarda questa specie, è
Campoplex capitator Aubert (Hymenoptera: Ichneumonidae) (Xuareb e Thiery,
2006) ma non viene utilizzato a causa della difficoltà di sviluppare un allevamento massale. Sono stati effettuati studi sulla possibilità di utilizzo di alcune specie del genere Trichogramma (Hommay et al., 2002). Questi si sono dimostrati molto efficaci nella prima generazione ma non altrettanto nella seconda probabilmente a causa della scarsa capacità di adattamento a condizioni avverse legata al loro allevamento massale (fenomeno spiegato da Van Lenteren, 1991) o per il numero esiguo di punti di rilascio effettuati (Hommay et al., 2002).
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4. Hemiptera
Quello degli Emitteri è un ordine molto vasto che include più di 50000 specie, molto diverse fra loro per abitudini, habitat e morfologia. Questo ordine ha un’importanza agraria notevole in quanto include alcuni gruppi (come ad esempio afidi e cocciniglie) molto dannosi per le colture (Masutti e Zangheri, 2001). Le ali non sono sempre presenti. Quando presenti le ali anteriori sono in parte sclerificate ed in parte membranose, in alcuni casi, invece, sono leggermente sclerificate su tutta la superficie o completamente membranose. Questo tipo di ali prende il nome di emielitre, da cui il nome dell’intero ordine.
Gli emitteri hanno un aspetto molto diversificato, il capo può essere prognato, ipognato o metagnato, con occhi composti. In alcune specie sono presenti due o tre ocelli. Le antenne sono di forma varia. L’apparato boccale è di tipo pungente succhiante (rostro), in alcune specie però può essere involuto o completamente atrofico (es. maschio coccoidei) (Masutti e Zangheri, 2001).
Il protorace ha un vario sviluppo: a volte è provvisto di denticolazioni, a volte è allargato in forma laminare e a volte è dotato di vistosi processi. Il mesotorace ha lo scutello ben sviluppato. Le zampe di norma sono ambulatorie, ma talvolta sono presenti anche zampe con funzione fossoria, natatoria e saltatorie.
L’addome è sessile composto da 11 uriti, quello delle femmine può essere provvisto da gonapofisi all’8 e al 9 sternite formanti un ovodepositore più o meno sclerificato. L’apparato riproduttore varia molto fra le diverse famiglie. La presenza di ghiandole a secrezione esterna è tipica di molti rincoti, possono essere ceripare, odorifere (repugnatorie) oppure possono secernere una lacca. Gli emitteri sono insetti eterometaboli, il numero di stadi preimmaginali è molto vario. La riproduzione può essere anfigonica o partenogenetica. Questi insetti sono Ovipari, Ovovivipari o Vivipari (Tremblay, 1988).
Le uova, che presentato corion di varia consistenza, vengono normalmente incollate sulle piante o sul corpo di animali, in alcuni casi vengono inserite
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all’interno di tessuti vegetali con l’aiuto dell’ovodepositore (Masutti e Zangheri, 2001).
I rincoti vivono negli ambienti più disparati, il loro regime alimentare è in prevalenza fitofago e si nutrono di linfa e di succhi cellulari, ma esistono specie ematofaghe e zoofaghe. I danni provocati dalle specie fitofaghe sono dovute all’immissione di saliva nelle ferite, che provoca alterazioni nei tessuti vegetali come ipertrofie e galle. Possono inoltre essere vettore di virus o batteri, inoltre le loro secrezioni zuccherine possono favorire lo sviluppo di funghi e microrganismi (Tremblay, 1988).
L’ordine si suddivide in due sottordini Heteroptera e Homoptera.
Gli eterotteri sono caratterizzati da un rostro inserito nella parte anteriore del capo e quindi non a contatto con le anche nella parte anteriore del corpo (Masutti e Zangheri, 2001). Le mandibole e mascelle formano degli stiletti che scivolano all’interno del labium che prende il nome di rostro. Il protorace degli Eterotteri è sempre grande e vistoso e occupa la maggior parte del torace. Il mesotorace, invece, è in gran parte nascosto sotto il pronoto e le ali, ad esclusione della parte dello scudello. Anche il metatorace è nascosto. Le ali anteriori (quando normalmente sviluppate) prendono il nome di emielitre e presentano una parte prossimale più o meno sclerificata, le ali posteriori invece sono membranose (Masutti e Zangheri, 2001). L’addome può presentare un ovodepositore costituito da due paia di valve (Tremblay, 1988). Gli eterotteri sono quasi sempre fitofagi e si nutrono per suzione, questo vale sia per le forme giovanili che per gli adulti. Esistono però casi di specie zoofaghe (antocorodi ed alcuni pentatomidi) e specie ematofaghe (es. Cimex lectularius Latreille (Hemiptera: Cimicidae) (Masutti e
Zangheri, 2001). Numerose famiglie presentano ghiandole odorifere, che producono secrezioni nauseabonde, situate vicino le zampe posteriori.
Gli Omotteri sono diffusi in tutto il mondo, soprattutto nelle zone a clima tropicale o temperato (Masutti e Zangheri, 2001). Il sottordine si suddivide in due sezioni: Cryptocerata (antenne corte e generalmente nascoste sotto il capo) e Gymnocerata (antenne lunghe e visibili). Gli omotteri hanno caratteristiche molto diverse fra loro ma sono accomunate da un rostro inserito in posizione arretrata a contatto con le zampe anteriori. Le ali anteriori e posteriori sono entrambe
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membranose (da qui il nome Omotteri). Alcuni gruppi sono però atteri o presentano dimorfismo alare. Gli Omotteri sono tutti fitofagi terrestri (Masutti e Zangheri, 2001), molto dannosi per le piante, in quanto con la loro saliva possono provocare decolorazioni, imbrunimenti, formazione di galle (Tremblay, 1988; Masutti e Zangheri, 2001). Sono inoltre vettori di innumerevoli virus delle piante (Tremblay 1988; Masutti e Zangheri, 2001).
Una caratteristica interessante degli Omotteri è la produzione di una secrezione zuccherina che prende il nome di melata, questa viene prodotta a causa dell’eccessivo assorbimento di acqua e zucchero. Gli Omotteri, infatti, sfruttano, principalmente, la parte azotata del succo floematico che è presente in minima dose, nella linfa, assorbondone quindi un’eccessiva (Masutti e Zangheri, 2001). Molti imenotteri e lepidotteri si nutrono di melata come anche i funghi che causano fumaggine nelle piante. Grazie a questa melata si è instaurata una simbiosi mutualistica fra emitteri, che la emettono, ed alcune specie di formiche, che in cambio del nutrimento zuccherino si occupano della difesa delle colonie (Majerus et al., 2007).
Le ghiandole addominali degli omotteri possono produrre sostanze cerose, queste servono per mantenere l’insetto sempre asciutto e per difesa dai predatori. Il sotttordine si suddivide in tre sezioni: Auchenorrhyncha (con rostro la cui base è anteriormente contigua alle anche delle zampe anteriori), Sternorrhyncha (la base del rostro è situata tra le anche anteriori), e Coleorrhyncha. (Masutti e Zangheri, 2001)
4.1 Superfamiglia Aphidoidea
Gli Aphidoidea sono piccoli sternorrinchi alati o atteri dalla forma affusolata o globosa e dal tegumento delicato. Gli appartenenti a questa superfamiglia prendono il nome di afidoidei o afidi (Masutti e Zangheri, 2001). Gli afidi si nutrono di contenuti cellulari o più comunemente di linfa elaborata (Masutti e Zangheri, 2001). In entrambi i casi si ha un’emissione di saliva costituita da due componenti: uno destinato a formare una guaina intorno agli stiletti e uno caratterizzato dalla presenza di enzimi attivi che rendono le pareti cellulari penetrabili o modificano le strutture vegetali (formando galle o deformazioni)
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inducendo la mobilitazione di riserve (Masutti e Zangheri, 2001). Come altri Omotteri, gli afidi producono melata.
Le femmine sono ovipare o vivipare nel caso di specie partenogenetiche (Masutti e Zangheri, 2001). Il ciclo di crescita degli afidi può comprendere generazioni anfigoniche e partenogenetiche e si può svolgere su uno o più ospiti (Tremblay, 1988).
Come per tutti gli Omotteri la dannosità degli afidi è legata sia alla loro attività di suzione di succhi floematici, che causano riduzione del peso fresco e secco, sia all’attività degli enzimi che inducono deformazioni come galle, e alla loro natura di vettori di virus e batteri (Tremblay, 1988).
La dannosità di questi insetti è, inoltre, legata all’elevatissimo numero di generazioni che si possono avere in assenza di fattori limitanti (Tremblay, 1988). Questo elevato numero di generazioni rende, inoltre, la lotta agli afidi difficile a causa della elevata propensione a sviluppare resistenze incrociate o multiple ai composti di sintesi (Tremblay, 1988; Masutti e Zangheri, 2001). Nonostante ciò risultano molto sensibili ai nicotinoidi a causa della mancanza di barriere ioniche nel loro sistema nervoso (Tremblay, 1988). Spesso si ricorre anche all’uso di insetti entomofagi, anche se questi di solito tendono ad attaccare solo le colonie che hanno già raggiunto una certa densità (Tremblay, 1988).
4.2 Aphididae
Alla superfamiglia degli Aphoidea appartiene la famiglia Aphididae che comprende insetti piccoli, polimorfi, alati o no. Le specie appartenenti a questa famiglia presentano abitualmente il processo terminale delle antenne, i sifoni e la codicola allungati (Tremblay, 1988; Pollini, 2013). Vi appartengono specie monoiche, dioiche, anolocicliche e olocicliche (Pollini, 2013). Si suddividono in numerose sottofamiglie che a loro volta vengono suddivise in tribù.
4.2.1 Aphis craccivora (Koch)
A. craccivora (Hemiptera: Aphididae) è un parassita di molte leguminose importanti (Eastop, 1966), tra cui Vigna unguiculata (L.) Walp (Fabales:
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Fabaceae) di cui è uno dei principali parassiti (Ofuya,1995). Occasionalmente è stata rinvenuta anche su agrumi (Kavallieratos et al., 2005). È un insetto parassita probabilmente di origine Mediterranea che si è diffuso ormai in tutto il mondo (Gutierrez et al., 1971).
A. craccivora è una specie di piccole dimensioni (1,5 - 2 mm), di colore nero. Le
femmine possono essere attere o possono avere ali (Johnson, 1965). Le ninfe, di forma arrotondata, sono anch’esse di colore nero o marrone scuro, ricoperte da cere (Obopile e Ositile, 2010). La specie si sviluppa in quattro età ninfali prima dell’adulta (Obopile e Ositile, 2010). Il ciclo vitale è tipicamente un anolociclo, la scomparsa della generazione bisessuale è quindi definitiva (Dixon, 1985). Individui di femmine attere vengono prodotte in condizioni ottimali (sia dal punto di vista climatico che per l’abbondanza di cibo) mentre le specie alate vengono generate in condizioni avverse (Ofuya, 1997). È una specie molto sensibile ai cambiamenti climatici e non sopporta i climi freddi o troppo caldi (Gutierrez et al., 1971).
La specie risulta dannosa sia nelle forme giovanili che in quella adulto. Come per altri omotteri, il danno causato alle colture può essere sia diretto, dovuto alla sottrazione di linfa, sia indiretto, causato dalla sua attività di vettore di virus, come ad esempio quello della rachide rosetta (GRV Virus) (Murant, 1990).
Per la lotta a questa specie sono risultati diversi estratti di origine naturale tra cui gli estratti di Azadirachta indica A. Juss (Sampidales: Meliaceae) e di
Polygonum hydropiper L. (Caryophyllales: Polygonaceae) (Das et al., 2008).
Anche l’utilizzo di insetti entomofagi ha dato risultati interessanti. A. craccivora è considerata un’ospite di molti imenotteri parassiti appartenete alla sottofamiglia degli Aphidiinae (imenotteri braconidi) (Rakhshani et al., 2005) tra cui Aphidius
colemani Viereck (Takallozadeh, 2003). Tra i predatori si segnalano diversi
appartenenti alla famiglia dei coccinellidi come ad esempio Cheilomenes lunata Fabricius (Ofuya, 1997), Cydonia vicina Mulsant (Ofuya, 1997 e Mandour, 2006),
Cheilomenes sexmaculata (Fabricius), C. septempunctata, Coccinella transversalis (Fabricius), Propylea dissecta (Mulsant) (Mishra et al., 2005) e H. axyridis (Ferran et al., 2000) ma anche predatori appartenenti ad altri gruppi
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come Ischiodon scutellaris (Fabricius) (Diptera: Syrphidae) (Sarma et al., 1996) o Orius sauteri (Poppius) (Hemiptera: Anthocoridae) (Wang at al., 2014).
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5. Materiali e metodi
L’allevamento delle specie utilizzate per lo svolgimento delle osservazioni è una parte indispensabile del lavoro di tesi, tutte le specie sono state allevate presso i laboratori dell’Università di Pisa.
5.1 Allevamento di Aphis craccivora (Koch)
A. craccivora è stato allevato su plantule di Vicia fabae L.. Gli ospiti vegetali sono stati seminati in vaschette rettangolari di materiale plastico contenenti un substrato di terriccio. In ogni vaschetta venivano seminati 8 semi di fava, la semina veniva effettuata tre volte a settimana. Per il trasferimento degli afidi si è ricorso al taglio di parti di plantule già infestate che poi sono state poste a diretto contatto con il getto da infestare. La dimensione ottimale del getto da infestare è di circa 1-1,5 cm.
5.2 Allevamento di Harmonia axyridis (Pallas) e Scymnus apetzi Mulsant H. axyridis e di S. apetzi sono stati allevati utilizzando come ospite A. craccivora. Le vaschette di plantule infestate dall’afide venivano inserite all’interno di gabbie cilindriche di plexiglas (diametro 25 cm, lunghezza 35 cm), chiuse dalle due estremità, anteriormente da una rete a maglia fine e posteriormente da un sacchetto di plastica nero e. Dopo circa 10 giorni (14 per Scymnus) dall’introduzione si sono potute osservare le prime ovature. Le plantule infestate dagli afidi venivano fornite settimanalmente e periodicamente venivano rimosse.
5.3 Allevamento di Lobesia botrana (Denis & Schiffermuller)
L. botrana è stata allevata su diete artificiali. Le condizioni di allevamento ottimali sono: temperatura 24 °C, umidità 60%, fotoperiodo 6 ore notte, 18 giorni. Gli adulti sono lasciati nella gabbia di accoppiamento costituita da una bottiglia di plastica trasparente. Vengono alimentati tramite una dieta liquida composta da acqua distillata (1200 m), miele (180 g) e metilparabenzoato (1,8 g). La femmina di Lobesia in queste condizioni depone circa 80 uova sulle pareti. Una volta
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avvenuta la deposizione delle uova si aspetta una settimana dopodiché si lava la bottiglia con una soluzione 4% di Ipoclorito di Sodio, sacrificando l’adulto. A questo punto la bottiglia (sulle cui pareti di plastica si troveranno le uova) viene tagliata in piccole strisce che vengono inserite in una pappa, artificiale, di ricetta nota contenuta in vaschette di plastica, munite di tappo, forate alla base per favorire l’arieggiamento. In queste vasche le larve si sviluppano fino all’incrisalidamento. Appena sfarfallati gli adulti vengono raccolti con un aspiratore e inseriti immediatamente in una nuova bottiglia di plastica, ricominciando il ciclo. In queste condizioni in ciclo dura circa 1 mese.
5.4 Osservazioni sulla prey choice
Le osservazioni sono state fatte utilizzando un’arena entomologica composta da una lastra di plexiglass in cui erano presenti due piazze periferiche dal diametro di 4 cm collegate ad una piazza centrale, di pari dimensioni, da due vie della lunghezza di 1 cm.
L’attività predatoria di H. axyridis è stata misurata tramite il confronto tra la predazione esercitata nei confronti di A. craccivora con quella effettuata nei confronti delle forme larvali di tre specie diverse: L. botrana, fitofago tipico degli vigneti raramente considerato come preda del coccinellide, S. apetzi, un piccolo coleottero coccinellide predatore molto presente nelle nostre zone, l’ H. axyridis stessa. Nei sei casi (tre per l’adulto e tre per le larve) oltre ad una valutazione numerica prey choice mediante il conteggio delle prede scelte è stato fatto anche un confronto sui tempi di scelta e sulla percentuale di successi. L’esperimento ha avuto come protagonisti sia le larve del coccinellide che gli adulti in modo da poter effettuare un confronto nelle due diverse fasi. Tutti gli esemplari testati, prima dell’esperimento, sono stati isolati e lasciati a digiuno per 24 h.
L’esemplare di Harmonia (larva o adulto) veniva delicatamente posta nella piazza di centro e in una delle due piazze periferiche veniva inserito l’ospite di cui si voleva misurare la scelta (Lobesia, Harmonia o Scymnus) mentre nell’altra piazza venivano messi gli afidi in un numero il cui peso totale fosse pari, circa, a quello della larva dell’altra specie (3-4 per Lobesia, 6-7 per Harmonia e 5-6 per
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dopo questo tempo non venivano effettuate scelte questo veniva scartato. Il contenuto delle piazze periferiche, nel caso in cui contenuto non fosse stato oggetto di predazione, veniva cambiato ogni due osservazioni. Dopo 5 osservazioni l’arena veniva lavata con acqua e sapone neutro. L’esperimento è stato ripetuto per 20 volte per ciascuno dei sei tipi di osservazione. Durante l’esperimento si è misurata la scelta della preda e il tempo che impiegava per fare questa scelta. Si sono, inoltre, osservati alcuni comportamenti di H. axyridis durante la predazione.
5.5 Analisi statistica
In tutti i choice tests, i dati concernenti il tempo di localizzazione della preda e tempo totale di predazione sono stati analizzati per valutare l’effetto del tipo di preda testa nelle varie combinazioni utilizzando l’analisi ANOVA seguita dal test di Tukey’s HSD, con un valore soglia di P=0.05. Infine, i dati relativi al numero di prede consumate nelle varie combinazioni testate sono stati analizzati utilizzando il test chi-quadro con correzione di Yates per i piccoli campioni.
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6. Risultati
6.1. Prey choice
Durante l’esperimento non sono stati osservati significative preferenze della larva nei confronti dell’afide o di una delle due specie come evidenziato nel grafico in Figura 2 e nella Tabella 1, i valori di p-value vanno infatti da 0,823 per
L. botrana (chi square = 0,05) a 0,357 per S. apetzi (chi square = 0,85) e 0,174
per H. axyridis (chi square = 1,85).
Choice test N° choices non target prey N° choices A. craccivora Χ-square p- value % success non target Prey % success A. craccivora L. botrana A. craccivora 10 10 0,05 0,823 30 100 H.axyridis A. craccivora 7 13 1,85 0,174 14,28 100 S. apetzi A. craccivora 8 12 0,85 0,357 75 100 L. botrana A. craccivora 4 16 7,25 0,007 100 100 H. axyridis A. craccivora 2 18 12,85 ,0003 0 100 S. apetzi A. craccivora 7 13 1,85 0,174 71,4 100
Tab.1 - Prey choice di H. axyridis, percentuale di successo e calcolo di valori statistici sulle differenze di scelta risultati dal test di Yates nei confronti delle coppie di prede testate. I valori percentuali non hanno una valenza statistica. Su sfondo scuro, i risultati della predazione di H. axyridis in forma larvale, su sfondo chiaro, i risultati della fase di adulto.
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L’adulto invece mostra una maggiore selettività e in due casi manifesta una preferenza nei confronti nell’afide rispetto a L. botrana (p-value = 0,007, chi
square = 7,25) e H. axyridis (p-value = 0,0003, p-value = 12,85). Non dimostra
però preferenze significative tra l’afide e S. apetzi (p-value = 0,174, chi square = 1,85).
Fig 2. Grafico derivato dalla Tabella 1 che evidenzia il confronto tra scelte nelle varie prove (n.s.= non significativi, *= significativi, sono stati considerati significativi solo i casi in cui il p-value<0,05).
6.2 Predation time
Per quanto riguarda i tempi di localizzazione della preda si può notare (fig.3) che non esistono significative differenze quando il predatore (sia nello stadio larvale che in quello di adulto) sceglie A. craccivora oppure una delle specie test (Rapporto F= 0,0524, p–value= 0,9489). L’adulto o la larva impiegano tempi simili a localizzare le prede, qualunque sia la preda alternativa utilizzata nel test (Rapporto F= 0,2003, p-value= 1,6311). Si nota però una differenza significativa di tempo tra gli studi effettuati usando come predatore una larva o un adulto di H.
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Fig.3 Tempo di localizzazione media (n.s. = non significativi, * = significativi, sono stati considerati significativi solo i casi in cui il p-value<0,05)
La Figura 4 evidenzia la differenza fra i tempi medi quadrati della localizzazione della preda, si può notare come questi siano più elevati per quanto riguarda gli adulti (tempo medio massimo ± SE = 313,8 ± 33,49; tempo medio minimo= 255 ± 33,48), rispetto ai tempi medi delle larve (tempo medio massimo= 184,5 ± 32,37, tempio medio minimo= 133,65 ± 28,67).
Figura 4. Differenze delle medie dei minimi quadrati, I livelli non connessi dalla medesima lettera sono significativamente differenti.
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7. Discussione
Lo studio effettuato ha misurato la scelta di H. axyridis, posta di fronte a due
possibilità, quella di scegliere tra la sua preda tipica, A. craccivora e una preda non convenzionale che poteva essere S. apetzi, L. botrana o H. axyridis stessa. Di fronte a questa scelta il coccinellide ha mostrato comportamenti diversi nei due stadi in cui è stata studiata.7.1 Prey choice nelle larve
Nel nostro esperimento non si è osservata una significativa manifestazione della capacità della larva nel discriminare una preda, i risultati, infatti, non mostrano alcuna scelta significativa tra A. craccivora e le specie non usuali in nessuno dei tre casi. Le larve, durante il nostro esperimento, si sono mosse molto attivamente, e appena individuata una preda l’hanno attaccata.
Tale comportamento sembrerebbe essere in accordo con quanto riportato da Kawai (1976), il quale, ha osservato l’attività delle larve e ha ipotizzato che probabilmente l’individuazione della preda avviene in modo casuale. Sembrerebbe, infatti, che la capacità delle larve di Harmonia axyridis di localizzare la preda sia legata principalmente a stimoli tattili (Obata, 1997; Ferran e Deconchat, 1992). Alcuni studi, però, confermano la capacità delle larve di individuare tracce chimiche (alcaloidi) lasciate da larve di insetti della stessa specie o da altri coccinellidi sulla foglia (Meisner et al., 2011; Moiser et al., 2010) o stimoli endogeni (probabilmente “odore cuticolare”) usati, secondo Joseph et
al. (1999), per riconoscere larve parenti, nate cioè dalla stessa ovatura, infatti,
hanno verificato che esiste una capacità dell’insetto di discriminare larve geneticamente simili (parenti) da larve geneticamente diverse (non parenti). La scarsa selettività negli stadi larvali, potrebbe essere, inoltre, legata ad una maggior necessità di nutrimento per le larve vicino all’impupamento, che diventano, infatti, più voraci (Santos et al., 2014).
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Interessante è il comportamento delle larve di H. axyridis nei confronti delle tre specie testate come alternativa. Tutte e tre le specie, infatti, potrebbero essere considerate una scelta gradita alla larva di H. axyridis. La polifagia è, infatti, uno degli aspetti tipici di questa specie (Koch, 2003).
L. botrana non è, infatti, il primo lepidottero segnalato come preda di questa specie, esistono, infatti, altri esempi, come Danaus plexippus (L.) (Lepidoptera: Nymphalidae) (Koch et al., 2003) o Choristoneura rosaceana (Harris) (Lepidoptera: Tortricidae) (Lucas et al., 2004). Inoltre, allevamenti di H. axyridis sono stati condotti con successo su uova di alcuni lepidotteri come Sitotroga
cerealella (Olivier) (Lepidoptera: Gelechiidae) (Abdel-Salam e Abdel-Baky, 2001)
e Ephestia kuehniella Zeller (Ferran et al., 1998), che si sono dimostrate, quindi, delle prede essenziali (Hodek, 1973). Questo ci fa dedurre che L. botrana possa essere, sempre secondo la definizione di Hodek (1973), una preda accettata se non addirittura una preda essenziale. Un altro fatto osservato, è la percentuale, di successo della predazione che in questo caso non è molto alta (Tab. 1). Infatti, la larva di L. botrana, una volta attaccata fugge o si difende. L’efficacia difensiva di questi metodi è nota (Yasuda et al.,2001), ed è noto anche il ricorso che questa specie fa di questa difesa (Vogelweith, et al., 2014).
Il cannibalismo è un fenomeno comune in questa specie (Osawa, 1989). È un comportamento presente in molte specie animali (Fox, 1975), e comporta principalmente due tipi di benefici: i conspecifici possono essere una fonte di energia quando le risorse alimentari sono limitate, o possono essere un buon modo per limitare la concorrenza (Tayeh et al., 2014). Nel caso di H. axyridis il cannibalismo è diffuso sia per gli adulti che per le larve (Osawa, 1989) e può avvenire a danni di uova (feconde o meno (Osawa, 1992)), larve (Joseph et al., 1999) e pupe (Argarwala e Dixon, 1992). Le uova sembrerebbero essere lo stadio che risente di più del cannibalismo che, infatti, è considerata la maggior causa di mortalità a loro carico (Osawa, 1992). Il cannibalismo ricopre un ruolo molto importante per gli stadi larvali che possono ricorrere ad una dieta a base di uova conspecifiche che, però, non risultano essere un alimento di alta qualità e ne permette il completo sviluppo solo in presenza altre prede (Snyder et al., 2000). Il cannibalismo nei confronti delle larve di Harmonia axyridis è meno comune, ma comunque diffuso (Joseph et al., 1999). Probabilmente, questo è dovuto alla
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presenza, nelle larve, di meccanismi di difesa fisici come spine (Hautier et al., 2010; Michaud, 2003), o chimici come gli alcaloidi (Kajita et al., 2010; Kajita et
al., 2014). Questi composti vengono sintetizzati da alcune specie di Coccinellidi
negli stadi larvali o di adulto, ma sono presenti anche nelle uova (Kajita et al., 2010). Gli alcaloidi, sono tossici, ad alta concentrazione ma H. axyridis ha dimostrato un’elevata soglia di tolleranza a questi composti (Kajita et al., 2010). È stato dimostrato, peraltro, che le larve di prima età di H. axyridis sono in grado di sopravvivere dopo aver ingerito elevate quantità di questo composto eliminando queste sostanze probabilmente mediante escrezione o attività metaboliche (Kajita et al., 2010; Kajita et al., 2014). Gli alcaloidi ricoprono, inoltre, una notevole importanza nell’Intraguild predation, infatti questi composti variano fra specie a specie (Ware et al., 2008; Kajita et al., 2010; Kajita et al., 2014), e secondo Kajita et al. (2010) questi hanno una minor tossicità se ingeriti da individui della stessa specie di chi li ha prodotti. Moiser et al. (2010) ipotizzano che la larva sia capace di distinguere alcaloidi conspecifici da quelli eterospecifici che vengono rilasciati dalle larve sulle foglie sottoforma di tracce.
Nel nostro studio, non si è manifesta una evidente differenza, da parte delle larve di H. axyridis, nella scelta tra A. craccivora e le larve conspecifiche, confermando così l’elevata predisposizione della specie al cannibalismo (Osawa, 1989). Non si è notato, inoltre, nessun comportamento particolare legato alla presenza o meno di alcaloidi e non si può dire se questi composti abbiano aiutato o meno la larva nella localizzazione del conspecifico. Anche in questo caso, la scelta della larva potrebbe essere stata casuale. La percentuale di successo della predazione è stata quasi nulla (Tab. 1), probabilmente grazie all’efficacia dei già citati mezzi di difesa della larva.
Come nei due casi precedenti, anche il comportamento di H. axyridis tenuto nel confronto con S. apetzi potrebbe indicare un apprezzamento nei confronti di questa preda. Infatti, la predazione da parte di H. axyridis ai danni di specie appartenenti alla sua stessa famiglia, quelle dei coccinellidi, è nota e ben documentata (Rondoni et al., 2012; Katsanis et al., 2013). Questo comportamento è tipico di molti coccinellidi ma H. axyridis, in questo risulta avvantaggiata, soprattutto, grazie alle sue notevoli dimensioni e dalla sua elevata voracità (Pells et al., 2008) che la portano a prevalere su coccinellidi di
