MULTITROPHIC MODELS OF PREDATOR–PREY ENERGETICS: II. A REALISTIC MODEL OF PLANT–HERBIVORE–PARASITOID–PREDATOR INTERACTIONS

Abstract

An energy-flow multitrophic-level model incorporating acquisition (functional response) and assimilation (metabolic pool model) functions and stochastic development is proposed and put into historical perspective. The model is general for each trophic level and for all subcomponents. Prey demand drives the functional response model, while food supply–demand determines all intrinsic rates in the model. The model is used to explore the theoretical properties of a multitrophic system comprising alfalfa, blue aphids, pea aphids, a host-specific parasitoid, and two predators (lady beetles, green lacewings). The model shows:

(1) the importance of the resource base on higher trophic level dynamics and vice versa

(2) the stability properties of different combinations of species

(3) the role of parasitoids and predators in population regulation in this system

(4) how food acquisition and respiration as functions of temperature and per capita resource interact to determine the rate of population growth

(5) that extreme caution must be used in extrapolating theoretical results to field situations.

Résumé

Un modèle de transfert de l'énergie entre plusieurs niveaux trophiques, incorporant les fonctions acquisition (la réponse fonctionnelle) et assimilation (modèle de réserve métabolique) en plus du développement exprimé en termes probabilistiques, est proposé et placé dans une perspective historique. Le modèle est général pour chaque niveau trophique et pour toutes les composantes. La demande en proies régule le modèle de réponse fonctionnelle alors que le rapport entre l'offre et la demande en nourriture détermine toutes les valeurs des vitesses intrinsèques du modèle. Le modèle est appliqué à l'étude des propriétés théoriques d'un système à niveaux trophiques multiples incluant la luzerne, les pucerons Acyrthosiphon kondoi et A. pisum, un parasitoide spécifique de son hôte et deux prédateurs (coccinelles et chrysbpes). Le modèle a montré:

(1) l'importance de l'ampleur des ressources sur la dynamique des niveaux trophiques supérieurs et vice-versa

(2) les caractéristiques de stabilité de différentes combinaisons d'espèces

(3) le rôle des parasitoides et prédateurs dans la régulation des populations de ce système

(4) la façon dont l'acquisition de nourriture et la respiration, en tant que fonctions de la température et des ressources per capita, interagissent pour déterminer la vitesse de croissance de population

(5) les dangers d'extrapoler à une situation de terrain des résultats qui sont théoriques.