Mutualistic interaction of aphids and ants in pepper, Capsicum annuum and Capsicum frutenscens (Solanaceae) / Interacción mutualista de pulgones y hormigas en pimiento, Capsicum annuum y Capsicum frutenscens (Solanaceae)

Abstract Introduction: Adequate biological identification is fundamental for establishing integrated pest management programs and identifying the trophic and mutualist relationships that can affect pest population dynamics. Aphids are the main pest of pepper Capsicum spp. (Solanaceae) crops in Southwestern Colombia, due to their role as vectors of viruses. However, the identification of aphid species is complex, limiting the investigations performed to address their interactions with other organisms. Ants and aphids present a facultative mutualistic relationship, that promotes the growth of hemipteran colonies, for this reason, the study of the ecological mutualistic association between aphids and ants is important. Objective: The main objective was to discriminate the aphid species present in commercial crops of Capsicum spp., and to identify the ant community that attends the aphid colonies and its effects on the size of the aphid colonies. Methods: Aphid species, and their ant mutualist, were collected from Capsicum annuum and Capsicum frutescens, in the Cauca valley, Southwestern Colombia. We used the DNA barcoding approach to identify aphid species, and the ants were identified by morphology-based taxonomy. To evaluate the effect of ant care on the size and structure of aphid colonies, generalized linear models were calculated using as the response variables the total number of aphids for each colony and the proportion of nymphs. Results: The aphid species that attack pepper crops, are: Aphis gossypii and Myzus persicae (Hemiptera: Aphididae), with A. gossypii being the species that interacts with ants (19 ant species). A. gossypii colonies attended by ants had larger sizes and more nymphs per colony, than those not attended. Conclusions: Although the aphid-ant interaction is not species-specific, it is necessary to consider its role in the propagation of viral diseases in peppers and to determine how this interaction may affect regional biological control strategies.

Resumen Introducción: La adecuada identificación biológica es fundamental para establecer programas de manejo integrado de plagas e identificar las relaciones tróficas y mutualistas que pueden afectar la dinámica poblacional de insectos plaga. Los áfidos son las principales plagas del ají Capsicum spp. (Solanaceae) en el suroccidente colombiano, debido a su rol como vectores de virus. Sin embargo, su identificación es compleja, y limita las investigaciones que intentan revelar sus interacciones con otros organismos. Las hormigas y los áfidos presentan una relación mutualista facultativa, que promueve el crecimiento de las colonias de los hemípteros, por esta razón, el estudio de la asociación ecológica y mutualista entre áfidos y hormigas es importante. Objetivo: El principal objetivo de esta investigación fue discriminar las especies de áfidos presentes en cultivos comerciales de Capsicum spp., e identificar la comunidad de hormigas que atiende las colonias de áfidos y su efecto en el tamaño de las colonias de áfidos. Métodos: Los áfidos, y las hormigas mutualistas de estos áfidos, se recolectaron de Capsicum annuum y Capsicum frutescens, en el valle del rio Cauca, en el suroccidente colombiano. Se empleó el Código de barras del ADN para identificar las especies de áfidos, y las hormigas se identificaron empleando taxonomía basada en morfología. Para evaluar el efecto que tiene el cuidado de las hormigas sobre el tamaño de las colonias de áfidos, se empleó un modelo lineal generalizado, utilizando como variables de respuesta el número total de áfidos por cada colonia y la proporción de ninfas por colonia. Resultados: Las especies de áfidos que atacan los cultivos de ají, son: Aphis gossypii y Myzus persicae (Hemiptera: Aphididae), siendo A. gossypii la especie que interactúa con hormigas (19 especies). Las colonias de A. gossypii atendidas por hormigas presentan mayor tamaño y número de ninfas, que aquellas desatendidas. Conclusiones: Aunque la interacción áfido-hormiga no es especie específica, es necesario considerar su rol en la propagación de enfermedades virales en plantas cultivadas y determinar cómo esta interacción puede afectar la implementación de estrategias de control biológico.

Gremios y diversidad de hormigas (Hymenoptera: Formicidae) en tres usos del suelo de un paisaje cafetero del Cauca-Colombia / Guilds and diversity of ants in three land uses from a coffee landscape at Cauca -Colombia

Resumen En los últimos 50 años, la producción cafetera colombiana ha sufrido una gran transformación de los cultivos tradicionales crecidos a la sombra de los bosques, para derivarlos en vastas extensiones de cafetales de libre exposición al sol. Estos sistemas reducen la biodiversidad nativa y sus servicios ecosistémicos asociados. A su vez, los cafetales de sombrío operan como potenciales refugios de dicha biodiversidad, favoreciendo su dispersión en el paisaje dado que ofrecen hábitat de alta calidad para que los organismos silvestres se muevan a través de los relictos de vegetación natural, es por tanto importante documentar su valor biológico. En Colombia, el departamento del Cauca es el cuarto productor de café y aunque sus cosechas estaban principalmente basadas en el modelo de uso de sombra de árboles sobre cafetos, en los últimos 10 años los cafetales de sol han doblado su extensión en este departamento y casi han equiparado la extensión de los cafetales de sombra. Por lo tanto, es necesario documentar si estos cambios de uso de suelo a escala de paisaje pueden derivar en consecuencias para la biota silvestre que habita estos sistemas productivos. Dadas las anteriores consideraciones, y para probar la importancia biológica de las plantaciones de café, el presente estudio compara el efecto de tres usos del suelo (cafetales de sol, cafetales de sombra y parches de vegetación natural) en términos de la riqueza de especies de hormigas y la abundancia de sus gremios tróficos en el municipio de Caldono entre agosto de 2015 y enero de 2016. Las capturas fueron realizadas con trampas de caída, sacos mini-Winkler y colecta directa. Encontramos que la riqueza de hormigas fue mayor en parches de vegetación natural, seguidos de cafetales de sombra y cafetales de sol. En estos últimos, las hormigas omnívoras generalistas fueron más abundantes, y las hormigas arbóreas que forrajean en el suelo fueron menos abundantes. Por su parte, los cafetales de sombra, pese a pertenecer a un uso del suelo transformado, guardan similitud con algunos parches de vegetación natural. Usando sólo hormigas del estrato más bajo (suelo y sotobosque), nuestros hallazgos confirman que los cafetales de sombra mantienen una parte importante de la diversidad de hormigas de la localidad, mientras que los cafetales de sol ofrecen menor calidad de hábitat para la misma. Por otro lado, pese a que los parches de vegetación natural son tan pequeños y degradados, su conservación representa un valioso patrimonio para la protección de la fauna de hormigas local, albergando una gran cantidad de especies exclusivas.

Abstract In the last 50 years, Colombian coffee production has undergone a great transformation from traditional plantations grown below the forest's shade, to vast extensions of coffee plantations consisting of free exposition to sun. These systems reduce native biodiversity and its associated ecosystem services. Simultaneously, shaded coffee plantations operate as potential shelter of such biodiversity, favoring its dispersal in the landscape, because they offer high-quality habitat for the movement of wild organisms through natural vegetation relicts. Therefore, it is important to document its biological value. In Colombia, Cauca department is the fourth coffee producer and although its cultures were mainly based on the model of using trees' shade on coffee shrubs, in last 10 years, sun coffee plantations have doubled their extension in this department and have almost equated the shaded coffee extension. Thus, it is necessary to document if these land use changes at landscape scale may derivate in consequences for the wild biota dwelling these productive systems. Given the above considerations, and in order to test for the biological importance of coffee plantations, the present study compares the effect of three land uses (sun coffee, shaded coffee and natural vegetation patches; eight of each one) in terms of ants' species richness and the abundance of their trophic guilds at Caldono municipality, between August 2015 and January 2016. Captures were carried out with pitfall traps, mini-Winkler sacs and direct capture. We found that ants' richness was higher in natural vegetation patches, followed by shaded coffee plantations and sun coffee plantations, in these last ones, the omnivore-generalist ants were more abundant, and ground-foraging arboreal ants were less abundant. We found that shaded coffee plantations, despite belonging to a transformed land use, have greater similarity with some natural vegetation patches. Using only ants from the lowest stratum (soil and understory), our findings confirm that shaded coffee plantations maintain an important part of the ant diversity of the locality, while sun coffee plantations offer less habitat quality to it. On the other hand, although natural vegetation patches are so small and degraded, their conservation represent a valuable heritage for the protection of local ants' fauna, harboring a largenumber of exclusive species. Rev. Biol. Trop. 66(1): 48-57. Epub 2018 March 01.