Mechanisms of dietary resource partitioning in large‐herbivore assemblages: A plant‐trait‐based approach. (6th March 2022)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Potter, Arjun B.; Hutchinson, Matthew C.; Pansu, Johan; Wursten, Bart; Long, Ryan A.; Levine, Jonathan M.; Pringle, Robert M.
• Is Part Of: Journal of ecology. Volume 110:Number 4(2022)
• Page Start: 817
• Page End: 832
• Publication Date: 2022-03-06
• Subjects: dietary niche partitioning -- Gorongosa National Park, Mozambique -- herbivory -- Jarman–Bell principle -- leaf economic spectrum -- plant functional traits -- resource‐availability hypothesis -- ungulate foraging behaviour; Plant ecology -- Periodicals; 577.05
• DOI: 10.1111/1365-2745.13843
• Languages: English
• ISSNs: 0022-0477

Abstract

Abstract: Sympatric large mammalian herbivore species differ in diet composition, both by eating different parts of the same plant and by eating different plant species. Various theories proposed to explain these differences are not mutually exclusive, but are difficult to reconcile and confront with data. Moreover, whereas several of these ideas were originally developed with reference to within‐plant partitioning (i.e. consumption of different tissues), they may analogously apply to partitioning of plant species; this possibility has received little attention. Plant functional traits provide a novel window into herbivore diets and a means of testing multiple hypotheses in a unified framework. We used DNA metabarcoding to characterize the diets of 14 sympatric large‐herbivore species in an African savanna and analysed diet composition in light of 27 functional traits that we measured locally for 204 plant species. Plant traits associated with the deep phylogenetic split between grasses and eudicots formed the primary axis of resource partitioning, affirming the generality and importance of the grazer–browser spectrum. A secondary axis comprised plant traits relevant to herbivore body size. Plant taxa in the diets of large‐bodied species were lower on average in digestible energy and protein, taller on average (especially among grazers), and tended to be higher in tensile strength, zinc, stem‐specific density, and potassium (and lower in sodium, stem dry matter content, and copper). These results are consistent with longstanding hypotheses linking body size with forage quality and height, yet they also suggest the existence of undiscovered links between herbivore body size and a set of rarely considered food–plant traits. We also tested the novel hypothesis that the leaf economic spectrum (LES), a major focus in plant ecology, is an axis of resource partitioning in large‐herbivore assemblages; we found that the LES was a minor axis of individual variation within a few species, but had little effect on interspecific dietary differentiation. Synthesis . These results identify key plant traits that underpin the partitioning of food–plant species in large‐herbivore communities and suggest that accounting for multiple plant traits (and trade‐offs among them) will enable a deeper understanding of herbivore–plant interaction networks. Abstract : This study identifies key plant traits that underpin the partitioning of food–plant species by a diverse community of large herbivores in an African savanna. The results suggest that accounting for multiple plant traits (and trade‐offs among them) will enable a deeper understanding of herbivore–plant interaction networks. Resumo: Espécies simpátricas de grandes mamíferos diferem na composição de suas dietas, seja ao consumirem diferentes partes da mesma planta ou ao consumirem diferentes espécies de plantas. As diferentes teorias propostas para explicar essas diferenças não são mutuamente exclusivas, mas são difíceis de conciliar e validar com dados empíricos. Além disso, enquanto várias dessas idéias foram originalmente desenvolvidas tendo como foco principal o particionamento de nicho dos herbívoros em relação às plantas ( por exemplo, o consumo de diferentes tecidos), essas idéias podem ser aplicadas de forma análoga ao particionamento de nicho ao nível de espécie, embora essa possibilidade tenha recebido pouca atenção. Os traços funcionais das plantas fornecem uma nova janela para as dietas herbívoras e uma forma de testar múltiplas hipóteses por meio de uma estrutura unificada. Usamos DNA metabarcoding para caracterizar as dietas de 14 espécies simpátricas de herbívoros de grande porte em uma savana africana, e analisamos a composição da dieta com base em 27 traços funcionais que medimos localmente para 204 espécies de plantas. Traços vegetais associados à divergência filogenética em tempo profundo entre gramíneas e eudicotiledôneas formaram o eixo primário da partição de recursos, enfatizando a generalidade e a importância do espectro grazer‐browser. Um segundo eixo foi formado por traços vegetais relacionados ao tamanho do corpo do herbívoro. Os táxons vegetais nas dietas das espécies de grande porte apresentaram, em média, valores mais baixos em energia digerível e proteína, além de plantas mais altas em média (especialmente entre os pastadores), e apresentaram tendência para valores mais altos de resistência à tração, zinco, densidade específica do caule e potássio (além de valores mais baixos em sódio, no teor de matéria seca do caule e na quantidade de cobre). Estes resultados são consistentes com as hipóteses já estabelecidas que conectam o tamanho do corpo à qualidade nutricional e altura da planta, mas também sugerem a existência de conexões ainda não descritas entre o tamanho do corpo do herbívoro e um conjunto de características raramente consideradas em plantas utilizadas como recurso. Nós também testamos uma nova hipótese de que o leaf economic spectrum (LES), muito estudado em ecologia vegetal, representa um eixo de partição de recursos em comunidades de grandes herbívoros; encontramos que o LES teve baixa importância para a variação individual dentro de algumas espécies, e teve pouco efeito na distinção interespecífica das dietas. Síntese . Nossos resultados identificam os principais traços vegetais que sustentam o particionamento das espécies de plantas utilizadas como recursos por comunidades de herbívoros de grande porte e sugerem que a inclusão de múltiplos traços vegetais (e das demandas conflitantes entre eles) permitirá uma compreensão mais profunda das redes de interação herbívoros‐plantas.