Ierbivorele generaliste coexistente ocupă nișe nutritive unice PNAS
Comunicat de Perry L. Adkisson, Texas A&M University, College Station, TX, 19 decembrie 2007 (primit pentru revizuire 15 mai 2007)
Abstract
Nișele ecologice rămân centrale în explicarea structurii comunității (1 ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ –7), în ciuda unor rezerve (8). În general, pentru interacțiunile la nivel trofic, speciile care diferă în ceea ce privește utilizarea resurselor sunt mai susceptibile de a coexista (9 ⇓ –11), chiar și în medii foarte variabile (9, 10, 12 ⇓ –14). Acest cadru de „împărțire a resurselor” nu se aplică în mod evident speciilor coexistente care utilizează în esență aceleași resurse, inclusiv erbivorelor generaliste care mănâncă o gamă diversă și larg suprapusă de plante (3, 15 ⇓ ⇓ –18). Sunt necesare modele alternative pentru a explica aceste modele (7). Cu toate acestea, deoarece erbivorele prezintă diferențe în amestecul de substanțe nutritive care maximizează creșterea și capacitatea de fitness (19 ⇓ –21), există o oportunitate pentru diversificarea nișei într-un cadru de împărțire a resurselor la nivelul utilizării macronutrienților, mai degrabă decât la taxonii de plante discreți.
Aplicăm GF la șapte lăcuste din America de Nord care apar în genul Melanoplus, care se hrănesc, la nivel de populație (30), pe o gamă similară de plante gazdă și testăm gradul în care aceste specii coexistente ocupă nișe nutriționale unice. De asemenea, evaluăm capacitatea indivizilor de a regla aportul de nutrienți pentru a obține o dietă echilibrată corespunzător și descriem pe scurt capacitățile de tamponare ale reglării dietei.
Rezultate
Perechile de diete pentru fiecare specie plus rezultatele MANOVA compară consumul de proteine - carbohidrați pentru cele două tratamente
Ținte de aport de proteine - carbohidrați (înseamnă ± SEM) pentru fiecare dintre cele șapte specii coexistente. Fiecare număr din figură corespunde unei anumite specii, iar speciile care sunt statistic diferite unele de altele au bare de eroare colorate diferite [numai speciile 1 și 7 (M. angustipennis și M. sanguinipes) au fost statistic similare; pentru detalii, vezi Tabelul 1]. Liniile punctate gri reprezintă cele mai extreme două alimente, p7: c35 și p35: c7, iar aria dintre ele reprezintă spațiul nutritiv disponibil. Diferitele linii solide colorate definesc intervalul de spațiu nutritiv ocupat de o anumită specie (așa cum este determinat de SEM al țintelor de aport). Suprapunerea în spațiul nutritiv este evidentă doar pentru speciile 1 și 7. Pentru o descriere a modului în care a fost determinat spațiul nutritiv pentru fiecare specie, consultați Materialele și metodele.
Comparația punctelor de consum de proteine - carbohidrați pentru speciile care erau cele mai apropiate vecini în spațiul nutrițional
Am comparat, de asemenea, modul în care insectele care erau libere să amestece dietele și să se autoregleze aportul de proteine - carbohidrați s-au comportat comparativ cu lăcustele care erau limitate la diete unice cu raporturi diferite de proteine: carbohidrați. Rezultatele noastre arată, cu o posibilă excepție (M. flavidus), că rata de creștere și timpul de dezvoltare au fost aproape optime la lăcustele libere să se amestece (Fig. 2).
Timpul de dezvoltare și rata de creștere pentru fiecare dintre cele șapte specii coexistente pe tratamentele cu diete unice (cercuri umplute) și pe dietele mixte (cercuri deschise). Timpul de dezvoltare a fost măsurat ca timpul de la începutul stadionului final până la mutarea la etapa adultă; rata de creștere a fost măsurată ca câștig de masă (în miligrame) în stadionul final împărțit la timpul de dezvoltare în stadionul final. În total, au existat cinci diete unice care diferă în raportul proteinei/carbohidraților. Etichetele de pe axa x reprezintă procentul de masă uscată de proteine și, respectiv, carbohidrați, în fiecare dietă. Conținutul total de macronutrienți pentru cele cinci tratamente cu dietă unică a fost de 42%. Pentru fiecare panou, o curbă de potrivire optimă este reprezentată de date. În cazul timpului de dezvoltare al M. flavidus, curba se potrivește numai prin patru puncte de date, deoarece includerea dietei p7: c35 oferă un punct de dietă optim exagerat. În majoritatea cazurilor, timpul de dezvoltare și rata de creștere au fost cele mai bune la tratamentul cu dietă mixtă.
Discuţie
Măsura în care divergența în cerințele nutriționale de către erbivorele de insecte generaliste poate oferi un mecanism pentru explicarea coexistenței speciilor și a fluctuațiilor în abundență relativă este în mare parte neexplorată. GF oferă un cadru experimental care ne poate informa cu privire la tiparele ecologice dintre insectele erbivore coexistente pentru a explica modelele structurii comunității la o scară adecvată. În special, pot fi deduse idei privind potențialele interacțiuni competitive determinate de factori ascendenți. Dacă hrana este limitativă (24), diversificarea spațiului nutritiv poate ajuta, de asemenea, la explicarea coexistenței unei diversități aparent ridicate de erbivore generaliste care împărtășesc plantele gazdă în dieta lor.