Intraspecific variation in plant size, secondary plant compounds, herbivory and parasitoid assemblages during secondary succession

During secondary succession on abandoned agricultural fields the diversity and abundance of insect communities often increases, whereas the performance and nutritional quality of early successional plants often declines. As the diversity and abundance of insects on a single plant are determined by characteristics of the environment as well as of the host plant, it is difficult to predict how insects associated with a single plant species will change during succession. We examined how plant characteristics of the early successional plant species ragwort (Jacobaea vulgaris), and the herbivores and parasitoids associated with these plants change during secondary succession. In ten grasslands that differed in time since abandonment (3–26 years), we measured the size and primary and secondary chemistry of individual ragwort plants. For each plant we also recorded the presence of herbivores in flowers, leaves and stems, and reared parasitoids from these plant parts. Ragwort plants were significantly larger but had lower nitrogen concentrations in recently abandoned sites than in older sites. Pyrrolizidine alkaloid (PA) composition varied among plants within sites but also differed significantly among sites. However, there was no relationship between the age of a site and PA composition. Even though plant size decreased with time since abandonment, the abundance of stem-boring insects and parasitoids emerging from stems significantly increased with site age. The proportion of plants with flower and leaf herbivory and the number of parasitoids emerging from flowers and leaves was not related to site age. Parasitoid diversity significantly increased with site age. The results of our study show that ragwort and insect characteristics both change during secondary succession, but that insect herbivore and parasitoid abundances are not directly related to plant size or nutritional quality.

ZusammenfassungWährend der Sekundärsukzession auf aufgegebenen Landwirtschaftsflächen nimmt die Diversität und Abundanz der Insektengesellschaften meistens zu, während die Leistung und die Nährstoffqualität der frühen Sukzessionspflanzen meistens abnimmt. Da die Diversität und Abundanz von Insekten auf einzelnen Pflanzen durch die Umwelteigenschaften und die Eigenschaften der Wirtspflanze bestimmt wird, ist es schwer vorherzusagen, wie sich die Insekten, die mit einer einzelnen Pflanzenart assoziiert sind, während der Sukzession verändern werden. Wir untersuchten, wie sich die Pflanzeneigenschaften einer Pflanze der frühen Sukzession, des Jakobs-Greiskrauts (Jabobaea vulgaris), und die Herbivoren und Parasitoide während einer Sekundärsukzession verändern. In zehn Grünländern, die sich in der Zeit seit der Nutzungsaufgabe unterschieden (3 bis 26 Jahre), erfassten wir die Größe und die primäre und sekundäre Pflanzenchemie der individuellen Greiskrautpflanzen. Wir registrierten auch für jede Pflanze die Herbivoren in den Blüten, den Blättern und den Stängeln und ließen die Parastitoide aus diesen Pflanzenteilen schlüpfen. Die Greiskrautpflanzen waren in den erst kürzlich aufgegebenen Flächen größer, hatten jedoch einen geringeren Stickstoffgehalt als die der älteren Flächen. Die Zusammensetzung der Pyrrolizidinalkaloide (PA) variierte zwischen den Pflanzen eines Standortes und unterschied sich auch signifikant zwischen den Standorten. Es gab jedoch keinen Zusammenhang zwischen der PA Zusammensetzung und dem Alter des Standortes. Auch wenn die Pflanzengröße mit der Zeit seit der Nutzungsaufgabe abnahm, nahm die Anzahl der stängelbohrenden Insekten und der Parasitoiden, die aus den Stängeln schlüpften, signifikant mit dem Standortalter zu. Der Anteil der Pflanzen mit Blüten- oder Blattherbivorie und die Anzahl der Parasitoide, die aus den Blüten und Blättern schlüpften, stand in keiner Beziehung zum Standortalter. Die Diversität der Parasitoide nahm mit dem Standortalter signifikant zu. Die Ergebnisse unserer Untersuchung zeigen, dass sich sowohl die Eigenschaften des Greiskrauts als auch die der Insekten während der Sekundärsukzession verändern, aber dass die Herbivorie durch Insekten und die Abundanzen der Parasitoide in keiner direkten Beziehung zu der Pflanzengröße oder der Nährstoffqualität der Pflanzen stehen.