The role of interference competition in a sustained population outbreak of the aspen leaf miner in Alaska

Direct density-dependence through intraspecific competition may be an important mechanism permitting sustained herbivore outbreaks. In theory, interference competition could allow a relatively stable number of herbivore individuals to survive while moderating host plant damage. This research examined the potential role of intraspecific competition in permitting a decade-long outbreak of the aspen leaf miner, Phyllocnistis populiella, on Populus tremuloides in interior Alaska. A combination of observational and experimental studies examined larval food requirements, food resources, and the impacts of P. populiella larval density on survival, mass, and leaf mining damage. These results were then compared to those from nine years of survey data examining the density of eggs and pupal chambers, as well as leaf mining damage. The number of P. populiella eggs per leaf surface often exceeded the number that could be supported through larval development. Consistent with the expectations of interference competition, the probability of larval survival displayed a decelerating decline with increasing density. Pupal mass of surviving individuals was not related to larval density suggesting little impact of exploitative competition. Mean percent of leaf area mined saturated between 65 and 75%. Taken together these results suggest that strong interference competition largely precludes exploitative competition in P. populiella larvae thereby allowing some individuals to survive and attain normal pupal size even when densities far surpass the carrying capacity of the resource. Interference competition also limits host plant damage thereby contributing to the preservation of a healthy resource base. By constraining both larval survival and host plant damage, interference competition may foster the maintenance of sustained outbreaks of P. populiella.

ZusammenfassungDirekte Dichteabhängigkeit durch intraspezifische Konkurrenz kann ein wichtiger Mechanismus sein, der dauerhafte Massenentwicklung von Herbivoren ermöglicht. Theoretisch könnte Interferenz einer relativ stabilen Zahl von Herbivoren erlauben zu überleben, während der Schaden an der Wirtspflanze gemildert wird. Diese Studie untersuchte die potentielle Rolle der intraspezifischen Konkurrenz für die Ermöglichung einer 10-jährigen Massenentwicklung des Gemeinen Pappelblattminierers, Phyllocnistis populiella, auf Populus tremuloides in Zentralalaska. In einer Kombination von Beobachtungen und Experimenten untersuchten wir die Nahrungsansprüche der Larven, die Nahrungsressourcen und den Einfluss der Larvenabundanz des Minierers auf die Überlebensrate, Masse und Blattschaden. Diese Ergebnisse wurden dann verglichen mit denen einer neunjährigen Erfassung der Abundanzen von Eiern und Puppenkammern sowie des Blattschadens. Die Zahl der P. populiella-Eier pro Blatt überstieg oft die Zahl der Larven, die ihre Entwicklung dort vollenden konnten. In Übereinstimmung mit den Erwartungen für die Interferenz, zeigte die Überlebenswahrscheinlichkeit der Larven einen Abfall mit steigender Larvendichte. Die Puppenmasse der überlebenden Individuen zeigte keinen Bezug zur Larvendichte, was auf einen geringen Einfluss der exploitativen Konkurrenz hindeutet. Bis zu 65 bis 75% der Blattfläche wurden miniert. Zusammengenommen legen diese Ergebnisse nahe, dass Interferenz weitgehend exploitative Konkurenz unter P. populiella-Larven ausschließt, wodurch einige Individuen überleben und die normale Puppengröße erreichen können, sogar wenn die Individuendichten die Kapazität der Nahrungsressource bei weitem überschreiten. Interferenz begrenzt auch den Schaden für die Wirtspflanze, was zum Erhalt einer funktionstüchtigen Ressourcenbasis beiträgt. Indem sowohl die Überlebensrate der Larven als auch der Schaden an der Wirtspflanze begrenzt wird, kann Interferenz die Aufrechterhaltung von dauerhaften Massenentwicklungen von P. populiella unterstützen.