A model of the European red mite (Acari, Tetranychidae) population dynamics and its linkage to grapevine growth and development

Abstract

Abstract A dynamic model for the development of the European red mite Panonychus ulmi (Koch) populations is presented and validated with four independent field data sets. It has the following characteristics: 1. Mite development, survival and reproduction are mainly driven by the daily temperature extremes and precipitation, modified by the food supply and nitrogen status of the host. 2. The population cohorts pass through egg, juvenile and adult life stages. Their development and aging occur above the stagespecific temperature thresholds and are modelled with the distributed delay method to account for the observed variance around the mean transit (development) time. 3. The link between the grapevine (Vitis vinifera L.) host plant and the European red mite population is modelled via the metabolic pool approach. The bitrophic relationship between the host and the herbivore has a quantitative and a qualitative component: the plant supplies food (dry matter) to the feeding mite stages, which conversely reduce the photosynthetically active leaf area. The qualitative aspect concerns the effect of the nitrogen concentration of the vine leaves on oviposition and development of the spider mites. The energy flow within and between trophic levels is expressed in dry mass equivalents [g]. 4. The negative impact of rainfall is a significant component of the model. Precipitation affects oviposition and survival of the mites. For the validation with four data sets all parameter values were kept constant except for fecundity which presumably varies among mite strains in different vineyards. The model successfully simulated the mite dynamics of different locations and years. Zusammenfassung Populationsdynamisches Modell der Roten Spinne (Acari, Tetranychidae) unter Berücksichtigung der Weinrebenentwicklung Ein dynamisches Modell der Populationsentwicklung der Roten Spinne Panonychus ulmi und dessen Validation mit vier unabhängigen Datensätzen werden beschrieben. Das Modell weist folgende Grundzüge auf: 1 Die wichtigsten Steuervariablen der Milbenentwicklung, Mortalität und Reproduktion sind die täglichen Temperaturextreme und die Niederschläge. Sie werden zusätzlich durch Nahrungsangebot und Stickstoffverhältnisse der Wirtspflanze beeinflußt. 2 Die Populationskohorten durchlaufen Ei-, Juvenil- und Adultstadien. Ihr Wachstum und die Alterung oberhalb einem stadienspezifischen Entwicklungsnullpunkt werden mittels der Methode des „distributed delay” modelliert, welche eine Streuung der mittleren Entwicklungsdauer beinhaltet. 3 Der „metabolic pool” Ansatz bewerkstelligt die Verknüpfung der Weinrebenpopulation (Vitis vinifera L.) mit derjenigen der Roten Spinne. Die Beziehungen zwischen den zwei trophischen Stufen Wirt und Phytophage besitzen eine quantitative und eine qualitative Seite: Die Pflanze liefert den saugenden Milben die Nahrung, was umgekehrt einen Verlust der assimilierenden Blattfläche bedeutet. Der qualitative Aspekt betrifft den Einfluß der Stickstoff-Konzentration der Rebenblätter auf die Eiablage und Entwicklung der Spinnmilben. Der Energiefluß zwischen den trophischen Stufen wird in Trockensubstanz-Einheiten [g] ausgedrückt. 4 Die negative Wirkung des Niederschlags ist ein wichtiger Bestandteil des Modells. Der Regen übt einen starken Einfluß auf die Eiablage und Mortalität der Milben aus. Für die Validation des Modells mit vier Datensätzen wurden alle Parameterwerte konstant gehalten mit Ausnahme der Fekundität, die möglicherweise bei Milbenstämmen in verschiedenen Rebbergen schwankt. Das Modell war imstande, die Milbendynamik in verschiedenen Orten und Jahren nachzuvollziehen.