Group size of feeding stream case-bearing caddisfly grazers and resource abundance

SummarySeveral herbivorous insects are known to benefit from feeding in groups; however, little is known about (1) the resource conditions under which herbivorous insects perform group feeding and (2) the optimum population size to get any benefits by group feeding, for example, in terms of growth performance. To test the hypotheses that the benefits from group feeding change with resource level and population size, we performed field investigations and an enclosure experiment using the grazer caddisfly larva Micrasema quadriloba. The field investigations revealed aggregated distributions of larvae (indicator of aggregation, Iδ=4.1±1.55, aggregated density: 12.7±5.3 individuals per 3.1×3.1 cm2 (mean±1 SD)) when periphyton was abundant on stream cobbles and random distributions (Iδ=1.0±0.11) when periphyton was scarce. In the enclosure experiment, the relative growth rate (RGR) of the larvae at each population size showed different tendencies at high and low periphyton abundance levels; RGR with abundant periphyton had a convex curve with a peak at intermediate population size, whereas RGR with scarce periphyton decreased linearly with increasing population size. The benefits from group feeding thus changed with resource level; larvae obtained high growth performance by group feeding behavior only when the resource was sufficiently abundant. The present study revealed not only that the optimum group size of larvae increased their growth performance, but also that this optimum group size occurred frequently in the field. We also discuss the mechanisms and benefits of group feeding by case-bearing caddisfly grazers.

ZusammenfassungEs ist bekannt, das einige herbivore Insekten davon profitieren, dass sie in Gruppen fressen. Allerdings ist wenig über (1) die Ressourcenbedingungen unter denen herbivore Insekten in Gruppen fressen und (2) die optimale Populationsgröße bekannt, bei der Vorteile durch das Fressen in Gruppen erreicht werden, z.B. in Hinsicht auf die Wachstumsleistung. Um die Hypothesen zu testen, dass die Vorteile des Fressens in Gruppen sich mit dem Ressourcenlevel und der Populationsgröße ändern, führten wir Freilandforschungen und ein Einschlussexperiment durch, und benutzten dafür die herbivoren Larven der Köcherfliege Micrasema quadriloba. Die Freilandforschungen ergaben eine aggregierte Verteilung der Larven (Aggregationsindikator Morisita-Index Iδ=4.1±1.55, aggregierte Dichte: 12.7±5.3 Individuen auf 3.1×3.1 cm2 (Mittelwert±SD), wenn das Periphyton auf den Flusskieseln abundant war, und eine zufällige Verteilung (Iδ=1.0±0.11), wenn das Periphyton spärlich war. In dem Einschlussexperiment zeigte die relative Wachstumsrate (RGR) der Larven bei jeder Populationsgröße unterschiedliche Tendenzen bei hohen und niedrigen Periphytonabundanzen. Bei abundantem Periphyton zeigte die RGR eine konvexe Kurve mit einem Gipfel bei mittleren Populationsgrößen, während die RGR bei spärlichem Periphyton linear mit zunehmender Populationsgröße abnahm. Die Vorteile des Fressens in Gruppen veränderten sich demnach mit dem Ressourcenlevel. Die Larven erreichten nur dann eine hohe Wachstumsleistung durch das Fressen in Gruppen, wenn die Ressource ausreichend abundant war. Diese Untersuchung zeigte nicht nur, dass die optimale Gruppengröße der Larven ihre Wachstumsleistung verbesserte, sondern auch, dass diese optimale Gruppengröße häufig im Freiland existierte. Wir diskutieren auch die Mechanismen und Vorteile des Fressens in Gruppen bei köchertragenden, herbivoren Köcherfliegenlarven.