Biotic resistance to plant invasion in grassland: Does seed predation increase with resident plant diversity?

Seed predation impacts heavily on plant populations and community composition in grasslands. In particular, generalist seed predators may contribute to biotic resistance, i.e. the ability of resident species in a community to reduce the success of non-indigenous plant invaders. However, little is known of predators’ preferences for seeds of indigenous or non-indigenous plant species or how seed predation varies across communities. We hypothesize that seed predation does not differ between indigenous and non-indigenous plant species and that seed predation is positively related to plant species diversity in the resident community. The seed removal of 36 indigenous and non-indigenous grassland species in seven extensively or intensively managed hay meadows across Switzerland covering a species-richness gradient of 18–50 plant species per unit area (c. 2 m2) was studied. In mid-summer 2011, c. 24,000 seeds were exposed to predators in Petri dishes filled with sterilized soil, and the proportions of seeds removed were determined after three days’ exposure. These proportions varied among species (9.2–62.5%) and hay meadows (17.8–48.6%). Seed removal was not related to seed size. Moreover, it did not differ between indigenous and non-indigenous species, suggesting that mainly generalist seed predators were active. However, seed predation was positively related to plant species richness across a gradient in the range of 18–38 species per unit area, representing common hay meadows in Switzerland. Our results suggest that generalist post-dispersal seed predation contributes to biotic resistance and may act as a filter to plant invasion by reducing the propagule pressure of non-local plant species.

ZusammenfassungSamenprädatoren haben einen starken Einfluss auf Pflanzenpopulationen und die Artenzusammensetzung von Graslandökosystemen. Die Generalisten unter den Samenprädatoren können zur biotischen Resistenz beitragen, das heißt zur Fähigkeit der einheimischen Arten einer Gemeinschaft, den Invasionserfolg nicht-einheimischer Pflanzenarten zu vermindern. Es ist jedoch nicht bekannt, ob einheimische oder nicht-einheimische Pflanzenarten von Samenprädatoren bevorzugt werden, und wie stark die Samenprädation zwischen verschiedenen Pflanzengesellschaften variiert. Wir vermuten, dass Samen von einheimischen und nicht-einheimischen Pflanzenarten gleich häufig gefressen werden und dass die Samenprädation mit zunehmender Artenvielfalt einer Pflanzengesellschaft zunimmt. In sieben extensiv oder intensiv bewirtschafteten Heuwiesen der Schweiz untersuchten wir die Samenprädation von 36 einheimischen und nicht-einheimischen Graslandarten über einen Gradienten von 18–50 Pflanzenarten je Flächeneinheit (ca. 2 m2). Im Hochsommer 2011 wurden ca. 24 000 Samen auf sterile Erde in Petrischalen in die verschiedenen Heuwiesen ausgebracht. Nach drei Tagen wurde der Anteil der fehlenden Samen bestimmt. Dieser Anteil variierte zwischen den einzelnen Arten (9.2–62.5%) und Heuwiesen (17.8–48.6%). Es konnte jedoch kein Zusammenhang zwischen Verlust und Größe der Samen festgestellt werden. Der Samenverlust unterschied sich nicht zwischen einheimischen und nicht-einheimischen Pflanzenarten, was darauf hinweist, dass hauptsächlich Generalisten unter den Samenprädatoren aktiv waren. Hingegen konnte über einen für Schweizer Heuwiesen repräsentativen Bereich von 18–38 Pflanzenarten je Flächeneinheit ein positiver Zusammenhang zwischen der Samenprädation und der Pflanzenartenvielfalt festgestellt werden. Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass Generalisten unter den Samenprädatoren zur biotischen Resistenz beitragen und als Filter gegen Pflanzeninvasion wirken, indem sie den Diasporendruck von nicht-einheimischen Pflanzenarten vermindern.