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Non-Consumptive Effects of Spiders and Ants: Does Fear Matter in Terrestrial Interaction Webs?

  • Most animals suffer from predators. Besides killing prey, predators can affect prey physiology, morphology and behaviour. Spiders are among the most diverse and frequent predators in terrestrial ecosystems. Our behavioural arena experiments revealed that behavioural changes under spider predation risk are relatively scarce among arthropods. Wood crickets (Nemobius sylvestris), in particular, changed their behaviour in response to cues of various spider species. Thereby, more common and relatively larger spider species induced stronger antipredator behaviour in crickets. Behavioural changes under predation risk are expected to enhance predator avoidance, but they come at a cost. Crickets previously confronted with cues of the nursery web spider (Pisaura mirabilis) were indeed more successful in avoiding predation. Surprisingly, crickets slightly increased food uptake and lost less weight under predation risk, indicating that crickets are able to compensate for short-term cost under predation risk. In a following plant choice experiment, crickets strongly avoided plants bearing spider cues, which in turn reduced the herbivory on the respective plants. Similar to spiders, ants are ubiquitous predators and can have a strong impact on herbivores, but also on other predators. Juvenile spiders increased their propensity for long-distance dispersal if exposed to ant cues. Thus, spiders use this passive dispersal through the air (ballooning) to avoid ants and colonise new habitats. In a field experiment, we compared arthropod colonisation between plants bearing cues of the nursery web spider and cue-free plants. We followed herbivory during the experimental period and sampled the arthropod community on the plants. In accordance with the plant choice experiment, herbivory was reduced on plants bearing spider cues. In addition, spider cues led to changes in the arthropod community: smaller spiders and black garden ants (Lasius niger) avoided plants bearing spider cues. In contrast, common red ants (Myrmica rubra) increased the recruitment of workers, possibly to protect their aphids. Although behavioural changes were relatively rare on filter papers bearing spider cues, more natural experimental setups revealed strong and far-reaching effects of predation risk. We further suggest that risk effects influence the spatial distribution of herbivory, rather than reduce overall herbivory that is expected if predators kill herbivores. Consequently, the relative importance of predation and risk effects is crucial for the way predators affect lower trophic levels.
  • Die meisten Tiere haben natürliche Feinde. Neben dem Töten von Beute (Prädation), können Räuber auch die Physiologie, Morphologie und das Verhalten von Beutetieren beeinflussen. Spinnen sind eine ausgesprochen diverse und häufige Räubergruppe in terrestrischen Ökosystemen. Unsere Verhaltensexperimente haben gezeigt, dass nur wenige Insekten- und Spinnenarten das Verhalten in der Anwesenheit von Spinnengeruchstoffen ändern. Besonders Waldgrillen (Nemobius sylvestris) änderten ihr Verhalten aufgrund von Geruchsstoffen mehreren Spinnenarten. Dabei bewirkten Geruchstoffe von relativ größeren und häufigeren Spinnenarten stärkere Verhaltensänderungen. Verhaltensänderungen unter Prädationsrisiko erhöhen die Überlebensrate von Beutetieren, sind aber oft mit Kosten verbunden. Grillen, die vorher schon mit Geruchstoffen der Listspinne (Pisaura mirabilis) konfrontiert wurden, konnten den Spinnen tatsächlich erfolgreicher entkommen. Während des Experiments haben Grillen unter Prädationsrisiko geringfügig mehr gefressen und weniger Gewicht verloren als Kontrollgrillen. Dies deutet darauf hin, dass Grillen durch das Prädationsrisiko verursachte Kosten kurzzeitig kompensieren können. In einem Wahlexperiment bevorzugten Grillen Pflanzen ohne Spinnengeruchsstoffe. Infolgedessen wurde an Pflanzen mit Spinnengeruchsstoffen weniger gefressen. Auch Ameisen sind allgegenwärtige Räuber und können einen starken Einfluss auf Pflanzenfresser (Herbivore) aber auch auf andere Räuber haben. Wenn junge Spinnen mit Ameisengeruchstoffen konfrontiert wurden, stieg ihre Bereitschaft sich über größere Entfernungen auszubreiten. Junge Spinnen nutzen diese passive Ausbreitung über die Luft ("ballooning") um Ameisen zu entkommen und neue Lebensräume zu besiedeln. In einem Freilandexperiment haben wir die Besiedlung von Pflanzen durch Arthropoden in Abhängigkeit von Spinnengeruchsstoffen untersucht. Dabei haben wir den Fraß an den Blättern und die Tiergemeinschaften erfasst. Vergleichbar zum Pflanzenwahlversuch im Labor wurde an Pflanzen mit Spinnengeruchstoffen weniger gefressen. Zusätzlich konnten wir Veränderungen in den Tiergemeinschaften feststellen: Kleine Spinnen und die Schwarze Gartenameise (Lasius niger) haben Pflanzen mit Spinnengeruchstoffen gemieden. Im Gegensatz dazu stieg die Anzahl der Arbeiterinnen der Roten Gartenameise (Myrmica rubra), möglicherweise um ihre Blattläuse gegen die drohende Gefahr zu verteidigen. Obwohl Verhaltensänderungen auf Filterpapieren mit Spinnengeruchstoffen selten waren, haben unsere Experimente unter natürlicheren Bedingungen deutliche und weitreichende Reaktionen auf die mögliche Anwesenheit von Spinnen (Risikoeffekte) gezeigt. Unsere Resultate legen nahe, dass Risikoeffekte von Räuber die räumliche Verteilung von Pflanzenfraß verändern. Die Gesamtherbivorie wurde allerdings nicht reduziert, was erwartet wird wenn Räuber Pflanzenfresser töten. Wie stark sich Prädation und Risikoeffekte relativ auf die Beute auswirken ist entscheidend für den Einfluss von Räuber auf niedrigere Nahrungsebenen.

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Metadaten
Author:Roman Bucher
URN:urn:nbn:de:hbz:lan1-10194
Referee:Martin H. Entling, Florian Menzel
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2014/08/21
Date of publication:2014/08/21
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, Universitätsbibliothek
Date of final exam:2014/07/02
Release Date:2014/08/21
Tag:Araneae; behavioural ecology; non-consumptive effects; trait-mediated effects; trophic cascades
Number of pages:89 Seiten
Institutes:Fachbereich 7 / Fachbereich 7
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 57 Biowissenschaften; Biologie / 570 Biowissenschaften; Biologie
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG