Habitat management in Mediterranean fruit orchards to foster pollinator and natural enemy communities

Abstract

La intensificació agrícola va impulsar la producció d'aliments durant la Revolució Verda del segle passat però també va causar una pèrdua de biodiversitat. Actualment, s'espera que la demanda d'aliments augmenti un 15% en els pròxims 10 anys, per tant l'agricultura enfronta el repte de produir més, i d'una manera sostenible. En aquest context, l'objectiu d'aquesta tesi és el d'aportar nous coneixements sobre diversos aspectes relacionats amb el manteniment i promoció de serveis ecosistèmics (pol·linització i control biològic) en cultius fructícoles mediterranis. La primera part de la tesi avalua els efectes del reg i la consegüent intensificació agrícola en abelles silvestres i sírfids. Per això, vam analitzar les comunitats d'aquests pol·linitzadors a l'àrea fructícola de Lleida. Els nostres resultats van demostrar que la transformació de secà a regadiu provoca més abundància de flors, diferent composició floral i reducció en la cobertura d'habitats seminaturals en les àrees regades. Aquests canvis ambientals comporten una transformació dràstica de les comunitats d'abelles silvestres: augmenta la presència d'abelles socials però disminueix la d'altres abelles solitàries, i es redueix, en conseqüència, la diversitat global d'espècies (Capítol 1). La segona part de la tesi se centra específicament en l'avaluació d'estratègies de maneig d'hàbitat per a la promoció de fauna auxiliar. Primer vam estudiar l'atracció d'un marge floral a enemics naturals de pugons de la pomera (Dysaphis plantaginea i Eriosoma lanigerum), després vam caracteritzar els enemics naturals presents a les colònies de pugó i finalment, vam avaluar la contribució d'aquest marge al control biològic de pugons. Els nostres resultats subratllen la importància dels parasitoides presents als voltants de les finques de fruiters en el parasitisme de les colònies de D. plantaginea (Capítol 2). La tercera part de la tesi estudia l'atracció dels sírfids a diferents característiques florals per tal d'entendre millor el seu comportament de recerca d'aliment. Vam observar que la forma, el nombre i el color de les flors provoquen diversos comportaments en els sírfids: preferien poms de flors circulars i planes, amb combinacions de groc i blanc per sobre d'aquelles que contenien blau. A més, vam observar que femelles aparellades i no aparellades es comportaven diferent (Capítol 3). L'última part de la tesi aborda el potencial i les dificultats d'utilitzar sírfids com a proveïdors de serveis ecosistèmics en els sistemes agrícoles. Per a tal efecte, vam fer una revisió de la literatura existent relacionada amb aquests insectes beneficiosos, amb especial èmfasi en els aspectes clau de la seva ecologia que poden maximitzar el seu potencial com a pol·linitzadors i depredadors (Capítol 4).

La intensificación agrícola impulsó la producción de alimentos durante la Revolución Verde del siglo pasado pero también causó la pérdida de biodiversidad. Además, se espera que la demanda de alimento aumente un 15% en los próximos 10 años, por lo que el reto actual de la agricultura es el de proveer más, y de un modo más sostenible. En este contexto, el objetivo de esta tesis es el de aportar nuevos conocimientos sobre diversos aspectos relacionados con el mantenimiento y promoción de servicios ecosistémicos (polinización y control biológico) en cultivos frutícolas mediterráneos. La primera parte de la tesis evalúa los efectos del riego y la consecuente intensificación agrícola en abejas silvestres y sírfidos. Con esta finalidad, analizamos las comunidades de polinizadores en el área frutícola de Lleida. Nuestros resultados demostraron que la transformación de secano a regadío provoca una mayor abundancia de flores, una distinta composición floral y una reducción de la cobertura de hábitats seminaturales en las áreas regadas. Estos cambios ambientales resultan en una transformación drástica de la comunidad de abejas silvestres: aumenta la presencia de abejas sociales, pero disminuye la de abejas solitarias, reduciendo, consecuentemente, la diversidad global de especies (Capítulo 1). La segunda parte de la tesis se centra específicamente en la evaluación de estrategias de manejo del hábitat para la promoción de fauna auxiliar. Primero estudiamos la atracción de un margen floral a enemigos naturales de pulgones del manzano (Dysaphis plantaginea y Eriosoma lanigerum), luego caracterizamos los enemigos naturales presentes en las colonias de pulgón y finalmente, evaluamos la contribución de este margen al control biológico de pulgones. Nuestros resultados destacan la importancia de los parasitoides presentes en los alrededores de las fincas de frutales en el parasitismo de colonias de D. plantaginea (Capítulo 2). La tercera parte de la tesis, estudia la atracción de distintas características florales a sírfidos con la finalidad de entender mejor su comportamiento de búsqueda de alimento. Observamos que la forma, el número y el color de las flores suscitan diversos comportamientos en los sírfidos: preferían ramos de flores circulares y planas, y combinaciones de amarillo y blanco eran preferidas ante combinaciones con azul. Además, observamos que hembras apareadas y no apareadas se comportaban de modo distinto (Capítulo 3). La última parte aborda el potencial y las dificultades de utilizar sírfidos como proveedores de servicios ecosistémicos en los sistemas agrícolas. Para tal efecto, hicimos una revisión de la literatura existente relacionada con estos insectos beneficiosos, con especial énfasis en los aspectos clave de su ecología que pueden maximizar su potencial como polinizadores y depredadores (Capítulo 4).

Agricultural intensification boosted food production during the Green Revolution of the last century but it also caused loss of biodiversity. Nowadays the demand for food is expected to raise by a 15% in the next 10 years, so agriculture must face the challenge of providing more food in a sustainable way. In this context, the aim of this thesis was to give further insight in several aspects of the maintenance and promotion of ecosystem services (pollination and biological control) in Mediterranean fruit orchards. The first part of the thesis evaluates the effects of irrigation and the consequent agricultural intensification on two of the main groups of pollinators: wild bees and hoverflies. For that, we assessed these pollinator communities in the fruit-tree growing area of Lleida. Our results showed that the transformation of dryland into irrigation caused a higher flower abundance, different flower composition and reduced cover of semi-natural habitats in the irrigated areas. These environmental changes resulted in a drastic transformation of the wild bee communities: in the irrigated areas the presence of social bees increased but the presence of other solitary species was hindered, reducing overall wild bee species diversity (Chapter 1). The second part of the thesis specifically focuses on the evaluation of habitat management strategies to promote beneficials. First, we assessed the attractiveness of a specific flower margin to natural enemies of apple aphids (Dysaphis plantaginea and Eriosoma lanigerum), then we characterized the natural enemies present in the aphid colonies and finally, we evaluated the contribution of this margin to aphid biological control. Our results highlight the importance of parasitoids present in the surroundings of the orchards on the parasitism of D. plantaginea colonies (Chapter 2). The third part of the thesis studies the attractiveness of different flower traits to hoverflies to better understand the foraging behavior of these insects. We observed that flower shape, number and color elicit diverse behaviors in hoverflies: they showed a predilection for flat circle-shaped flowers bouquets and, that combinations with yellow and white are preferred to those that contain blue. In addition, we found behavioral differences between mated and unmated females with regard to their flower foraging (Chapter 3). The last part of the thesis addresses the potential and difficulties of using hoverflies as providers of ecosystem services in agricultural systems. For that purpose, we reviewed the existing literature related to these beneficials, with an emphasis on the key aspects of their ecology that can maximize their potential as pollinators and predators (Chapter 4).