The role of chemotactile cues in interspecific interactions among Central-European arthropod communities

Abstract

In einem Ökosystem beeinflussen sich Tiere gegenseitig in erster Linie durch direkte Interaktionen. Ihr Verhalten kann aber auch indirekt durch chemotaktile Stoffe die andere Tiere in der Umwelt hinterlassen beeinflusst werden. Vergleichbar zu direkten Interaktionen können indirekt ausgelöste Verhaltensänderungen einen starken Einfluss auf Populationsdynamiken und Gemeinschaftsstrukturen eines Ökosystems haben. Obwohl das daran gehegte Interesse der Ökologen in den letzten Jahrzenten stark gestiegen ist, fehlen immer noch Studien, welche über mehrere Arten hinweg versuchen die übergreifende Relevanz von chemotaktilen Stoffen herauszufinden. Im Rahmen meiner Doktorarbeit untersuchte ich daher wie sich mehrere mitteleuropäische Arthropodenarten, abhängig von deren interspezifischen Räuber-Beute- und Konkurrenzbeziehungen, mittels chemotaktiler Stoffe beeinflussen können. Mithilfe unterschiedlicher Verhaltensversuche konnte ich empirisch nachweisen, dass verschiedene Arthropoden chemotaktile Stoffe zu ihrem eigenen Vorteil nutzen können. Außerdem zeigen meine Ergebnisse, dass die Verhaltensänderungen artspezifisch und abhängig von den jeweiligen Lebenszyklen und den damit verbundenen Eigenschaften (z.B. Körpergröße, Häufigkeit oder Rangordnung) der beteiligten Arten sind. Ich vermute daher, dass Arthropoden chemotaktile Stoffe ihrer Gegenspieler wahrnehmen und interpretieren können. Eine Verhaltensänderung scheint jedoch nur dann statt zu finden wenn ein Nichtreagieren starke Fitnesskosten mit sich führen würde. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse meiner Doktorarbeit, wie wichtig es ist, die Bedeutung von chemotaktilen Stoffen innerhalb vieler Arten einer Gemeinschaft zu testen, um die den Verhaltensänderungen zugrundeliegenden Ursachen identifizieren zu können. Dies wiederum stellt die Grundlage, um die ökologische Relevanz von chemotaktilen Stoffen und deren mögliche Effekte auf Ökosystemfunktionen besser zu verstehen.

Organisms that inhabit the same ecosystem can influence each other either via direct interactions but also indirectly by emitting chemotactile cues in the environment. Behavioral changes induced by chemotactile cues can alter population dynamics and community structures equally strong as direct interactions. Their interest to ecologists has therefore increased rapidly in recent years. However, studies including multiple species to enlighten the overarching relevance of chemotactile cues are still rare. In my doctoral thesis I therefore investigated behavioral responses to chemotactile cues within interspecific predator-prey and competitor-competitor relationships among multiple and syntopic Mid-European arthropod species. By using different behavioral approaches, I provide empirical evidence that chemotactile cues can be used by several arthropods in favor of their own benefit. Moreover, my results show that behavioral changes are species-specific and depend on the respective life-history traits like e.g. body size, commonness or dominance rank of the species involved. I therefore assume that arthropods can detect and interpret chemotactile cues of their opponents but only implement behavioral responses if they trade-off otherwise incurred fitness costs. In summary, the results of my doctoral thesis show that it is of great importance to investigate the role of chemotactile cues within multi-species communities for being able to identify the underlying causes inducing behavioral responses. This in turn represents the basis to better understand the ecological relevance of chemotactile cues and their potential effects on ecosystem functions.