Експериментальні докази опосередкованого поведінкою трофічного каскаду в наземному харчовому ланцюзі

Ендрю П. Бекерман

* Єльський університет, Школа лісового господарства та екологічних досліджень, 370 Prospect Street, New Haven, CT 06511; та † Секція екології та систематики, Університет Корнелла, Ітака, штат Нью-Йорк 14853

Марія Уріарте

* Єльський університет, школа лісового господарства та екологічних досліджень, 370 Prospect Street, New Haven, CT 06511; та † Секція екології та систематики, Університет Корнелла, Ітака, штат Нью-Йорк 14853

Освальд Й. Шміц

Анотація

Екологічна література містить численні приклади впливу хижаків на природні спільноти. Трофічний каскад, опосередкована взаємодія між хижаками та ресурсами, що споживаються здобиччю хижаків, була зосереджена у більшій частині цієї уваги. У системі з трьох трофічних рівнів, що складається з м’ясоїдних, рослиноїдних та рослинних рослин, трофічний каскад описує збільшення чисельності рослин, що є наслідком впливу м’ясоїдів на популяції травоїдних (1–3).

Хижаки можуть впливати на вплив рослиноїдних на рослини двома шляхами (4). Вони можуть спричинити зміни щільності рослиноїдних тварин шляхом безпосереднього споживання рослиноїдних тварин. Цей опосередкований густиною ефект між хижаками та рослинами є результатом зменшення кількості травоїдних тварин, що харчуються рослинами (5–7). В якості альтернативи, наявність хижаків сама по собі представляє ризик хижацтва для травоїдних тварин, які можуть опосередковувати взаємодію хижак-рослина, змінюючи поведінку видобутку видобутку видобувних рослин (4, 8–10). Це поведінкове посередництво виникає внаслідок зменшення часу годівлі та змін у виборі дієти, що може призвести до зменшення впливу рослиноїдних тварин на рослини.

Збільшення доказів свідчить про те, що опосередковані густиною та поведінкою ефекти можуть бути важливими причинами трофічних каскадів (4, 8–11). Хоча існування поведінкової реакції видобутку на хижаків є добре встановленим (4, 12), особливо у водних системах, все ще є мало доказів їх впливу та значення в наземній динаміці харчової мережі (4, 13). Нечисленні дослідження навіть тестували трофічні каскади в наземних системах (7, 13–20), на відміну від безлічі досліджень у водних системах (21).

Ми повідомляємо про польове дослідження, яке надає значні докази того, що трофічний каскад у наземному харчовому ланцюзі може керуватися виключно опосередкованою поведінкою реакцією популяції здобичі на хижацтво. Ми виявили, що спричинені хижаками зміни часу годування травоїдних тварин та вибору дієти, а не смертність травоїдних тварин через хижацтво, були основними причинами трофічного каскаду.

Навчальний сайт.

Дослідження було проведено в Єльсько-Майерському дослідницькому лісі на північному сході штату Коннектикут, 3240 га північно-східної екосистеми твердих порід, впереміш із старими полями (див. Посилання 17). Наші дослідницькі поля підтримують різноманітні види трав та трав, найбільш поширеними є трави (однодольні) Phleum pratense та Poa pratensis та трави (dicots) Solidago rugosa, Aster novaeangliae, Trifolium repens та Daucus carota. Дослідження було зосереджено на природному трирівневому ланцюгу живлення, що включав рясні трав'янисті рослини, коника, що жує листя, Melanoplus femurrubrum та павука-розмалювача, Pisaurina mira.

Передумови.

Основною проблемою оцінки поведінкового посередництва трофічних каскадів є створення хижака, який не має здатності поглинати здобич, але не порушений у своїй здатності демонструвати мисливську поведінку або сигналізувати про жертву в інших формах (17, 22, 23). Для наших експериментів ми створили два класи павуків - хижацтво та ризик. Павуки-хижаки використовувались для кількісної оцінки опосередкованого щільністю впливу рослиноїдних тварин на ресурси. Павуки ризику використовувались для кількісної оцінки опосередкованого поведінкою впливу рослиноїдних тварин на ресурси. Ми створили павуків ризику, склеївши їх хеліцери нетоксичним хірургічним цементом, щоб вони не змогли підкорити здобич, усуваючи всі шанси на вплив щільності (17). Інформація, представлена нижче, узагальнює результати випробувань та попередніх досліджень (7, 17, 24), щоб визначити, чи впливала ця маніпуляція павуком на поведінку павука або сприйняття коника.

Поведінка павука.

У серії повторних випробувань годівлі для оцінки здатності павуків споживати здобич коника (7, 14) ми виявили, що існувала лінійна залежність між розміром хижака-павука та максимальним розміром здобичі коника, яку він міг споживати. Відповідно до попередньої роботи (7, 25–27), наше дослідження (17) продемонструвало, що павуки здатні споживати коників на 10–30% більше, ніж їх власний розмір тіла.

Успішні тести гіпотези про поведінково-посередницьку діяльність припускають, що лікування ризику не має негативного впливу на поведінку полювання на павуків. Ми виявили, що ні кількість, ні схема руху протягом 24-годинного періоду не відрізнялися між павуками ризику та хижацтва у присутності кониної здобичі (17). Цей результат узгоджується з іншим дослідженням, яке вивчало вплив маніпуляцій з частинами рота на поведінку полювання на павуків (25). Не вдається уникнути висихання - певної труднощі для павуків без здобичі. Але випробування голоду, в яких ми помістили павуків P. mira в терарію в лабораторію з достатньою кількістю вологи та підстилки листя, але жодна здобич не показала, що діяльність може бути збережена без ресурсів до 2 місяців.