Plant traits link hypothesis about resource-use and response to herbivory

Grazing by large herbivores, in interplay with environmental productivity, is a key driver of the composition of the vegetation with important consequences on the ecosystem and, consequently, for land management. We tested the predictions of the resource availability – resource–acquisition theory by assessing the extent to which community averages of plant traits, known to be related to plant growth, competitive ability and response to grazing were correlated with resource gradients within local (200 km2) geographical ranges. Second, we assessed the applicability of the same set of plant traits to make inferences on ecological effects of grazing by sheep in alpine ecosystems in Norway, using a data set consisting of 16 sites in central Norway. We estimated grazing intensity by free-ranging sheep based on GPS telemetry, soil properties, plant species composition and species traits i.e. specific leaf area (SLA), leaf dry matter content (LDMC), leaf size and plant height. Soil fertility and the interaction between soil fertility and grazing, but not grazing intensity alone, were significantly related to plant species and traits composition. Generally, average SLA showed lower correspondence with soil fertility and grazing than the other traits. Leaf size and plant height were lowest at sites with high grazing intensity and in sites with low fertility, and increased with soil fertility in little and moderately grazed sites, but declined at high fertility sites when grazing was intense. LDMC showed the opposite trend. Grazing intensity was more related to the variability in plant composition and average plant traits when environmental productivity was high. Our results therefore are indicative of a convergence of responses to grazing and nutrient limitation.

ZusammenfassungDie Beweidung durch große Herbivore stellt im Zusammenspiel mit der Produktivität der Umwelt einen Schlüsselfaktor für die Zusammensetzung der Vegetation dar und hat damit große Auswirkungen auf das Ökosystem und dementsprechend für die Landpflege. Wir untersuchten die Vorhersagen der Ressourcenverfügbarkeits-Ressourcenerwerbs-Theorie indem wir abschätzten, in welchem Ausmaß die durchschnittlichen Pflanzeneigenschaften einer Gesellschaft, die erwiesenermaßen mit dem Pflanzenwachstum, der Konkurrenzfähigkeit und der Reaktion auf Beweidung zusammenhängen, mit den Ressourcengradienten innerhalb von lokalen geografischen Bereichen (200 km2) korreliert sind. Wir bewerteten zweitens die Anwendbarkeit der gleichen Auswahl von Pflanzeneigenschaften für die Abschätzung von ökologischen Effekten der Schafsbeweidung auf alpine Ökosysteme in Norwegen, indem wir einen Datensatz verwendeten, der aus 16 Probeflächen in Zentralnorwegen bestand. Wir erfassten die Beweidungsintensität von freilaufenden Schafen mithilfe der GPS-Telemetrie, die Bodenfaktoren, die Zusammensetzung der Pflanzenarten und die Arteigenschaften, d. h. die spezifische Blattfläche (SLA), die Blatttrockenmasse (LDMC), die Blattgröße und Pflanzenhöhe. Die Bodenfruchtbarkeit und die Interaktion zwischen der Bodenfruchtbarkeit und der Beweidung, jedoch nicht die Beweidungsintensität an sich, waren mit den Pflanzenarten und der Zusammensetzung der Eigenschaften signifikant korreliert. Im Allgemeinen zeigte die durchschnittliche SLA einen geringeren Zusammenhang mit der Bodenfruchtbarkeit und der Beweidung als die anderen Eigenschaften. Die Blattfläche und die Pflanzenhöhe waren auf Flächen mit starker Beweidung und auf Flächen mit geringer Fruchtbarkeit, am geringsten, nahmen aber mit der Bodenfruchtbarkeit in gering und mittelstark beweideten Flächen zu und nahmen in fruchtbaren Flächen bei starker Beweidung ab. LDMC zeigte den gegenläufigen Trend. Die Beweidungsintensität war stärker mit der Variabilität in der Pflanzenzusammensetzung und den durchschnittlichen Pflanzeneigenschaften verbunden, wenn die Produktivität der Umwelt hoch war. Unsere Ergebnisse weisen daher auf eine Konvergenz der Reaktionen auf Beweidung und Nährstofflimitierung hin.