Plant-provided food for predators of key coffee pests

Abstract

The intense population growth strongly affects the landscapes and pressures food production. Brazil is the bigger coffee producer and exporter in the world and chemical control of pests is the most used method to control unwanted insects. In this scenario, insecticides can create pest resistant populations, outbreaks of secondary ones and harm human and environment health. This context accentuate the need to integrate alternative methods in order to control pests in a safer way. In this thesis I investigated if plant-provided resources, such as nectar and pollen, selectively benefits natural enemies without benefiting key coffee pests. In Chapter I, I examined if Senna cernua extrafloral nectar improves Chrysoperla externa and Harmonia axyridis fitness. I performed survival experiments inside a green house to immature, where larvae from both species were fed with the extrafloral nectar at the plants. For the adults, I realized experiments on the green house and also in laboratory to analyze the effect of nectar on survival and reproduction of these important beneficial insects. The extrafloral nectar of S. cernua increased significantly the survival of C. externa and H. axyridis, both larvae and adults. C. externa females could even oviposit feeding only on this nectar. In Chapter II, I inspected if Crambe abyssinica flowers provides resources capable of benefit the same two predators from Chapter I, without favoring Leucoptera coffeella adults, the coffee leaf miner. I carried out laboratory experiments to examine if C. abyssinica floral resources (nectar or pollen), affects survival of larvae and survival or reproduction of the adults natural enemies. I also inspected if L. coffeella adults can feed on floral nectar and increase its survival or reproduction. Lastly, I investigated if honeydew produced by the green aphid Myzus persicae, a species hosted by C. abyssinica, affects the coffee leaf miner survival or reproduction. Larvae from C. externa and H. axyridis could feed on floral resources but just adults of C. externa could benefit from it, increasing its survival. L. coffeella adults did not feed on C. abyssinica floral nectar and also did not feed on honeydew produced by the aphids. Finally, in Chapter III, in laboratory, I tested whether ladybug species can prey and feed upon L. coffella and Hypothenemus hampei (coffee berry borer) life stages. For the first time, a predatory ladybug species was registered feeding on the coffee leaf miner pre-pupae. Similarly, for the first time ever, two new ladybug species were recorded entering the coffee berry borer galleries and preying on immature stages of this pest. In this regard, this study shows that is possible to integrate sustainable approaches to control pests. Both S. cernua and C. abyssinica should be introduced on coffee crops in order to increase biological control of L. coffeella and H. hampei, attracting and keeping natural enemies in the field over longer periods of time. This study presents a valuable contribution to regenerative coffee farming. Keywords: conservation biological control; Hypothenemus hampei; Leucoptera coffeella; coccinellidsO intenso crescimento populacional afeta fortemente as paisagens e pressiona a produção de alimentos. O Brasil é o maior produtor e exportador de café do mundo e o controle químico de pragas é o método mais utilizado para controlar insetos indesejados. Nesse cenário, os inseticidas podem criar populações resistentes a pragas, surtos de pragas secundárias e prejudicar a saúde humana e ambiental. Esse contexto acentua a necessidade de integrar métodos alternativos para controlar pragas de forma mais segura. Nesta tese, investiguei se recursos fornecidos pelas plantas, como néctar e pólen, beneficiam seletivamente os inimigos naturais sem beneficiar as principais pragas do café. No Capítulo I, examinei se o néctar extrafloral de Senna cernua melhora o fitness de Chrysoperla externa e Harmonia axyridis. Realizei experimentos de sobrevivência dentro de uma estufa para as fases imaturas, onde larvas de ambas as espécies foram alimentadas com o néctar extrafloral nas plantas. Para os adultos, realizei experimentos na estufa e também em laboratório para analisar o efeito do néctar na sobrevivência e reprodução desses importantes insetos benéficos. O néctar extrafloral de S. cernua aumentou significativamente a sobrevivência de C. externa e H. axyridis, tanto larvas quanto adultos. Fêmeas de C. externa conseguem até ovipositar alimentando-se apenas deste néctar. No Capítulo II, inspecionei se as flores de Crambe abyssinica fornecem recursos capazes de beneficiar os mesmos dois predadores do Capítulo I, sem favorecer os adultos de Leucoptera coffeella, o bicho-mineiro do cafeeiro. Realizei experimentos de laboratório para examinar se os recursos florais de C. abyssinica (néctar ou pólen) afetam a sobrevivência das larvas e a sobrevivência ou reprodução dos inimigos naturais adultos. Também inspecionei se adultos de L. coffeella podem se alimentar de néctar floral e aumentar sua sobrevivência ou reprodução. Por fim, investiguei se o honeydew produzido pelo pulgão verde Myzus persicae, uma espécie hospedada por C. abyssinica, afeta a sobrevivência ou reprodução do bicho-mineiro do cafeeiro. Larvas de C. externa e H. axyridis podem se alimentar de recursos florais, aumentando sua longevidade. Em relação aos adultos, apenas C. externa se beneficiam das flores, aumentando sua sobrevivência. Adultos de L. coffeella não se alimentaram de néctar floral de C. abyssinica e também não se alimentaram do honeydew produzido pelos pulgões. Finalmente, no Capítulo III, em laboratório, testei se espécies de joaninhas podem predar e se alimentar de estágios de vida de L. coffella e Hypothenemus hampei (broca do cafeeiro). Pela primeira vez, uma espécie de joaninha predadora foi registrada alimentando-se de pré-pupas do bicho-mineiro do cafeeiro. De maneira semelhante, pela primeira vez, duas novas espécies de joaninhas foram registradas entrando nas galerias da broca do café e predando estágios imaturos desta praga. Nesse sentido, este estudo mostra que é possível integrar técnicas sustentáveis para o controle de pragas. Tanto S. cernua quanto C. abyssinica devem ser introduzidos nas lavouras de café para aumentar o controle biológico de L. coffeella e H. hampei, atraindo e mantendo inimigos naturais no campo por períodos mais longos. Este estudo apresenta uma contribuição valiosa para a cafeicultura regenerativa. Palavras-chave: controle biológico conservativo; Hypothenemus hampei; Leucoptera coffeella; coccinelídeos