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TitleDistribution, life history, food choice and chemical ecology of the invasive box-tree pyralid "cydalima perspectalis"
AuthorLeuthardt, Florine Lilli Gabriela
AbstractSUMMARY: The box-tree pyralid Cydalima perspectalis (Walker 1859) (Lepidoptera: Pyralidae) is a new invasive moth species in Europe. Its larvae feed on box-tree leaves and can cause severe damage within short time. Therefore, this species is of great concern for park and public garden manager in Europe. In the context of my PhD thesis, I examined the spread in the region of Basel, the national distribution as well as the biology of this moth. The natural dispersal speed was assessed using a public survey in the region of Basel. The number of adult moths caught with light traps allowed the determination of two distinct periods of appearance of adult moths: the first in July and the second, less pronounced, from September to mid-October. In collaboration with CABI Switzerland in Delémont, a geographic model based on literature data from Europe and Asia as well as field and laboratory data was developed. It shows the potential distribution, life-history and relative abundance of the box-tree pyralid in Europe. The model suggests that the box-tree pyralid might spread across most of Europe, except North Fenno-Scandinavia, Northern Scotland and high mountain regions, where the overall temperatures are too low to allow the completion of an entire generation per year. In most parts of Central Europe, two generations of C. perspectalis may occur, whereas in Northern and North-Western Europe, low temperatures allow only one yearly generation. In an experiment, a potential preference of the box-tree pyralid for a particular box-tree variety was investigated. Female moths deposited their eggs preferably on varieties with large leaves. Larval growth and survival did not differ between the five most frequently planted box-tree varieties in Central Europe, suggesting that the box-tree pyralid has a broad food acceptance in Europe. The discrepancy between adult preference and larval performance could be explained by the fact that the larval generation which was tested in this experiment was only about the tenth in Central Europe, and that the adaptation to the new ecosystem is not fully accomplished yet. Another study involving chemical analyses showed that larvae take up toxic compounds (alkaloids) from the box-tree leaves on which they feed and therefore become unpalatable for predators. Young larvae contain twice as much alkaloids as larvae in later instars. In box-tree leaves, the concentration of alkaloids doubles between one year-old leaves and older leaves. This finding suggests a preference of larvae for leaves containing a high concentration of alkaloids, which may explain why damage on a box-tree most often starts in the lower part, where the oldest leaves are found. Finally, an instrument for decision-making when facing the choice of long-term care and replacement of large box-tree plantations was developed using the example of the cemetery “am Hörnli” in Riehen, close to Basel. The cemetery “am Hörnli” would suffer a great financial damage due to the loss of box-trees, having estimated 3.3 km of box-tree hedges and 650 solitary trees. Since a replacement of all box-tree plants does neither come into consideration financially nor materially, the municipal parks and garden department chose a financially more attractive solution for the clearance, care, and replacement of box-trees, following a concept of commensurability and efficiency: important trees from a heritage point of view are management and functionally less important trees are cleared and replaced by optically different but less pricy plants or not replaced at all. This strategy proves to be the most cost-efficient: after only four years this strategy is financially more attractive than a hypothetical care of all box-tree plants. The findings of this doctoral thesis suggest that it will become unavoidable to monitor box-trees in gardens, parks and in natural sites and to treat them with pesticides in case of need. ---------- Zusammenfassung: Der Buchsbaumzünsler Cydalima perspectalis (Walker 1859) (Lepidoptera: Pyralidae) ist eine in Europa neu auftretende, invasive Schmetterlingsart, dessen Raupen sich von Buchsblättern ernähren. Diese können innert kurzer Zeit grosse Schäden anrichten und bereiten daher den Verantwortlichen für Parks und Grünanlagen in Europa grosse Sorgen. Im Rahmen meiner Dissertation untersuchte ich die regionale und nationale Ausbreitung sowie die Biologie des Falters. Mittels einer Umfrage bei der Bevölkerung der Region Basel wurde die natürliche Ausbreitungs-geschwindigkeit des Buchsbaumzünslers erfasst. Mithilfe der Aufzeichnung von Lichtfängen an zwei Standorten in Basel konnten zwei deutlich getrennte Perioden des Erscheinens der Falter festgestellt werden: die erste im Juli und die zweite, weniger stark ausgeprägte, von Anfang September bis Mitte Oktober. In Zusammenarbeit mit CABI Switzerland in Delémont wurde ein geographisches Modell erstellt, welches anhand von Literaturdaten aus Europa und Asien sowie Feld- und Labor-Daten die potentielle Verbreitung, die relative Abundanz sowie den jährlichen Rhythmus des Buchsbaumzünslers in Europa simuliert. Das Modell lässt darauf schliessen, dass sich der Buchsbaumzünsler in ganz Europa ausbreiten kann, mit Ausnahme vom nördlichen Fennoskandinavien, dem Norden Schottlands und hohen Bergregionen wo die Temperaturen insgesamt zu niedrig sind, um eine komplette Generation pro Jahr auszubilden. In weiten Teilen Mitteleuropas bildet der Schädling zwei jährliche Generationen aus. In Nordeuropa erlauben die tieferen Temperaturen hingegen nur eine einzige Generation pro Jahr. Mit einem Experiment wurde eine allfällige Buchsbaum-Sortenpräferenz des Buchsbaumzünslers untersucht. Legebereite Weibchen zeigten eine Vorliebe für grossblättrige Buchssorten. Die Wachstumsrate und Sterblichkeit der Raupen zeigten keine Unterschiede zwischen den häufigsten Sorten in Mitteleuropa, was darauf schliessen lässt, dass der Buchsbaumzünsler in Europa eine breite Futterpflanzen- akzeptanz aufweist. Die Abweichung zwischen der Präferenz der Falter und der Wachstumsrate der Raupen kann daraus herrühren, dass die getesteten Raupen und Falter erst etwa die zehnte Generation ist, welche in Mitteleuropa auftritt, und die Anpassung an das neue Ökosystem noch nicht optimiert wurde. In einer weiteren Untersuchung konnte anhand von chemischen Analysen gezeigt werden, dass die Raupen giftige Stoffe (Alkaloide) aus den Buchsblättern aufnehmen und speichern und deshalb für Frassfeinde ungeniessbar sind. Junge Raupen weisen einen doppelt so hohen Alkaloidgehalt auf wie spätere Stadien. Beim Buchs sind die Alkaloidkonzentration in einjährigen Blättern nur etwa halb so gross ist wie in älteren Blättern. Diese Beobachtung legt nahe, dass Raupen Blätter mit hohem Alkaloidgehalt vorziehen, was erklären mag weshalb der Frass an einer Buchspflanze meist im unteren Bereich anfängt, wo die ältesten Blätter sind. Es wurde ebenfalls ein Instrument zur Entscheidungsfindung zwischen Ersatz oder langjähriger Pflege grosser Buchsbestände anhand des Friedhofes am Hörnli in Riehen bei Basel entwickelt, da dieser mit seinen geschätzten 3.3 km Buchshecken und 650 Solitärbuchsbäumen von einem erheblichen finanziellen Schaden durch den Verlust von Buchs betroffen ist. Da ein Ersatz aller Buchspflanzen weder finanziell noch materiell in Frage kommt, wird von der Stadtgärtnerei – entsprechend dem Konzept der Verhältnismässigkeit – ein weit niedrigerer Betrag für Rodung, Ersatz und Pflege aufgewendet: Denkmal-pflegerisch wichtige Buchspflanzen werden erhalten und gepflegt, funktionell weniger wichtige Buchspflanzen gerodet und je nach Situation gar nicht oder durch optisch verschiedene aber dafür günstigere Straucharten ersetzt. Diese Strategie erweist sich als die rentabelste: bereits nach vier Jahren ist diese Strategie finanziell attraktiver als eine hypothetische Pflege des gesamten Buchsbestandes. Aufgrund der verschiedenen Erkenntnisse, welche im Verlauf dieser Doktorarbeit gewonnen wurden, wird es in Zukunft unvermeidlich sein, Buchspflanzen in Gärten, Parkanlagen und an natürlichen Standorten zu überwachen und notfalls mit Insektenschutzmitteln zu behandeln.
ContributorsBaur, Bruno; Erhardt, Andreas
Date2013
TypeThesis; NonPeerReviewed
Formatapplication/pdf
Identifierhttps://edoc.unibas.ch/30962/1/Dissertation_LF.pdf
Identifier Leuthardt, Florine Lilli Gabriela. Distribution, life history, food choice and chemical ecology of the invasive box-tree pyralid "cydalima perspectalis". 2013, Doctoral Thesis, University of Basel, Faculty of Science.
Identifier10.5451/unibas-006214570
Identifierinfo:doi/10.5451/unibas-006214570
Identifierurn:urn:nbn:ch:bel-bau-diss106519
Languageeng
Relation http://edoc.unibas.ch/diss/DissB_10651
https://edoc.unibas.ch/30962/
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess