The impact of plant diversity and fertilization on fitness of a generalist grasshopper

In many environments land use intensification is likely to result in a decrease in species richness and in an increase in eutrophication. Although the importance of both factors for higher trophic levels such as insect herbivores is well documented, their impact has rarely been studied in combination. Herbivorous insects have a strong impact on the functioning of ecosystems and it is therefore important to understand how they are affected by eutrophication in high or low diversity environments.We used a grassland biodiversity experiment to investigate the combined effect of fertilization and plant diversity loss on the fitness of the generalist grasshopper Chorthippus parallelus by rearing grasshopper nymphs for four weeks in cages on unfertilized or fertilized (NPK) subplots across a species richness gradient from 1 to 60 plant species. Survival, the number of oothecae, body mass and the number of hatchlings were measured separately for each cage. Plant diversity had no effect on any of the grasshopper fitness measures, neither in unfertilized nor in fertilized plots. NPK-fertilization reduced grasshopper survival but increased body mass of males and reproductive success of the surviving females. Fertilization effects were not mediated by plant community structure, productivity or composition, suggesting that higher food plant quality was one of the main drivers. There was no interaction between plant diversity and fertilization on any of the measures. In conclusion, an increase in eutrophication, in both species-rich and species-poor grasslands, could lead to higher reproductive success and therefore higher abundances of herbivorous insects including insect pests, with fertilization effects dominating plant diversity effects.

ZusammenfassungIn vielen Habitaten führt Landnutzungsintensivierung zu einer Abnahme des Artenreichtums und zu einer Zunahme an Eutrophierung. Obwohl die Bedeutung dieser beiden Faktoren für höhere trophische Ebenen wie Herbivore nachgewiesen werden konnte ist ihr Einfluss in Kombination immer noch unklar. Herbivore Insekten beeinflussen stark das Funktionieren eines Ökosystems, und aus diesem Grunde ist es wichtig zu untersuchen wie sie von Eutrophierung in wenig bzw. hoch diversen Habitaten beeinflusst werden.Im Rahmen eines Grasland-Biodiversitäts-Experiment untersuchten wir den kombinierten Effekt von Düngung und Pflanzendiversität auf die Fitness der generalistischen Heuschrecke Chorthippus parallelus. Entlang eines Gradienten in Pflanzendiversität reichend von 1 bis 60 Arten wurden die Heuschreckennymphen 4 Wochen in Käfigen mit ungedüngten und gedüngten (NPK) Pflanzen gehalten. Für jeden Käfig wurden separat Überleben, die Anzahl der gelegten Ootheken, Körpergewicht und die Anzahl der geschlüpften Nachkommen aufgenommen. Pflanzendiversität hatte keinen Einfluss auf die gemessenen Fitnessparameter, weder in gedüngten noch in ungedüngten Flächen. NPK-Düngung senkte das Überleben der Heuschrecken, aber führte zu einer Zunahme des Körpergewichts der adulten Männchen und des Reproduktionserfolgs der Weibchen. Düngeeffekte wurden nicht durch Veränderungen in der Zusammensetzung, Struktur oder Produktivität der Planzengemeinschaften bewirkt, und dies legt nahe, dass höhere Futterqualität dafür verantwortlich ist. Bei keiner der gemessenen Variablen konnte eine Interaktion zwischen Pflanzendiversität und Düngung beobachtet werden. Zusammenfassend kann man annehmen, dass zunehmende Eutrophierung, sowohl in artenarmen als auch artenreichen Habitaten, zu einem höheren Reproduktionserfolg und somit höheren Abundanzen von herbivoren Insekten (u.a. Pflanzen Schädlingen) führt.