Spatial ecology of a specialist insect herbivore : the leaf-mining moth Tischeria ekebladella on the pedunculate oak Quercus robur

Herbivorous insects comprise a major part of terrestrial biodiversity, and their interactions with their host plants and natural enemies are of vast ecological importance. A large body of research demonstrates that the ecology and evolution of these insects may be affected by trophic interactions, by abiotic influences, and by intraspecific processes, but so far research on these individual aspects has rarely been combined. This thesis uses the leaf-mining moth Tischeria ekebladella and the pedunculate oak (Quercus robur) as a case study to assess how spatial variation in trophic interactions and the physical distribution of host trees jointly affect the distribution, dynamics and evolution of a host-specific herbivore. With respect to habitat quality, Tischeria ekebladella experiences abundant variation at several spatial scales. Most of this variation occurs at small scales notably among leaves and shoots within individual trees. While hypothetically this could cause moths to evolve an ability to select leaves and shoots of high quality, I did not find any coupling between female preference and offspring performance. Based on my studies on temporal variation in resource quality I therefore propose that unpredictable temporal changes in the relative rankings of individual resource units may render it difficult for females to predict the fate of their developing offspring. With respect to intraspecific processes, my results suggest that limited moth dispersal in relation to the spatial distribution of oak trees plays a key role in determining the regional distribution of Tischeria ekebladella. The distribution of the moth is aggregated at the landscape level, where local leaf miner populations are less likely to be present where oaks are scarce. A modelling exercise based on empirical dispersal estimates revealed that the moth population on Wattkast an island in south-western Finland is spatially structured overall, but that the relative importance of local and regional processes on tree-specific moth dynamics varies drastically across the landscape. To conclude, my work in the oak-Tischeria ekebladella system demonstrates that the local abundance and regional distribution of a herbivore may be more strongly influenced by the spatial location of host trees than by their relative quality. Hence, it reveals the importance of considering spatial context in the study of herbivorous insects, and forms a bridge between the classical fields of plant-insect interactions and spatial ecology.

De växtätande insekterna utgör en artrik grupp av stor ekologisk och ekonomisk betydelse. Utbredningen av växtätare har omväxlande ansetts avspegla rumslig variation i värdväxtkvalitet, utbredning av naturliga fiender eller yttre miljöfaktorer. Under senare år har ekologisk forskning dock visat att en art kan uppträda på vissa lokaler och saknas på andra utan nämnvärd variation i ovannämnda faktorer detta p.g.a. begränsningar i artens spridningsförmåga och begränsad livslängd hos lokala bestånd. Trots detta har den relativa betydelsen av livsmiljöns kvalitet och rumsliga utbredning sällan beaktats i studier av växtätande insekter. I min avhandling undersöker jag hur värdväxtens kvalitet och utbredning påverkar utbredning, beståndsfluktuationer och evolution hos den större ekpannluggmalen (Tischeria ekebladella), en art som är specialiserad på ek, Quercus robur. I min avhandling påvisar jag att enskilda ekar ur ekpannluggmalens perspektiv ter sig som mosaiker av blad och skott av varierande kvalitet, medan skillnaderna i bladkvalitet mellan olika trädindivider är förhållandevis små. Trots att malarnas resursval kan ha viktiga konsekvenser för avkommans livsduglighet förmår äggläggande malhonor inte urskilja de blad och skott som är bäst för larvernas överlevnad. En möjlig förklaring är att ett adaptivt resursval är omöjligt i en situation där den relativa kvaliteten hos olika resursenheter varierar oförutsägbart i tid. Mina resultat tyder på att rumsliga mönster i ekpannluggmalens utbredning till stor del beror på malarnas begränsade spridningsförmåga. Arten förekommer med en lägre frekvens på isolerade ekar än på träd i större ekbestånd. En populationsmodell för malbeståndet på ön Wattkast i Korpo visar att graden av växelverkan mellan malar på olika träd kraftigt varierar med ekarnas avstånd från varandra. Sammanfattningsvis bygger mitt arbete med ekpannluggmalen en bro mellan tidigare forskningstraditioner som å ena sidan fokuserat på den lokala växelverkan mellan värdträd och växtätare och å andra sidan på rumsliga processer. Mina resultat visar att utbredningen av växtätande insekter inte nödvändigtvis avspeglar rumsliga mönster i livsmiljöns kvalitet, och att värdväxtens utbredning har viktiga konsekvenser för insekternas rumsliga populationsstruktur. Var värdväxten finns påverkar därigenom det ekologiska och evolutiva samspelet mellan växtätande insekter, värdväxter och naturliga fiender.