Neighbourhood of host plants influences oviposition decisions of a stem-boring weevil

SummaryThe spatial arrangement of suitable host plants in the field may significantly constrain insects to find optimal hosts. Plant neighbours around a focal host plant can either lead to lower (associational resistance) or higher (associational susceptibility) herbivore loads. We tested whether the spatial arrangement of hosts of different suitability for the larval development of the shoot-base boring weevil Apion onopordi affects oviposition decisions in the field. Host plants in our study were healthy creeping thistles (Cirsium arvense; suboptimal hosts) and thistles infected by a rust pathogen (Puccinia punctiformis; optimal hosts). For analysis, we used nearest neighbour methods that disentangle the spatial distribution of organisms that are dependent on the position of other species (e.g. phytophagous insects and their host plants). Although theory predicts that the small-scale spatial infestation pattern can have major consequences for the population dynamics in insect–plant systems, field studies quantifying spatial pattern of phytophagous insects are rare.The spatial arrangement of host plants clearly influenced oviposition pattern in A. onopordi. In contrast to previous studies, we demonstrated that not the rust infection itself determined if a plant was infested by weevils, but rather the density of rusted shoots within a certain neighbourhood. We found strong indications for associational susceptibility of healthy thistle shoots to weevil oviposition when growing in the neighbourhood of rusted thistles. Weevil-infested plants were spatially aggregated, indicating that A. onopordi is limited in its dispersal ability within patches. Other stem-boring insects on creeping thistle were affected in their oviposition decisions by other factors than A. onopordi. Thus, it may be difficult to find general rules for oviposition choice in phytophagous insects.Our study showed that the spatial arrangement of host plants in the field critically determines oviposition choice and should thus be included as constraint in theories of optimal host selection.

ZusammenfassungDie räumliche Anordnung von Wirtspflanzen im Feld kann für Insekten das Auffinden optimaler Wirte stark einschränken. Die benachbarten Pflanzen einer Zielpflanze können so entweder zu einem niedrigeren („assoziierte Resistenz”) oder höheren („assoziierte Empfänglichkeit”) Herbivorenbefall führen. Wir haben in Feldexperimenten getestet, ob die räumliche Anordnung von Wirtspflanzen, die sich in ihrer Eignung zur Larvenentwicklung des Stängel minierenden Rüsselkäfers Apion onopordi unterscheiden, die Eiablageentscheidungen der Käferweibchen beeinflussen. Wir verwendeten in unserer Arbeit gesunde Ackerkratzdisteln (Cirsium arvense; suboptimale Wirte) und Disteln, die mit einem Rostpilz befallen waren (Puccinia punctiformis; optimale Wirte). Zur Analyse verwendeten wir Nearest-Neighbour-Verfahren, die räumliche Verteilungen von Organismen, die von der Position anderer Organismen abhängen (z.B. phytophage Insekten und ihre Wirtspflanzen), getrennt berücksichtigen. Obwohl theoretische Vorhersagen die Wichtigkeit kleinräumiger Verteilungsmuster für die Populationsdynamik von Insekten-Pflanzen-Systemen betonen, gibt es nur wenige Feldstudien, die die räumliche Verteilung von phytophagen Insekten quantifiziert haben.Die räumliche Verteilung der Wirtspflanzen zeigte einen deutlichen Einfluss auf das Eiablagemuster bei A. onopordi. Im Gegensatz zu früheren Arbeiten konnten wir zeigen, dass nicht der Rostbefall selbst bestimmt, ob eine Pflanze vom Käfer zur Eiablage ausgewählt wird, sondern vielmehr die Dichte Rost befallener Sprosse in der Nachbarschaft. Es gab starke Hinweise für das Auftreten von assoziierter Empfänglichkeit von gesunden Distelnsprossen gegenüber Rüsselkäferbefall, wenn sie in der Nachbarschaft von rostinfizierten Disteln wuchsen. Käfer befallene Disteln traten räumlich aggregiert auf, was darauf hinweist, dass A. onopordi sich nur begrenzt innerhalb eines Standorts zu verbreiten vermag. Andere Stängel minierende Insekten an der Ackerkratzdistel wurden in ihren Eiablageentscheidungen von anderen Faktoren gelenkt als A. onopordi. Es wird daher schwierig sein, generelle Regeln für Eiablageentscheidungen für phytophage Insekten zu finden.Unsere Arbeit zeigt, dass die räumliche Verteilung von Wirtspflanzen im Feld einen starken Einfluss auf Eiablageentscheidungen haben kann und daher in Theorien zur optimalen Wirtswahl eingebunden sein sollte.