Differential effect of landscape structure on the large-scale dispersal of co-occurring bird-dispersed trees

Seed dispersal enables plants to reach favorable sites for population renewal or expansion far from conspecifics. However, the ability of plants to respond to habitat heterogeneity at large spatial scale is strongly mediated by seed dispersal vectors, e.g. animals, which usually restrict seed deposition to sites with specific environmental conditions, and at short distances from source plants. This spatial constraint, together with the technical difficulties of following the movement of seeds in the wild, makes the estimation of plant response to large-scale heterogeneity a challenge. Here, we applied an isotope-based technique to track bird-mediated seed dispersal of two co-occurring tree species in eight replicated landscapes in the Cantabrian Range (N Spain): the hawthorn Crataegus monogyna and the holly Ilex aquifolium. These species bear very similar fruits, partially overlap in the timing of fruit production, and their seeds are dispersed by the same species of frugivorous birds. Thus we expected that landscape structure, as represented by the amount of forest cover in the landscape, would affect the large-scale seed dispersal of neighboring individuals of C. monogyna and I. aquifolium in a similar fashion. Contrary to our expectation though, the effects of forest cover on the dispersal patterns of co-occurring hawthorn and holly were opposite: high forest cover in the landscape decreased large-scale dispersal for hawthorn, but enhanced it for holly. Our results suggest that small differences in the traits of plant and frugivore species, such as phenology patterns, can interact with the distribution of adult plants to generate strong differences in the response to landscape structure through seed dispersal, even for neighboring trees belonging to different species.

ZusammenfassungDie Samenausbreitung erlaubt es Pflanzen, günstige Standorte zu erreichen, um Populationen zu erneuern oder weitab von Artgenossen zu siedeln. Die Fähigkeit von Pflanzen, auf die Habitatheterogenität auf großen räumlichen Skalen zu reagieren, wird entscheidend durch die Vektoren der Samenausbreitung vermittelt, die die Samenablage normalerweise auf Orte beschränken, die nahe der Samenquelle gelegen sind und spezifische Umweltbedingungen aufweisen. Diese räumliche Beschränkung macht zusammen mit der Schwierigkeit, die Bewegung der Samen in der Natur zu verfolgen, die Bestimmung der Reaktion der Pflanze auf großräumige Heterogenität zu einer Herausforderung. Wir setzten Isotope ein, um die Samenausbreitung durch Vögel in acht replizierten Landschaften im Kantabrischen Gebirge (Nord-Spanien) zu untersuchen. Die beiden Baumarten, Weißdorn (Crataegus monogyna) und Europäische Stechpalme (Ilex aquifolium) tragen sehr ähnliche Früchte, die Zeiträume der Fruchtbildung überlappen teilweise, und die Samen werden von denselben frugivoren Vogelarten ausgebreitet. Wir erwarteten deshalb, dass die Landschaftsstruktur, repräsentiert durch den Anteil der bewaldeten Flächen, die großräumige Ausbreitung der Samen von benachbarten Individuen von Weißdorn und Stechpalme in ähnlicher Weise beeinflussen würde. Tatsächlich waren aber die Einflüsse des Waldanteils auf die Ausbreitungsmuster der beiden Arten entgegengesetzt: Ein hoher Waldanteil in der Landschaft verringerte die großräumige Ausbreitung von Weißdornsamen, während die von Stechpalmensamen verstärkt wurde. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass geringe Unterschiede in den Merkmalen der Pflanzen- und Vogelarten (z.B. in der Phänologie) so mit der Verteilung der adulten Pflanzen interagieren können, dass große Unterschiede bei der Samenausbreitung als Reaktion auf die Landschaftsstruktur hervorgebracht werden. Und dies gilt sogar für benachbarte Bäume unterschiedlicher Arten.