High plant diversity stimulates foraging motivation in grazing herbivores

One of the main challenges of studying grazing ecology is to predict food intake of herbivores. Plant species diversity may have important consequences for regulation of food intake by generalist herbivores. To reveal the regulation processes underlying food intake affected by plant species richness, we investigated sheep foraging during a 2-h foraging period (subdivided into four 30-min intervals) in response to altered plant species richness (2, 4, 6, and 8 species) using an indoor cafeteria trial. Our results showed that high plant diversity significantly improved a sheep's intake during each of the time intervals, and the extent of improvement for intake gradually strengthened as foraging proceeded. Furthermore, we found that dynamics of food intake was modified as plant species richness increased. At lower plant diversity, intake of sheep was highest at the beginning and then decreased continuously as satiation proceeded. But this decreasing trend gradually slowed as the available plant diversity increased, and sheep even maintained high and constant intake during all intervals for the 6 and 8 species level. Fasting is generally thought to be an important endogenous factor affecting herbivore foraging motivation, and effects of fasting decreased as satiation proceeded. Our study indicated that diet diversity could be an important exogenous factor, and the diversity effects significantly increased with time. The complementary effects of endogenous and exogenous factors resulted in high herbivore intake during the entire 2-h grazing bouts under conditions of high plant diversity. We concluded that diet diversity can greatly increase foraging motivation of sheep, and improving foraging motivation, especially at the later phase of the meal, seems to be a key factor for stimulating food intake by the herbivore. Our study also indicates that conserving grassland plant diversity is critically beneficial not only to plant productivity, but also to animal productivity.

ZusammenfassungEine der Hauptaufgaben bei Untersuchungen zur Weideökologie ist die Vorhersage der Nahrungsaufnahme von Herbivoren. Die Pflanzendiversität kann wichtige Konsequenzen für die Regulation der Nahrungsaufnahme durch generalistische Herbivoren haben. Um die Regulationsprozesse aufzudecken, die der Nahrungsaufnahme in Abhängigkeit von der Pflanzendiversität zugrunde liegen, untersuchten wir die Nahrungsaufnahme von Schafen während zweistündigen Fütterungsperioden (die in 30-Minuten-Intervalle unterteilt waren) in einem Indoor-Cafeteria-Experiment mit variierender Pflanzenartenzahl (2, 4, 6, 8 Arten). Unsere Ergebnisse zeigten, dass hohe Futterpflanzendiversität die Nahrungsaufnahme der Versuchstiere während eines jeden Intervalls signifikant verbesserte und dass das Ausmaß der Verbesserung graduell mit zunehmender Fütterungsdauer zunahm. Darüber hinaus fanden wir, dass die Dynamik der Nahrungsaufnahme sich mit zunehmender Futterpflanzenzahl änderte. Bei geringer Pflanzendiversität war die Nahrungsaufnahme der Schafe zu Beginn am höchsten und nahm kontinuierlich mit zunehmender Sättigung ab. Aber diese abfallende Tendenz wurde mit zunehmender Futterpflanzendiversität geringer, und die Schafe behielten sogar bei sechs und acht Pflanzenarten eine konstante Aufnahmerate über den gesamten Fütterungszeitraum bei. Fasten gilt allgemein als wichtiger endogener Faktor, der die Motivation zu Fressen beeinflusst. Die Effekte des Fastens nahmen ab, indem die Sättigung fort schritt. Unsere Studie zeigte, dass die Futterdiversität ein wichtiger exogener Faktor sein kann und dass Diversitätseffekte signifikant mit der Zeit zunahmen. Die komplementären Effekte von endogenen und exogenen Faktoren resultierten in hoher Nahrungsaufnahme über den gesamten zweistündigen Fütterungszeitraum hinweg, wenn die Futterdiversität hoch war. Wir schlossen, dass die Futterdiversität die Freßmotivation der Schafe erheblich steigern kann und dass die verbesserte Motivation, insbesondere in der späteren Phase des Mahls, ein Schlüsselfaktor für die Nahrungsaufnahme der Herbivoren zu sein scheint. Unsere Untersuchung zeigt auch, dass die Erhaltung einer hohen Pflanzendiversität in Grasländern von entscheidendem Vorteil ist: nicht nur für die Pflanzenproduktivität sondern auch für die Produktivität der Tiere.