The engraver beetle Ips acuminatus in the south-eastern Alps - Life traits and population dynamics

In the last years extensive outbreaks of the pine engraver beetle Ips acuminatus (Gyllenhal) (Coleoptera: Curculionidae, Scolytinae) have been reported in many Scots pine (Pinus sylvestris) forests in the Alps including the valley of Boite (Dolomites). The beetle has been considered for a long time of minor economic importance, but recently it has been included among the ten most damaging wood boring insect in Europe as a result of the increasing tree mortality caused by this species. Extrinsic factors such as high temperature and drought are known to trigger outbreaks of I. acuminatus and it is likely that climate change may aggravate the threat to pine forests, either with the beetle alone or in combination with secondary pathogens and pests, as the recent infestations seem to confirm. I. acuminatus is one of the most common bark beetles infesting Scots pine (Pinus sylvestris) in Eurasia. It is a polygamous species with up to 6-12 females joining each male within the gallery systems. The maternal galleries radiate outward from the central nuptial chamber (formed by the male) creating a distinctive star-shaped pattern. Eggs are laid on both sides of the maternal galleries. Larval galleries develop shortly in the phloem as I. acuminatus is a phloemycetophagous species associated with Ophiostoma brunneo-ciliatum and Ambrosiella macrospora. Before emerging, callow adults need a period of maturation feeding that takes place in the phloem close to the galleries where the larvae have developed. The adults infest the upper part of the trunk and the branches, as a bark thickness of 2-3 mm is preferred. Literature reports I. acuminatus as monovoltine in Scandinavia and bivoltine in southern Europe, overwintering as adult mainly under the bark of the infested trees. However, overwintering in the litter has been considered possible in northern populations. Spring emergence begins slowly when air temperature reaches 14°-16°C, but the real mass flight occurs when temperature exceeds 18°C. As many other bark beetle species, I. acuminatus have a very pronounced spatial patterning linked to the cooperative attack strategy it adopts, resulting in a „spot infestation‟. This dissertation addresses poorly known aspects of the biology of the bark beetle observed during the outbreak that started in 2005 in the south-eastern Alps, with particular focus on: - voltinism, phenology and breeding performance in relation to both temperature and colonisation density, in order to determine how these factors may affect insect performance and population dynamics in a climate-change perspective; - spatial-temporal dynamics of the infestations during the different phases of the outbreak, in order to model bark beetle activity and behaviour; - effects of a sanitation felling on spot dynamics and damage level, in order to help management decisions making about whether to apply active control measures; - natural enemy complex associated with I. acuminatus, in order to assess the role of parasitoids and predators on population dynamics.Il Coleottero Scolitide Ips acuminatus (Gyllenhal) (Coleoptera: Curculionidae, Scolytinae) ha recentemente causato estese e gravi infestazioni in diverse zone distribuite sull‟arco alpino e, tra queste, la valle del Boite (Dolomiti). Lo scolitide, per lungo tempo considerato di scarsa rilevanza economica, è stato recentemente incluso tra le dieci specie di insetti xilofagi più dannose in Europa in quanto sempre più frequentemente associato a fenomeni di elevata mortalità del pino silvestre. È noto che fattori abiotici quali elevata temperatura e stress idrico possono scatenare gravi infestazioni di I. acuminatus: per questo motivo è probabile che i cambiamenti climatici in atto aumentino i rischi cui possono essere soggette le pinete di pino silvestre, per l‟attività sia dell‟insetto da solo sia in associazione con parassiti opportunisti (secondari). Le gravi infestazioni segnalate negli ultimi anni sia sulle Alpi occidentali che su quelle orientali sembrano confermare tale ipotesi. I. acuminatus è specie ad areale euroasiatico ed è uno dei più comuni organismi xilofagi legati al pino silvestre (Pinus sylvestris). L‟insetto è poligamo e in un sistema di gallerie si possono trovare fino a 12 femmine associate a un singolo maschio. Le gallerie materne si irradiano da un vestibolo centrale scavato dal maschio, determinando un caratteristico „sistema a stella‟. Le uova sono deposte lungo entrambi i lati della galleria materna e le larve si sviluppano in brevi gallerie scavate nel floema, essendo la specie fleomicetofaga e comunemente associata a specie fungine funghi quali Ophiostoma brunneo-ciliatum e Ambrosiella macrospora. Prima di emergere dal materiale infestato, i giovani adulti necessitano di un periodo di maturazione che svolgono nutrendosi del floema situato nelle immediate vicinanze delle gallerie larvali e delle celle pupali in cui si sono sviluppati. A termine del periodo di maturazione, gli adulti sfarfallano e colonizzano i rami e la parte superiore dei fusti del pino silvestre, in quanto prediligono le parti con corteccia di spessore non superiore a 4-5 mm. Fonti bibliografiche riportano la specie come monovoltina in Scandinavia e bivoltina in Europa meridionale. I. acuminatus sverna allo stadio adulto principalmente nel materiale infestato in cui si è sviluppato; per le popolazioni nordiche la lettiera sembra costituire un ulteriore sito di svernamento. I primi voli primaverili hanno luogo quando la temperatura dell‟aria raggiunge i 14 -16°C, ma il picco dei voli si verifica quando questa supera i 18°C. Come molti altri scolitidi che adottano la strategia dell‟attacco massale al fine di vincere le difese dell‟ospite, le infestazioni di I. acuminatus si manifestano con attacchi diffusi e concentrati su un numero variabile di piante vicine tra loro, dando luogo a tipiche infestazioni definite a „macchia di leopardo‟. Durante il lavoro di ricerca, condotto in concomitanza al verificarsi di una grave pullulazione dello scolitide nelle Alpi sud-orientali, si è cercato di chiarire diversi aspetti poco noti della biologia dell‟insetto, dedicando particolare attenzione a: - voltinismo, fenologia e performance riproduttiva considerate in relazione a temperatura e densità di colonizzazione, allo scopo di determinare come questi fattori possano influire sulla performance e sulla dinamica di popolazione dell‟insetto nel quadro del cambiamento climatico; - dinamiche spazio-temporali dei nuclei di infestazione di I. acuminatus durante le diverse fasi della pullulazione, al fine di prevedere il grado di attività e il possibile comportamento futuro dell‟insetto; - impatto di tagli fitosanitari sulle dinamiche di popolazione ed effetti nel limitare i danni arrecati alle pinete, allo scopo di stabilire criteri di valutazione utili nella gestione dei boschi infestati; - complesso di nemici naturali associati a I. acuminatus, al fine di determinare quale ruolo e importanza possano avere parassitoidi e predatori sulla dinamica delle infestazioni