Different mechanisms explain feeding type-specific patterns of latitudinal variation in herbivore damage among diverse feeding types of herbivorous insects

To determine whether latitudinal variation in herbivore impact exists, we examined three major herbivorous insect feeding types (chewers, gallers, and miners) on/in leaves of Japanese beech. Herbivores were collected with litter traps deployed in forests across a latitudinal gradient of 10°. Leaf litter analyses demonstrated that chewing herbivory increased with increasing latitude of collection site. However, the densities of miners and gallers decreased with latitude. To test whether latitudinal variation in herbivore damage occurs in the absence of geographically differentiated environmental cueing (e.g., physical stresses or herbivore damage), we measured both genetically determined constitutive leaf traits and herbivore damage in a common-garden experiment. In this experiment, miner density decreased with latitude, but chewing herbivory did not vary latitudinally. Galler density was higher on trees from native provenances than on trees from unrelated provenances likely because of local adaptations. Leaf mass per unit area (LMA), tannin, and phenolics all decreased with latitude of provenance. The latitudinal variation in one constitutive leaf trait (LMA) best explained latitudinal variation in chewing herbivory. Thus, different mechanisms account for feeding type-specific patterns of latitudinal variation in herbivore damage among different herbivore feeding types.

ZusammenfassungUm zu bestimmen, ob es eine Abhängigkeit des Herbivoreneinflusses vom Breitengrad gibt, untersuchten wir drei größere herbivore Ernährungstypen von Insekten (Blattfresser, Gallbildner und Minierer) auf oder in den Blättern von japanischer Buche. Die Herbivoren wurden mit Streufallen gefangen, die in Wäldern entlang eines Breitengradienten von 10° positioniert wurden. Die Analysen der Blattstreu zeigten, dass die Blattfresser mit zunehmendem Breitengrad der Sammelflächen zunahmen. Die Dichten der Minierer und Gallbildner nahmen jedoch mit dem Breitengrad ab. Um zu testen, ob die Variation der Herbivorenschäden auch vorhanden ist, wenn eine mit dem Breitengrad geografisch differenzierte Umwelt fehlt, maßen wir sowohl die genetisch festgelegten konstitutiven Blatteigenschaften und die Herbivorenschäden in einem ‘common garden’-Experiment. Bei diesem Experiment, nahm die Miniererdichte mit dem Breitengrad ab, aber die Blattfresser variierten nicht mit dem Breitengrad. Die Dichte der Gallbildner war auf Bäumen einheimischer Herkunft höher als bei Bäumen fremder Herkünfte, wahrscheinlich aufgrund von lokalen Anpassungen. Die Blattmasse pro Flächeneinheit (LMA), die Tannine und die Phenole nahmen mit dem Breitengrad der Herkunft ab. Die Variation mit dem Breitengrad bei einem bestimmten Blattmerkmal (LMA) erklärte die Variation der Blattfresser mit dem Breitengrad am besten. Deshalb sind verschiedene Mechanismen für die ernährungstypisch spezifischen Muster der Variation der Herbivorenschäden mit dem Breitengrad bei den verschiedenen herbivoren Ernährungstypen verantwortlich.