生物学的防除剤の攻撃時期と個体群の変動は、密度ではなく、環境勾配を越えた標的雑草の密度を最もよく説明するものである

Biological control agent attack timing and population variability, but not density, best explain target weed density across an environmental gradient.

• Nathan Harms
• James Cronin

抄録

植物-草食動物相互作用の空間的変動は、害虫システムにおいて、特に昆虫草食動物が侵略的植物を管理するための生物学的防除剤として使用されている場合には重要である。侵略的植物であるアリゲーターウィード（Alternanthera philoxeroides）とその生物学的防除剤であるアリゲーターウィードノミムシ（Agasicles hygrophila）の地理的範囲は米国南東部では完全に重なっておらず、相互作用の強さに空間的な不均一性が生じており、これは緯度に関連した環境勾配と関連している可能性がある。我々は、このシステムを、ワニグサノミの飛来域縁付近で調査し、ワニグサ密度の空間的変動が、エージェントの平均密度や最大密度、エージェント密度の変動、エージェントの攻撃タイミング、あるいは生物学的制御と環境（すなわち天候）変数の組み合わせによって最もよく説明されるかどうかを検証した。その結果、平均的な薬剤密度と宿主密度は、それぞれ緯度と負の関係にあり、正の関係にあることが明らかになった。また、エージェント密度の変動は緯度とともに増加し、宿主密度と正の相関を示した。さらに，薬剤の初発時期は冬から春にかけての気温や春から夏にかけての降水量と負の相関があり，季節的な気温の極端さと正の相関があり，薬剤密度や密度の変動には直接影響を与え，宿主密度には間接的に影響を与えていることを明らかにした。この研究は、一般的な常識に反して、天候に関連した薬剤の活動時期と個体群の変動が、薬剤の平均密度ではなく、アリゲーターワニの個体群で観察される空間的な不均一性に寄与していることを示している。

Spatial variation in plant-herbivore interactions can be important in pest systems, particularly when insect herbivores are used as biological control agents to manage invasive plants. The geographic ranges of the invasive plant alligatorweed (Alternanthera philoxeroides) and its biological control agent the alligatorweed flea beetle (Agasicles hygrophila) do not completely overlap in the southeastern USA, producing spatial heterogeneity in interaction strength that may be related to latitude-correlated environmental gradients. We studied this system near the range margin of the alligatorweed flea beetle to test whether spatial variation in alligatorweed density was best explained by agent mean or maximum density, variability in agent density, agent attack timing, or a combination of biological control and environmental (i.e., weather) variables. The pattern that emerged was that mean agent and host densities were negatively and positively associated with latitude, respectively. Variability in agent density increased with latitude and was positively correlated with host density. We further discovered that agent first attack timing was negatively correlated with winter and spring temperatures and spring and summer precipitation, and positively correlated with seasonal temperature extremes, which was then directly influential on agent density and variability in density, and indirectly on host density. This study demonstrates that, contrary to common wisdom, weather-related timing of agent activity and population variability, but not agent mean density, contribute to the spatial heterogeneity observed in alligatorweed populations.