Indirect effects of cattle grazing on shrub spatial pattern in a mediterranean scrub community

SummaryIdentifying the mechanisms and interactions that influence the spatial structure of vegetation is important for both scientific and practical purposes. Grazing is one of the most fundamental interactions in ecology but so far its effect on vegetation spatial pattern received little attention. In this study we propose a conceptual model that can be used to predict the effect of grazing on shrub spatial pattern in water-limited ecosystems where shrubs grow within a matrix of annual vegetation. According to the model, grazing may increase or decrease clumping in shrub distribution, depending on (1) the relative palatability of shrubs vs. annual plants to the herbivores, and (2) the manner (negative or positive) by which adult shrubs and annual plants affect the establishment of shrub seedlings. We tested our model in a Mediterranean scrub ecosystem by analyzing the development of shrub spatial pattern over a period of 40 years in plots characterized by contrasting intensities of cattle grazing. As predicted by the model, all plots showed a clumped pattern of shrub distribution in the absence of cattle grazing while intense cattle grazing reduced the clumpiness of the vegetation and generated a more random pattern of shrub distribution. Interestingly, plots representing the two grazing regimes did not differ significantly in their shrub cover, suggesting that shrub spatial pattern may be more sensitive to grazing than overall shrub cover.

ZusammenfassungSowohl für wissenschaftliche als auch praktische Zwecke ist es wichtig, die Mechanismen und Interaktionen zu identifizieren, welche die räumliche Struktur der Vegetation beeinflussen. Die Beweidung ist eine der fundamentalsten Interaktionen in der Ökologie, ihre Auswirkung auf das räumliche Vegetationsmuster erhielt jedoch bisher wenig Aufmerksamkeit. In dieser Untersuchung schlagen wir ein konzeptionelles Modell vor, das genutzt werden kann, um die Auswirkungen der Beweidung auf die räumliche Verteilung von Büschen in einem wasserlimitierten Ökosystem abzuschätzen, in dem die Büsche in einer Matrix annueller Vegetation wachsen. Dem Modell entsprechend kann die Beweidung die Gruppierung in der Buschverteilung erhöhen oder vermindern, abhängig von (1) der relativen Genießbarkeit der Büsche vs. der annuellen Pflanzen für die Herbivoren und (2) der Art und Weise (negativ oder positiv), wie die ausgewachsenen Büsche und annuellen Pflanzen die Etablierung der Buschkeimlinge beeinflussen. Wir testeten unser Modell in einem mediterranen Buschlandökosystem indem wir die Entwicklung der räumlichen Verteilung der Büsche über einen Zeitraum von 40 Jahren in Probeflächen analysierten, die durch unterschiedliche Beweidungsintensitäten gekennzeichnet sind. Wie von dem Modell vorhergesagt, zeigten alle Flächen ein gruppiertes Muster der Buschverteilung bei Abwesenheit der Viehbeweidung, während intensive Viehbeweidung die Gruppierung der Vegetation verringerte und ein mehr zufälliges Muster der Buschverteilung hervorbrachte. Interessanterweise unterschieden sich die Flächen beider Beweidungsregime nicht signifikant in ihrer Buschdeckung und weisen darauf hin, dass das räumliche Muster der Büsche gegenüber der Beweidung empfindlicher ist als die Gesamtbuschdeckung.