Enhanced aphid infestation at motorways: the role of ambient air pollution

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Abstract
A fumigation experiment, conducted at a frequented motorway, revealed a significant increase in the population development of Aphis fabae Scop. (Homoptera: Aphididae) on two main hosts, i.e. Viburnum opulus L. (Caprifoliaceae) and Phaseolus vulgaris L. cv. Ideal (Fabaceae), in ambient air compared to filtered air. The prevailing air pollutants, mainly constituted of NO (404 μg/m1, daily mean) and NO2 (210 μg/m3), seemed to have a strong impact upon the nitrogen metabolism of fumigated plants. This was reflected by the increased content of organic nitrogen in foliage and total amino acids in phloem sap. Thus, it is thought that the plant‐insect interaction is imbalanced when plants are submitted to ambient air on motorways due to changes in the nutritional quality for aphids, induced indirectly by an enhanced nitrogen uptake from ambient air by the host plant.Zusammenfassung: Erhöhter Blattlausbefall an der Autobahn: Einfluss der LuftschadstoffeIn einem Begasungsexperiment am Rande einer stark befahrenen Autobahn konnte gezeigt werden, dass die Populationsentwicklung der Schwarzen Bohnenlaus (Aphis fabae Scop.) auf den Wirtspflanzen Viburnum opulus L. und Phaseolus vulgaris durch die Einwirkungen der Autobahnimmissionen deutlich gefördert wurde. In der Zusammensetzung der Luftschadstoffe machten die Stickoxide (NOx) den grössten Anteil aus (Tagesmittel für NO 404 μg/m3 und für NO2 210 μg/m3). Der Einfluss der Schadstoffe auf den Stickstoffmetabolismus mit Umgebungsluft begaster Pflanzen war betràchtlich, da zu bestimmten Zeitpunkten erhöhte Konzentrationen sowohl an organischem Stickstoff in den Blàttern als auch an freien Aminosàuren im Phloemsaft festgestellt werden konnte. Aufgrund eines erniedrigten Diffusionswiderstandes von Bohnenpflanzen in Umgebungsluft und eines erhöhten organischen Stickstoffgehaltes bei Keimlingen auf stickstoffarmem Bodensubstrat musste angenommen werden, dass die begasten Pflanzen ihren Stickstoffmetabolismus auf die Luftverhàltnisse der Autobahn einstellen konnten.Die vorgefundenen biochemischen Verschiebungen in den Wirtspflanzen stellen aufgrund des oft limitierenden Stickstoffangebotes eine erhebliche Verbesserung der Ernàhrungsgrundlage für herbivore Insekten dar und könnten, in Kombination mit weiteren Standortfaktoren, die an Autobahnen auftretenden Abundanzerhöhungen erklàren.