Dovezi experimentale pentru o cascadă trofică mediată de comportament într-un lanț alimentar terestru

Andrew P. Beckerman

* Universitatea Yale, Școala de Studii Silvice și de Mediu, 370 Prospect Street, New Haven, CT 06511; și † Secțiunea de ecologie și sistematică, Universitatea Cornell, Ithaca, NY 14853

pentru

Maria Uriarte

* Universitatea Yale, Școala de Studii Silvice și de Mediu, 370 Prospect Street, New Haven, CT 06511; și † Secțiunea de ecologie și sistematică, Universitatea Cornell, Ithaca, NY 14853

Oswald J. Schmitz

* Universitatea Yale, Școala de Studii Silvice și de Mediu, 370 Prospect Street, New Haven, CT 06511; și † Secțiunea de ecologie și sistematică, Universitatea Cornell, Ithaca, NY 14853

Abstract

Literatura ecologică conține numeroase exemple de influență a prădătorilor asupra comunităților naturale. O cascadă trofică, interacțiunea indirectă dintre prădători și resursele consumate de prada prădătorilor, a fost în centrul multor atenții. Într-un sistem cu trei niveluri trofice alcătuit din carnivore, erbivore și plante, o cascadă trofică descrie o creștere a abundenței plantelor care rezultă din efectele carnivorelor asupra populațiilor de erbivore (1-3).

Carnivorele pot afecta impactul pe care ierbivorele îl au asupra plantelor în două moduri (4). Acestea pot provoca modificări ale densității erbivorelor prin consumul direct de erbivore. Acest efect mediat de densitate între prădători și plante rezultă dintr-o reducere a numărului de erbivore care se hrănesc cu plante (5-7). Alternativ, prezența prădătorilor în sine reprezintă un risc de prădare la erbivore care poate media interacțiunile prădător - plantă prin modificarea comportamentului de hrănire a prăzilor erbivore (4, 8-10). Această mediere comportamentală rezultă din timpul redus de hrănire și schimbările în selectarea dietei, ambele putând provoca o scădere a impactului erbivorelor asupra plantelor.

Dovezi în creștere sugerează că efectele mediate de densitate și comportament pot fi cauze importante ale cascadelor trofice (4, 8-11). Deși existența răspunsurilor comportamentale ale prăzilor la prădători este bine stabilită (4, 12), în special în sistemele acvatice, există încă puține dovezi privind efectele și importanța lor în dinamica rețelei alimentare terestre (4, 13). Puține studii au testat chiar și cascadele trofice în sistemele terestre (7, 13-20), spre deosebire de multitudinea de studii pe sisteme acvatice (21).

Raportăm un studiu de teren care oferă dovezi considerabile că o cascadă trofică într-un lanț alimentar terestru poate fi condusă exclusiv de răspunsurile populației de pradă mediate de comportament la prădare. Am descoperit că modificările induse de prădători în timpul de hrănire a erbivorilor și în alegerea dietei, mai degrabă decât a mortalității erbivore datorate prădării, au fost principalele cauze ale unei cascade trofice.

Site de studiu.

Cercetarea a fost realizată la pădurea de cercetare Yale - Myers din nord-estul Connecticut și ecosistemul din lemn de esență tare din nord-estul de 3240 ha intercalat cu câmpuri vechi (vezi ref. 17). Domeniile noastre de cercetare susțin o varietate de iarbă și specii de plante, cele mai abundente fiind ierburile (monocotiledonate) Phleum pratense și Poa pratensis și plantele (dicoturi) Solidago rugosa, Aster novaeangliae, Trifolium repens și Daucus carota. Cercetarea s-a axat pe un lanț alimentar natural, pe trei niveluri, care a inclus plantele erbacee abundente, o lăcustă generalistă de mestecat frunze, Melanoplus femurrubrum și păianjenul de vânătoare cu pânză de pisică, Pisaurina mira.

fundal.

Principala provocare a evaluării medierii comportamentale a cascadelor trofice este de a crea un prădător care nu are capacitatea de a consuma prada, dar nu este compromis în ceea ce privește capacitatea sa de a afișa comportamentul de vânătoare sau de a semnaliza riscul prăzii sub alte forme (17, 22, 23 ). Am creat două clase de păianjeni, prădarea și riscul, pentru experimentele noastre. Păianjenii de pradă au fost folosiți pentru a cuantifica impactul erbivorilor mediat pe densitate asupra resurselor. Păianjenii de risc au fost folosiți pentru a cuantifica impactul erbivorilor asupra mediului comportamental asupra resurselor. Am creat păianjeni de risc prin lipirea chelicerei lor cu ciment chirurgical netoxic, astfel încât să nu poată supune prada, eliminând orice șansă de efecte de densitate (17). Informațiile prezentate mai jos rezumă rezultatele testelor și cercetărilor anterioare (7, 17, 24) pentru a determina dacă această manipulare a păianjenului a avut efecte asupra comportamentului păianjenului sau asupra percepției lăcustelor.

Comportamentul păianjenului.

Într-o serie de studii de hrănire replicate pentru a evalua capacitatea păianjenilor de a consuma pradă lăcustă (7, 14), am constatat că a existat o relație liniară între dimensiunea unui prădător de păianjen și dimensiunea maximă a unei pradă lăcustă pe care ar putea să o consume. În concordanță cu lucrările anterioare (7, 25-27), cercetările noastre (17) au demonstrat că păianjenii erau capabili să consume lăcuste cu 10-30% mai mari decât dimensiunea corpului lor.

Testele de succes ale ipotezei de mediere comportamentală presupun că tratamentul riscului nu are niciun efect negativ asupra comportamentului de vânătoare de păianjen. Am constatat că nici cantitatea, nici modelul de mișcare, pe o perioadă de 24 de ore, nu au diferit între păianjenii de risc și de pradă în prezența prăzii lăcustei (17). Acest rezultat este în concordanță cu un alt studiu care examinează efectele manipulării părții gurii asupra comportamentului de vânătoare de păianjen (25). Desicarea, o anumită dificultate pentru păianjenii fără pradă, nu este evitată. Însă testele de înfometare în care am plasat păianjeni P. mira în terarie într-un laborator cu umezeală abundentă și așternut de frunze, dar nici o pradă nu a dezvăluit că activitatea poate fi menținută fără resurse timp de până la 2 luni.