MULTITROPHIC MODELS OF PREDATOR–PREY ENERGETICS: I. AGE-SPECIFIC ENERGETICS MODELS—PEA APHID ACYRTHOSIPHON PISUM (HOMOPTERA: APHIDIDAE) AS AN EXAMPLE

Abstract

A simple age-specific energetics (calories or biomass) model for the growth and development, reproduction, respiration, ageing, and intrinsic survivorship as a function of temperature and per capita energy availability for pea aphid (Acyrthosiphon pisum (Harris)) is reported. The ratio of energy supply–demand is used to scale all of the rates in the model. The maximum demand for energy based upon current state values is used to drive the Frazer–Gilbert functional response model (i.e. food acquisition), which is a component of the metabolic pool model used to assimilate energy to growth, reproduction, respiration, and egestion. The extensive data sets on pea aphid energetics published by Randolph et al. (1975) were used to develop the model. As the model estimates reproduction (M_x) and survivorship (L_x) values, extensive published age-specific life-data sets on pea aphids are used to test it. The results suggest:

(1) the lower thermal threshold for development is raised and the upper threshold is lowered as food resources are decreased

(2) the temperature-dependent rate of development is slowed with decreasing energy resources

(3) the size of individuals and reproduction become smaller as temperature approaches the upper and lower thermal thresholds.A simple model for multitrophic level interactions incorporating the acquisition and assimilation functions is presented.

Résumé

Un modèle simple et spécifique de l'âge permet de décrire les transferts d'énergie (calories ou biomasse) liés à la croissance, le dévelopement, la reproduction, la respiration, la sénescence et la survie intrinsèque en fonction de la température et des ressources énergétiques per capita, chez le puceron du pois (Acyrthosiphon pisum (Harris)). Toutes les vitesses de transfert du modèle ont été adjustées d'après le rapport énergétique offre-demande. La demande maximale d'énergie basée sur les valeurs caractéristiques de l'état actuel, sert d'intrant au modèle de réponse fonctionnelle de Frazer–Gilbert (c.à.d. d'acquisition de la nourriture), lequel est un élément du modèle de réserve métabolique par lequel l'énergie est répartie entre la croissance, la reproduction, la respiration et l'égestion. Les données élaborées publiées par Randolph et al. (1975) sur les budgets énergétiques du puceron du pois ont été utilisées pour développer le modèle. Etant donné que le modèle estime les valeurs de la reproduction (M_x) et de la survie (L_x), des bases considérables de données biologiques déjà publiées sur le puceron sont utilisées pour le valider. Les résultats indiquent que:

(1) le seuil thermique inférieur pour le développement est élevé et le seuil supérieur est abaissé, lorsque les ressources alimentaires diminuent

(2) la vitesse de développement spécifique de la température est ralentie par une baisse des ressources énergétiques

(3) la taille des individus et la reproduction diminuent lorsque la température approche les seuils thermiques inférieur et supérieur.Un modèle simple décrivant les interactions multiples entre niveaux trophiques et incorporant les fonctions d'acquisition et d'assimilation, est présenté.