Trophic consequences of mast seeding for avian and mammalian seed and non-seed consumers in European temperate forests

Abstract

Resource pulses are wide-ranging, influential ecosystem processes with effects permeating throughout the food web, sometimes over several years. In temperate forests, resource pulses may be triggered by mast seeding of one or several tree species, providing a key food source to a multitude of species. However, direct and indirect consequences of mast seeding for various seed and non-seed consumers, and interactions among them, are often poorly understood. Based on a 16-year data set from Germany, we evaluated several hypotheses concerning the relationships between (1) mast seeding and seed consumers, (2) seed and non-seed consumers, and (3) seed or non-seed consumers and extrinsic factors other than mast seeding. Abundances of Eurasian Jays Garrulus glandarius correlated negatively, but abundances of voles positively, with mast seeding of oak in the previous fall, while the abundances of Great Tits Parus major did not appear to be linked to mast seeding. The abundance of non-seed consumers, such as Wood Warblers Phylloscopus sibilatrix, but not Chiffchaffs Phylloscopus collybita, appeared to be linked indirectly to mast seeding of oak via voles. Specifically, Wood Warbler abundance negatively correlated with abundances of voles. Extrinsic factors other than mast seeding appeared to be unimportant. This study shows how the set of factors affecting a species at a large spatial scale may vary from the set of factors acting at smaller spatial scales, as obtained from the literature. Lastly, we illustrate how several taxa at various trophic levels of a temperate forest ecosystem in Central Europe are linked via resource pulses. Assessing ecological processes revolving around seed-based resource pulses is pivotal to understanding how changing mast seeding dynamics may alter an ecosystem.

Zusammenfassung

Trophische Konsequenzen der Samenmast für samenfressende und nicht-samenfressende Vögel und Säugetiere in gemäßigten Wäldern Europas.

Ressourcenschübe sind weitreichende, bedeutende Ökosystemprozesse und können Nahrungsnetze über mehrere Jahre beeinflussen. In gemäßigten Wäldern ist die in unregelmäßigen Abständen auftretende Samenmast verschiedener Baumarten ein häufiger und wichtiger Ressourcenschub und stellt in kurzer Zeit eine große Menge an Nahrung für verschiedenste Organismen bereit. Die direkten und indirekten Konsequenzen der Samenmast für Samenfresser und Nicht-Samenfresser sind jedoch schlecht untersucht. Anhand eines 16 Jahre umfassenden Datensatzes aus Deutschland testeten wir verschiedene Hypothesen bezüglich der Beziehungen zwischen (1) Samenmast und Samenfressern, (2) Samenfressern und Nicht-Samenfressern sowie (3) Samenfressern und Nicht-Samenfressern zu weiteren extrinsischen Faktoren. Die Abundanzen von Eichelhäher Garrulus glandarius und Wühlmäusen korrelierten negativ beziehungsweise positiv mit der Eichelmast im vorangehenden Herbst. Die Abundanz der Kohlmeise Parus major korrelierte hingegen nicht mit der Samenmast. Der Waldlaubsänger Phylloscopus sibilatrix war über die Wühlmäuse indirekt mit der Eichelmast verbunden, indem die Häufigkeit dieses Nicht-Samenfressers negativ mit jener von Wühlmäusen korrelierte. Für den Zilpzalp P. collybita, ein weiterer Nicht-Samenfresser, fanden wir keine solchen Beziehungen. Andere extrinsische Faktoren wie z.B. die Winterwitterung schienen in Bezug auf die Bestände der hier analysierten Arten nicht wichtig zu sein. Unsere Studie legt nahe, dass die Bestände einer Art großräumig von anderen Faktoren beeinflusst werden können als aufgrund von bisherigen kleinräumigen Studien bekannt war. Wir zeigen auch, wie mehrere Taxa auf verschiedenen trophischen Ebenen eines europäischen Waldökosystems durch Ressourcenschübe miteinander in Beziehung stehen. Deshalb ist es wichtig, die Auswirkungen der Samenmast zu evaluieren, um letztendlich zu verstehen, wie sich ändernde Samenmastdynamik auf das Ökosystem Wald auswirken kann.