UCCE Master Gardenersof El Dorado County

Contact us:530‐621‐5512 (Tues‐Fri 9:00AM‐Noon)

mgeldorado@ucdavis.eduVisit us at 311 Fair Lane, Placerville

The Good, the Bad, and the Bugly: Biological Control, Integrated Pest Management and 

Knowing Who Your Friends Are

El Dorado County Master GardenersMary Tran

January 2017

What are insects  ?

Insects are Arthropods 

There are  LOTS of insects: 

Relative number of species in each major group (higher taxon)

Great Diversity of Insect Body Forms

Insects are adapted to liveunderwater, underground, in the air

Insects are old

And They are Beautiful

Insect breathing

Insect MouthpartsFor cutting and   chewing

For piercing and sucking

For sponging and siphoning

Three (four) types of insect life cycle

Insect egg layingIn the ground and in water

On leaves and twigs

In other insects’ eggs and bodies

Top: Dragon fly, grasshopperMiddle: Lady beetle, stink bugBottom: Parasitoid wasp laying on scale, wasp laying on butterfly eggs, braconid wasp eggs on hornworm.

Insects are important• Nutrient recycling

• Through degrading leaf litter and wood, dispersal of fungi, disposal of carrion and dung, soil turnover

• Plant propagation• Maintenance of plant community composition and structure

• Through eating plant parts and seeds

• Maintenance of animal community structure• Through transmission of diseases of large animals, predation, parasitism of smaller ones

• Food for insect‐eating bird, mammals, reptiles, and fish

What is Biological Control?

Use of natural enemies to reduce pest population

• “Natural Enemies” are “enemies” of the “pests”.• Most are specialized, attack only closely related pests• I call them Friends of the Garden.

• Types of insect action:• Parasites • Pathogens• Predators

Parasites• A parasite lives and feeds in or on a host.

• True parasites (e.g., fleas and ticks) do not typically kill their hosts.

• Biocontrol parasite species do kill their hosts.

• They are called “parasitoids.” 

• Insect parasites develop in eggs or inside  host’s body

• Adult females of wasps that attack scales and whiteflies feed on and kill their hosts 

Top: Parasitic wasp injecting eggs into butterfly larva.Bottom:  Aphid mummies and a parasitic wasp (Lysiphlebus testaceipes).

What kinds of insects are parasitic?• Flies (Order Diptera)• Wasps (Order Hymenoptera). 

• Over three dozen Hymenoptera familiesFor example:

• Tiny wasps (Aphelinidae, Encyrtidae, Eulophidae, and Ichneumonidae)• Very tiny wasps (Trichogrammatidae)• Parasitic flies (Tachinidae)

Top: Parasitoid wasp laying egg in tarnished plant bug nymphMiddle: Tomato Hornworm with Bracconid Wasp cocoonsBottom: Parasitic wasp larvae visible through the surface of their scale insect host. 

Predators• Predators kill and eat individual prey.• Predators of insects include:

• Many species of amphibians, birds, mammals, and reptiles 

• Predatory beetles, flies, lacewings, true bugs, and wasps 

• Most spiders

• Predators of mites include: • Amblyseius spp., Neoseiulus spp., and the western predatory mite, (Galendromus occidentalis)

Crab spider (Misumena vatia, Thomasidae) eating yellow dung fly (Scathophaga stercoraria

Adult assassin bug (Zelus renardii) paralyzes its prey.

Pathogens that are Friends of the Garden

• Certain bacteria, fungi, nematodes, protozoa, and viruses that can infect and kill the host. 

• Populations of some aphids, caterpillars, mites, and other invertebrates are sometimes drastically reduced by naturally occurring (epizootic), pathogens.

• Usually under conditions such as prolonged high humidity or dense pest populations. 

• Some sold as pesticides. • For example:

• Bacillus thuringiensis or Bt• Entomopathogenic nematodes• Granulosis viruses

Entomopathogenic nematodes emerging from a root weevil larva they killed.

Microorganism by‐products used in certain insecticides• Using these isn’t considered to biocontrol.• Examples: 

• Avermectins• Spinosyns

One key to effective biocontrol is recognizing the Friends of the Garden• Use your hand lens. These guys are small.• Observe location and activity.• If you are not sure: 

• Consult publications and online resources• See handout

• Consult an expert: • Central Sierra Cooperative Extension

311 Fair Lane, PlacervillePhone: 530‐621‐5502Email: cecentralsierra@ucdavis.edu

• Master Gardener Program311 Fair Lane, Placerville Walk‐ins 9 am—Noon Tuesday—FridayPhone: 530‐621‐5512 Email: cecentralsierra@ucdavis.edu

Syrfid fly or caterpillar?Pest mite or predaceous mite?Syrphid fly larvae are found feeding on aphids and not chewing on the plant itself. 

Predaceous mites are larger, more active, alone. Pest mites occur in large groups.

Larva of the large hover fly (Syrphidae), Scaevapyrastri, feeding on rose aphids.

Western predatory mite (top and bottom) and spider mite (center).

Basic strategies of biological control1. Conservation of Friends of the Garden in the environment2. Augmentation of (adding) Friends of the Garden to the 

environment3. Classical biological control (introducing Friends of the Garden 

from elsewhere)

1. Conservation: The Yellow Brick Road

• Conservation means protecting Friends of the Garden.• Choosing pest control methods that do not harm them:

• Cultural practices• Proper irrigation, use of fertilizer, plant selection, dust control 

• Mechanical methods• Raking, pruning, cleaning the garden

• Control of ants• Habitat management:

• Growing perennials so there is something blooming all growing season• Being strategic and precise in use of pesticides:

• Least toxic choice• Correct timing, plant, pest, application

Plantings to retain predators and parasitesMany Friends of the Garden do poorly unless flowering / nectar‐producing plants available to supplement diet. 

• For example: green lacewings, syrphid flies

Select diverse plant species: • Adapted to the local conditions• Tolerate low populations of plant‐feeding insects and mites

• Flowering at different times for nectar, pollen, and shelter all season. 

Flowering Periods of Insectary Plants Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Willow SpeciesCeanothus spp.RedbudMule fatYarrow speciesCoffeeberryHollyleaf cherrySoapbark treeBuckwheat speciesElderberry speciesToyonCreeping boobyallaBottletreeNarrowleaf milkweedCoyote brush

A planting like this can provide nectar and pollen for Garden Friends all year. From Natural Enemies Handbook, Fig 6‐3.

Control Dust

• Dust can interfere with working Friends• Dust may cause outbreaks of pests such as spider mites• Reduce dust by:

• Planting ground covers• Planting windbreaks• Hosing off small plants when dusty

Avoid excess fertilization and irrigation

• Can cause phloem‐feeding pests, such as aphids, to reproduce more rapidly than Friends of the Garden can provide control.

Ant Control and Honeydew Producers 

• Ants become pests when they feed on honeydew produced by insects that suck phloem sap.

• For example: aphids, mealybugs, soft scales, psyllids, and whiteflies. 

• What the ants do:• Protect honeydew producers from their natural enemies (predators and parasites)

• Move honeydew producers from plant to plant (“farming”). 

• Pest populations decline as Friendly populations grow • IF ants are controlled AND  Friends of the Garden are present.

Using pesticidesRemember:

• Only 1% of all insects / mites are harmful. • Most pests are attacked by multiple species of Friends of the Garden• Even if FOG survive a spray of pesticide, low levels of residue interfere with reproduction / ability to locate and kill pests.

If you choose to use pesticides:• Apply in a selective manner. • Make “spot” applications on infested areas, not  entire plants. • Choose insecticides specific to your target pest, for example: 

• Bacillus thuringiensis (Bt) kills only caterpillars that consume treated foliage.• Try to use non‐persistant pesticides. 

Pesticide active ingredients database: http://ipm.ucanr.edu/PMG/menu.pesticides.php

Carbamates, organophosphates• How they work: Cholinesterase inhibitors 

• Interfere with nerve impulse transmission at the nerve‐muscle synapse gap. • Effective at the time of spraying (contact insecticides)• Residues remain for days to weeks (residual insecticides) 

• Kill pests as well as Friends that migrate in after spraying.• Can cause secondary pest outbreaks or pest resurgence. 

• For example: Dramatic increases in spider mite populations sometimes follow use of a carbamate or organophosphate to control caterpillars or other insects. 

• Have largely been replaced

• Examples: • Carbamate:  Carbaryl or Sevin• Organophosphate: Malathion, Diazinon, Acephate

Neonicotinoids and other systemic insecticides

• Are synthetic versions of nicotine• Systemics are applied to soil, move through roots into plant, including blossoms• How they work: Activate postsynaptic acetylcholine receptors 

• Leads to continuous stimulation of neurons, paralysis, death.  

• Can poison honey bees that feed on nectar and pollen. • Examples: Dinetofuran, Imidacloprid

Non‐persistent pesticides are best for long‐term control• Foster biological control• Less harm to Friends of the Garden that migrate in after the application. • For adequate control:

• Wet the infested plant parts with spray • Start in spring when pests become abundant. 

• For sustained control, repeat as needed.• Examples: azadirachtin, insecticidal soap, narrow‐range oil (horticultural oil), neem oil, and pyrethrins, which are often combined with the synergist piperonylbutoxide.

Spinosad

• A fermentation product of a naturally occurring bacterium.• For use where contact‐only insecticides aren’t working• Persists about 1 week • Has translaminar activity (is absorbed short distances into plant tissue). • Can be toxic to bees and certain Friends of the Garden immediately and for 1−4 days afterwards

• For example, predatory mites, Trichogramma wasps, and syrphid fly larvae 

• Do not apply to plants that are flowering.

Relative toxicity of insecticides to Friends of the Garden

Toxicity to FriendlyParasites and Predators1

Insecticide Direct  Residual 

microbial (Bacillus thuringiensis)  no  no 

botanicals (pyrethrins)  yes/no2 no 

oil (horticultural), soap (potash soap)  yes  no 

microbial (spinosad)  yes/no2 yes/no2

neonicotinoids (imidacloprid)  yes/no2 yes 

carbamates (carbaryl), organophosphates (malathion), pyrethroids (bifenthrin) 

yes  yes 

1. Direct contact toxicity is killing within several hours from spraying the beneficial or its habitat. Residual toxicity is killing or sublethal effects (such as reduced reproduction or ability to locate and kill pests) due to residues that persist. 2. Toxicity depends on the specific material and how it is applied and the species and life stage of the natural enemy. See the active ingredients database for more information about specific pesticides.

2. Augmentation

• Purchase and release of commercially available Friends. • Is used when resident Friends of the Garden are insufficient• Releases are unlikely to provide satisfactory pest control

• Some not effective. • Some are “generalist predators” and are cannibalistic (eat both pests and Friends)

• Little research relevant to home gardens, landscapes• Effective use requires advanced planning, biological expertise, careful monitoring, optimal release timing, patience, and tolerance of some level of pests and damage

Effective uses of augmentation

• Entomopathogenic nematodes: • To control certain tree‐boring and lawn‐feeding insects. 

• Convergent lady beetles (Hippodamia convergens):• Purchased in bulk through mail order, stored in a refrigerator, and released in very large numbers at intervals. 

• Control of aphids will be temporary.• Lady beetle retailers lack sufficient numbers/quality.

3. Classical Biological Control (Importation)

• Mainly used against exotic pests coming from elsewhere. • Usually not considered pests “at home”• At new location natural controls missing so can become pests• Researchers go to the pest’s native habitat, study and collect the “natural enemies” that kill the pest there, then ship promising ones back for testing and possible release. 

• Example: BMSB• By law, must be done by qualified scientists with government permits. 

• Imports in quarantine until research shows release is safe.* It’s tricky to mess with Pachamama.

One of the recovered Beltsville specimens of Trissolcus japonicus emerges from a BMSB egg. Source: Elijah Talamas, USDA Agricultural Research Service, Systematic Entomology Laboratory

Is Biological Control “Safe”? 

• Yes, compared to widespread use of broad‐spectrum pesticides.• Usually, population densities drop for both pest and control agent

• Host‐specific “natural enemies” cannot prey or reproduce on other species.

Negative impacts of imports that are not part of biocontrol

• Travelers carrying infested fruit, ornamentals that carry pests or disease or become weeds. 

• For example: Asian citrus psyllids, vectors of huanglongbing disease in citrus

• “Bad idea” control efforts by nonscientists • For example: frogs, mongooses, and certain fish

Brownish adult, yellow nymphs, and white wax of Asian citrus psyllids, Diaphorina citri Kuwayama. Photo by Michael E. Rogers, University of Florida. 

Time for a breakComing up next ---A Portrait Gallery of Best Loved Friends of the Garden

Gallery of Best Loved Friends of the Garden (+2)  

Compiledfrom: Natural Enemies, Listed by Common Name, at:http://ipm.ucanr.edu/PMG/NE/natenemiespest.html.

Friends of the Garden Aphids

Beetles

Brow

n garden

 snail

* Bu

gsCa

terpillars

Insect eggs

Leafho

ppers

Mea

lybu

gsMite

s Psyllid

sScales

Thrip

sWhiteflies

Brown lacewings X X X X X X X XGreen lacewings X X X X X X X XSpiders X X X X X X X XBigeyed bugs X X X X X X XDamsel bugs X X X X X X XMinute pirate bugs X X X X X X XDustywings  X X X X XAssassin bugs X X XMulticolored Asian lady beetle X X XSoldier beetles, leather‐winged beetles X X XAnaphes species X XConvergent lady beetle X XTachinid flies X XTrichogramma spp., egg parasite X XAphidius species  XAphytis spp., armored scale parasites  XBracon cushmani, grape leaffolder parasite XCitrus mealybug parasite XCotesia medicaginis, alfalfa butterfly parasite  XCottony cushion scale parasite XDecollate snail XEncarsia formosa, whitefly parasite XElm leaf beetle parasite XHyposoter exiguae, caterpillar parasite XLysiphlebus testaceipes, aphid parasites XMealybug destroyer XPhytoseiulus persimilis XPredaceous ground beetle XPredaceous midge (aphid midge) XSevenspotted lady beetle XSixspotted thrips XSpider mite destroyer lady beetle XSyrphid flies XTrioxys pallidus, walnut aphid parasite  XWestern predatory mite X

*Bugs (such as lygus, plant, and stink bugs) 

Garden Pests

Green & Brown Lacewings• Generalist predators• Often fly at night, drawn to lights. 

• Larvae look like tiny alligators with large mandibles.

• Larvae prey upon variety of small insects including mealybugs, psyllids, thrips, mites, whiteflies, aphids, small caterpillars, leafhoppers, and insect eggs. 

• Green lacewings are commonly released predators.

Top: Brown lacewing adult and larvaBottom: Green lacewing life stages

Spiders

• All spiders are predaceous• They eat mainly insects, other spiders, and related arthropods.

Jumping spider eating a fruit fly.

Bigeyed bugs• Eggs laid singly on leaf surfaces, develop reddish eyespots shortly after being laid. 

• Common on low‐growing plants, in which they stalk their prey. 

• Widely separated eyes give extensive field of vision for spotting prey.

• Prey includes insect eggs, other bugs, small caterpillars, flea beetles, and mites.

Damsel bugs

• Nymphs that look similar to adults.• Move rapidly if disturbed.• Females insert their eggs into plant tissues where they are difficult to detect. 

• Are generalist predators appearing later in the season than some other predators.

• Prey upon thrips, mites, aphids, other bugs, small caterpillars, and leafhoppers. 

Minute pirate bugs

• Adults and nymphs feed on insect eggs and small insects such as psyllids, thrips, mites, aphids, whiteflies, and small caterpillars. 

• Commercially available Oriusspp. are sometimes released in greenhouses to control thrips. 

Adult pirate bug, Anthocoris nemoralis, feeding on a nymph of eucalyptus redgum lerp psyllid, Glycaspis brimblecombei.

Dustywings• When feeding on mites, dustywing larvae eat about 250 mites while developing through three larval stages. 

• May have several generations per year.

Assassin bugs• All assassin bugs are predators, some feed on insects, others on mammal blood.

• Insect‐feeding species eat a wide variety of small to medium‐sized insect prey including caterpillars, leafhoppers, other bugs, and aphids. 

• They also feed on beneficial species such as lacewings.

• Nymphs and adults are often seen stalking or lying in wait for their prey, which they inject with venom once they have caught.

Multicolored Asian lady beetle

• Most lady beetles, including this species, are predaceous as both larvae and adults. 

• Young lady beetle larvae usually pierce and suck the contents from their prey. 

• Older larvae and adults chew and consume their entire prey.

Convergent lady beetle• Adults and larvae feed on aphids, occasionally on whiteflies, other soft‐bodied insects and insect eggs.

• In California, they overwinter in large aggregations in the Sierra Nevada. 

• In spring, adults fly down from the mountains to coastal and valley areas. 

• Commercially available Hippodamia are collected at overwintering sites and can be bought and released. 

• But they disperse when released, even if food is abundant. 

• Makes it difficult for them to be used in biological control programs. 

Soldier beetles, leather‐winged beetles

• They feed under bark or in soil or litter

• Primarily feed on eggs and larvae of beetles, butterflies, moths, and other insects.

Anaphes species

• Are internal parasites of insect eggs, including eggs of beetles and true bugs. 

• Are small wasps.• The female wasp deposits her egg into the host egg. 

• A parasite larva hatches and eats the host egg from inside. 

• The adult wasp emerges from the host egg and the adult female searches for suitable host eggs in which to deposit her eggs.

Tachinid flies

• Tachinid maggots feed internally in their hosts and exit the host body to pupate.

• Pupae are commonly oblong and dark reddish. 

• Tachinid flies complete one to several generations per year. 

Tachinid fly lays egg in caterpillar

Trichogramma spp., egg parasite• The adult wasp lays an egg within a recently laid host egg.

• As the wasp larva develops, it eats the host embryo, causing the egg to turn black (useful for detection).

• Short life cycle (7 to 10 days) is shorter than hosts’ so their populations can increase rapidly.

Mantids/praying mantids

• Adults and immatures have grasping forelegs which they hold up while waiting for prey.

• Are wholly predaceous. • Wait for prey at flowers where they capture nectar‐ and pollen‐feeding insects. 

• Grasp prey with spined front legs and hold  prey while they eat. 

• Consume both insect pests and beneficials so are not reliable for biological control. 

Bees: The Pollinators

Resources• Quick Tip cards available at http://www.ipm.ucanr.edu/QT/

• Topic choices include: Beneficial Predators, Common Garden Spiders, Lady Beetles, Parasites of Insect Pests

• Pest Notes available at http://ipm.ucanr.edu/PMG/PESTNOTES/

• Topic choices include: Biological Control and Natural Enemies of Invertebrates

• Natural Enemies Gallery at http://ipm.ucanr.edu/PMG/NE/• Publications by the University of California, Division of Agriculture and Natural Resources

• Titles include: Natural Enemies Handbook, Pests of Landscape Trees and Shrubs, Pest of the Garden and Small Farm.

• Great textbook on entomology: The Insects: An Outline of Entomology, by Penny J. Gullan and Peter S. Cranston, Wiley‐Blackwell, 2010.

UCCE Master Gardeners of El Dorado County311 Fair Lane, Placerville, Calif. 95667530-621-5512mgeldorado@ucdavis.edu

Thanks for coming to this class.

•Any Questions?

Backup slides

How insecticides work• Cholinesterase inhibitors 

• Interfere with nerve impulse transmission at the nerve‐muscle synapse gap. • For example: Organophosphate (malathion, diazinon, acephate) and carbamate (carbaryl)• Used as contact or residual insecticides. • Once widely used for insect control, these insecticides have largely been replaced

• Bacterial toxins• Produced by certain soil microorganisms. • For example: Bt, Spinosyns• Bacillus thuringiensis (Bts). Disrupt the digestive tract of caterpillars so they are specific insecticides that must be eaten. • Spinosyns. Are derived from fermentation byproducts of corn, soybean/cottonseed flour.  

• Botanical insecticides • Based on natural “defensive chemicals” produced by some plants• Work on the nervous system• Pyrethroids are synthetic versions of pyrethrin, a chrysanthemum extract. 

• Force neuron sodium channels to remain open, causing repeating nerve transmission, causing paralysis and death. (Similar to DDT.)• Neonictinoids are synthetic versions of nicotine.

• Is a postsynaptic acetylcholine receptor agonist. Leads to continuous stimulation of neurons, paralysis, death.  

• Insect growth regulators (IGRs) • Are based on hormones that regulate arthropod development. Eggs don’t survive. Larvae don’t mature.• Disrupt metamorphosis so they are active against immature stages but not adults. • Examples: azadirachtin, Gentrol, Precor, Nyguard, Nylar, Sumilarv, Starycide

Information about Avermectins and Spinosad• Avermectins: A series of drugs used to treat parasitic worms. They are a 16‐membered macrocyclic lactone

derivatives with potent anthelmintic and insecticidal properties.[1][2] These naturally occurring compounds are generated as fermentation products by Streptomyces avermitilis, a soil actinomycete. 

• Half of the 2015 Nobel Prize in Physiology or Medicine was awarded to William C. Campbell and Satoshi Ōmura for discovering avermectin, "the derivatives of which have radically lowered the incidence of river blindness and lymphatic filariasis, as well as showing efficacy against an expanding number of other parasitic diseases

• A commonly used therapy in recent times has been based on oral, parenteral, topical, or spot topical (as in veterinary flea repellant "drops") administration of avermectins. They show activity against a broad range of nematodes and arthropod parasites of domestic animals 

• The avermectins block the transmission of electrical activity in invertebrate nerve and muscle cells mostly by enhancing the effects of glutamate at the invertebrate‐specific glutamate‐gated chloride channel, with minor effects on gamma‐aminobutyric acid receptors.[7][8][9] This causes an influx of chloride ions into the cells, leading to hyperpolarisation and subsequent paralysis of invertebrate neuromuscular systems; comparable doses are not toxic for mammals because they do not possess glutamate‐gated chloride channels

• Spinosad: The mode of action of spinosoid insecticides is by a neural mechanism.[6] The spinosyns and spinosoidshave a novel mode of action, primarily targeting binding sites on nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) of the insect nervous system that are distinct from those at which other insecticides have their activity. Spinosoid binding leads to disruption of acetylcholine neurotransmission.[2] Spinosad also has secondary effects as a Ɣ‐amino‐butyric acid (GABA) neurotransmitter agonist.[2] It kills insects by hyperexcitation of the insect nervous system.[2] Spinosadso far has proven not to cause cross‐resistance to any other known insecticide

• It is considered a natural product, thus is approved for use in organic agriculture by numerous nations.[5] Two other uses for spinosad are for pets and humans. Spinosad has recently been used in oral preparations to treat C. felis, the cat flea, in canines and felines; the optimal dose set for canines is reported to be 30 mg/kg.[2]

• Trade names include Comfortis and Trifexis