Species specific responses of common grassland plants to a generalist root herbivore (Agriotes spp. larvae)

Insect root herbivores can alter plant community structure by affecting the competitive ability of single plants. Our study aims at increasing knowledge on the impact of click beetle larvae (Elateridae, genus Agriotes) on grassland plant communities, by determining biomass responses as well as responses of the arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) symbiosis to this widespread generalist root herbivore for eight common grassland plant species (Festuca rubra, Holcus lanatus, Poa pratensis, Achillea millefolium, Plantago lanceolata, Veronica arvensis, Medicago lupulina, Trifolium repens), belonging to three functional groups (grasses, herbs, legumes).The presence of larvae in the rhizosphere of individual plants had an overall negative effect on root biomass, which varied in degree between plant species, with more root biomass being removed from larger root systems. The effect of larvae on shoot biomass, total plant biomass and shoot/root ratio also differed in strength between plant species. Relative changes in root and total plant biomass ranged from a 71% and 55% loss, respectively, in V. arvensis to an 11% and 1% increase in T. repens, but were not related to root- or plant size. Root colonization by AMF and the length of extraradical AMF hyphae were not affected by larvae. The plant's functional group did not determine the response of the plant to feeding by larvae. Growth of larvae was positively correlated with root biomass, but did not depend on plant species or group identity.The results confirm the generalist nature of Agriotes spp. larvae, which depend on sufficient root quantity and are likely to feed most on those plant species whose roots are most abundant in their habitat. Their effect on the plant community may be generated through the ability of the respective plant species to cope with the herbivore damage, with tolerances being plant species rather than plant group specific.

ZusammenfassungWurzelherbivore Insekten können die Struktur einer Pflanzengemeinschaft beeinflussen, indem sie die Konkurrenzstärke einzelner Pflanzen verändern. Diese Studie trägt zum Verständnis des Einflusses von Elateridenlarven (Coleoptera, genus Agriotes) auf Grünlandpflanzengemeinschaften bei, indem sie die Reaktion von typischen Grünlandpflanzen auf diesen weitverbreiteten Wurzelherbivoren untersucht. Im Einzelnen wurden Agriotes-Effekte auf ober- und unterirdische Biomassen sowie die Symbiose mit arbuskulären Mykorrhiza Pilzen (AMF) für acht Pflanzenarten (Festuca rubra, Holcus lanatus, Poa pratensis, Achillea millefolium, Plantago lanceolata, Veronica arvensis, Medicago lupulina, Trifolium repens) bestimmt, die drei verschiedenen funktionellen Gruppen angehören (Kräuter, Gräser, Leguminosen).Die Anwesenheit von Agriotes-Larven im Wurzelraum individueller Pflanzen führte zu einer generellen Reduktion der Wurzelbiomasse. Der Grad der Reduktion variierte in Abhängigkeit von der Pflanzenspezies, und war höher für solche Spezies, die im Durchschnitt ein größeres Wurzelsystem hatten. Auch der Einfluss auf die Spross- und Gesamtbiomasse sowie das Spross/Wurzelverhältnis unterschied sich für die einzelnen Pflanzenspezies. Relative Änderungen der Wurzel- und Gesamtbiomasse reichten von einer 71%igen bzw. 55%igen Reduktion für V. arvensis bis zu einer 11%igen bzw. 1%igen Erhöhung für T. repens und waren unabhängig von der Pflanzengröße. Wurzelkolonisation durch AMF sowie die Länge der extraradikalen Hyphen der AMF wurden nicht beeinflusst. Auf dem Level der Pflanzengruppen beeinflussten die Larven keinen der gemessen Biomasse- oder AMF Parameter. Das Wachstum der Agriotes-Larven korrelierte positiv mit der Wurzelbiomasse, war aber unabhängig von der Identität der Pflanzenspezies oder–gruppe.Die Ergebnisse bestätigen den generalistischen Charakter der Agriotes-Larven. Sie sind offenbar vor allem auf eine ausreichende Nahrungsmenge angewiesen und fressen vermutlich hauptsächlich von den Wurzeln, die in ihrem Habitat am abundantesten sind. Ihr Einfluss auf die Pflanzengemeinschaft ergibt sich somit aus der Toleranz der entsprechenden Pflanzenspezies gegenüber dem Wurzelherbivoren.