Sika deer browsing differentially affects web-building spider densities in high and low productivity forest understories

Abstract

The effects of sika deer (Cervus nippon) browsing and understory productivity on web-building spiders' density were experimentally examined. We particularly focused on the nonlinear effects of these 2 factors and their underlying mechanisms. Our field experiments controlling deer density and understory productivity revealed that the deer affected the densities of 2 abundant spider species nonlinearly: the deer effect was unimodal or constant in lower productivity plots and negative in higher productivity plots. The nonlinear effects seemed to occur because the response trend of the spiders' limiting factors to deer impact differed between lower and higher productivity plots. In lower productivity plots, the density of the most abundant spider species, Prolinyphia longipedella, was limited by dicot cover, and both spider density and dicot cover had unimodal-shaped responses to deer density. This spider species was limited by the availability of twigs in higher productivity plots and responded negatively to deer density. Deer seemed to affect web-building spider density in understory vegetation by changing the number of available sites for webs through browsing. However, the precise limiting factors differed with understory productivity. Since forest understory productivity is expected to show large variation at various spatial scales due to differences in canopy tree density, the availability of nutrients, and other environmental factors, considering nonlinear effects is important when predicting the impact of large herbivores on invertebrates in forest understories.

Résumé

Nous avons étudié de façon expérimentale les effets du cerf sika (Cervus nippon) sur la densité des araignées tisseuses de toiles dans des sous-étages forestiers ayant différentes productivités. Nous nous sommes attardés en particulier aux effets non linéaires de ces 2 facteurs et aux mécanismes sous-jacents. Nos expériences sur le terrain qui contrôlaient pour la densité de cerfs et la productivité du sous-étage forestier ont révélé que le cerf avait un effet non linéaire sur la densité de 2 espèces abondantes d'araignées: l'effet du cerf était unimodal ou constant dans les parcelles de faible productivité et négatif dans les parcelles ayant une productivité élevée. Les effets non linéaires semblaient être causés par le fait que la réponse des facteurs limitatifs des araignées à l'impact du cerf présentait des tendances différentes dans les parcelles peu et très productives. Dans les parcelles de faible productivité, la densité de l'espèce d'araignée la plus abondante, Prolinyphia longipedella, était limitée par la couverture de dicotylédones et ces 2 variables répondaient de façon unimodale à la densité de cerfs. Dans les parcelles ayant une productivité élevée, cette espèce d'araignée était limitée par le nombre de rameaux et répondait négativement à la densité de cerfs. L'effet du broutement par le cerf sur la densité des araignées tisseuses de toiles dans la végétation en sous-étage semblait résulter d'un changement dans le nombre de sites disponibles pour tisser les toiles. Cependant, les facteurs limitatifs étaient différents selon la productivité de la végétation en sous-étage. Puisque l'on s'attend à ce que la productivité du sous-étage forestier varie beaucoup selon l'échelle spatiale en raison de différences dans le couvert forestier, la disponibilité des nutriments ou d'autres facteurs environnementaux, il est important de prendre en considération les effets non linéaires lorsque l'on tente de prédire l'impact de grands herbivores sur les invertébrés du sous-étage forestier.

Keywords:

• arthropod community
• context dependency
• indirect effect
• large herbivore
• nonlinear effects
• overabundance

Mots-clés:

• communauté d'arthropodes
• dépendance au contexte
• effet indirect
• effets non linéaires
• grand herbivore
• surabondance