Variability in leaf traits, insect herbivory and herbivore performance within and among individuals of four broad-leaved tree species

Individual plants may vary in their suitability as hosts for insect herbivores. The adaptive deme formation hypothesis predicts that this variability will lead to the fine-scale adaptation of herbivorous insects to host individuals. We studied individual and temporal variation in the quality of leaves of the tree species ash, lime, common oak, and sycamore in the field as food for herbivores. We determined herbivore attack and leaf consumption and performance of the generalist caterpillars of Spodoptera littoralis in the laboratory. We further assessed the concentrations of carbon, nitrogen and water in the leaves.All measures of leaf tissue quality varied among and within individuals for all tree species. The level of herbivory differed among the tree individuals in lime, oak and sycamore, but not in ash. Within host individuals, differences in herbivory between the upper and lower crown layer varied in direction and magnitude depending on tree species. In feeding experiments, herbivore performance also varied among and within tree individuals. However, variation in palatability was not consistently related to the leaf traits measured or to herbivory levels in the field. The ranking of individuals with respect to the quality of leaf tissue for herbivorous insects varied between years in lime and oak. Thus, trees of both species might present moving targets for herbivores which prevents fine-scale adaptations. In contrast, among individuals of ash and sycamore the pattern of insect performance remained constant over 2 years. These species may be more suitable hosts for the formation of adapted demes in herbivores.

ZusammenfassungDie Eignung als Wirtspflanze für herbivore Insekten kann zwischen einzelnen Individuen einer Pflanzenart variieren. Die “adaptive deme formation hypothesis” sagt eine kleinräumige Anpassung herbivorer Insekten an diese Variabilität der Wirtsindividuen vorher. Wir untersuchten die individuelle und zeitliche Variabilität der Blattqualität von Gemeiner Esche, Winter-Linde, Stiel-Eiche und Berg-Ahorn im Feld als Nahrung für Herbivore. Wir bestimmten die Fraßintensität im Feld und die Reaktion der generalistischen Raupen von Spodoptera littoralis im Labor. Weiterhin bestimmten wir den Gehalt an Kohlenstoff, Stickstoff und Wasser in den Blättern.Alle gemessenen Blattqualitätsmerkmale variierten zwischen und inerhalb der untersuchten Individuen für alle Baumarten. Das Ausmaß des Herbivorenfraßes variierte zwischen den Individuen von Linde, Eiche und Ahorn, jedoch nicht von Esche. Innerhalb der Baumindividuen gab es Unterschiede in der Herbivorie an Blättern aus der unteren und der oberen Schicht der Baumkrone, welche jedoch bezüglich ihrer Stärke und Richtung zwischen den Baumarten variierten. Die Reaktion der Herbivoren in den Fraßexperimenten variierte ebenfalls zwischen und innerhalb der Baumindividuen. Diese Variabilität war jedoch nicht durchgängig mit im Feld erhobenen Blatt- oder Herbivoriemerkmalen erklärbar. Die Rangfolge der Individuen einer Baumart bezüglich ihrer Blatt- oder Herbivoriemerkmale war nicht gleich in den zwei Untersuchungsjahren für Linde und Eiche. Baumindividuen dieser Arten repräsentieren daher eher „moving targets“für Herbivore, welche eine kleinräumige Anpassung verhindern. Dagegen war das Muster der Reaktion der Herbivoren auf Blätter der jeweiligen Individuen von Esche und Ahorn in beiden Jahren konstant. Diese beiden Arten können daher als geeignete Wirte für die Herausbildung von adaptierten demes herbivorer Arten angesehen werden.