Effect of the functional diversity of herbivore insect communities on the diversity and the functioning of a grassland ecosystem

La biodiversité est un paramètre déterminant du fonctionnement des écosystèmes. Un effet généralement positif de la diversité en plantes a été observé dans plusieurs études pionnières. Cependant il y a un besoin urgent de mieux comprendre le rôle de la biodiversité au sein des écosystèmes notamment en intégrant différentes composantes importantes de la diversité telles que la diversité fonctionnelle entre et au sein de niveaux trophiques contrastés.Nous avons testé l’effet de la diversité spécifique et fonctionnelle de communautés d’herbivores généralistes (criquets, Acrididea) sur le fonctionnement d’un écosystème prairial. Nous avons créé des communautés expérimentales de criquets au sein desquelles les diversités spécifique et fonctionnelle ont été manipulées de manière indépendante.Cette expérimentation a permis d’identifier les traits fonctionnels d’effet déterminant l’intensité des interactions trophiques entre les communautés de plantes et de criquets. Nous montrons également que les mécanismes contrôlant l’impact des communautés de criquets sur la biomasse végétale dépendent de leur identité et de leur diversité fonctionnelles. Ainsi une plus forte diversité des traits mandibulaires au sein d’une communauté augmente la taille des niches alimentaires et l’impact total observé sur l’écosystème. Enfin, la réponse de l’écosystème face aux herbivores dépend directement de l’intensité de la pression d’herbivorie, de la diversité fonctionnelle en plantes et des changements de composition fonctionnelle au sein des communautés végétales.Cette étude contribue au développement des approches basées sur l’utilisation des traits au sein des interactions trophiques afin de relier l’effet de la biodiversité entre et au sein de multiples niveaux trophiques sur le fonctionnement des écosystèmes.Biodiversity is a major determinant of ecosystem functioning. Pioneer biodiversity experiments have shown a general positive relationship between plant diversity and ecosystem functioning. However there is now a growing need to integrate the functional diversity within multi-trophic levels to improve our ability to scale biodiversity changes into future ecosystem functioning.We experimentally tested how the functional identity and diversity of generalist insect herbivore communities impact the functioning of a grassland ecosystem. We experimentally and independently manipulated the functional identity and diversity of grasshopper communities.We identified grasshopper functional effect traits determining the intensity of trophic interactions between plant and grasshopper communities. We demonstrated that the mechanisms driving grasshopper community impact on plant biomass depend on their functional identity and diversity. Thus a higher functional diversity of grasshopper mandibular traits increases the size of the feeding niche within communities and the total impact on ecosystem. Finally, ecosystem response to herbivores depends directly on the intensity of herbivory pressure, plant functional diversity and on the changes of plant functional structure within plant communities.Our study contributes to the development of the trait-based approach in the study of trophic interactions to link biodiversity between and within trophic levels on ecosystem functioning

Effect of the functional diversity of communities of herbivorous insects on the diversity and functioning of a grassland ecosystem

Biodiversity is a major determinant of ecosystem functioning. Pioneer biodiversity experiments have shown a general positive relationship between plant diversity and ecosystem functioning. However there is now a growing need to integrate the functional diversity within multi-trophic levels to improve our ability to scale biodiversity changes into future ecosystem functioning.We experimentally tested how the functional identity and diversity of generalist insect herbivore communities impact the functioning of a grassland ecosystem. We experimentally and independently manipulated the functional identity and diversity of grasshopper communities.We identified grasshopper functional effect traits determining the intensity of trophic interactions between plant and grasshopper communities. We demonstrated that the mechanisms driving grasshopper community impact on plant biomass depend on their functional identity and diversity. Thus a higher functional diversity of grasshopper mandibular traits increases the size of the feeding niche within communities and the total impact on ecosystem. Finally, ecosystem response to herbivores depends directly on the intensity of herbivory pressure, plant functional diversity and on the changes of plant functional structure within plant communities.Our study contributes to the development of the trait-based approach in the study of trophic interactions to link biodiversity between and within trophic levels on ecosystem functioning.La biodiversité est un paramètre déterminant du fonctionnement des écosystèmes. Un effet généralement positif de la diversité en plantes a été observé dans plusieurs études pionnières. Cependant, il y a un besoin urgent de mieux comprendre le rôle de la biodiversité au sein des écosystèmes, notamment en intégrant différentes composantes importantes de la diversité telles que la diversité fonctionnelle entre et au sein de niveaux trophiques contrastés.Nous avons testé l’effet de la diversité spécifique et fonctionnelle de communautés d’herbivores généralistes (criquets, Acrididea) sur le fonctionnement d’un écosystème prairial. Nous avons créé des communautés expérimentales de criquets au sein desquelles les diversités spécifique et fonctionnelle ont été manipulées de manière indépendante.Cette expérimentation a permis d’identifier les traits fonctionnels d’effet déterminant l’intensité des interactions trophiques entre les communautés de plantes et de criquets. Nous montrons également que les mécanismes contrôlant l’impact des communautés de criquets sur la biomasse végétale dépendent de leur identité et de leur diversité fonctionnelles. Ainsi, une plus forte diversité des traits mandibulaires au sein d’une communauté augmente la taille des niches alimentaires et l’impact total observé sur l’écosystème. Enfin, la réponse de l’écosystème face aux herbivores dépend directement de l’intensité de la pression d’herbivorie, de la diversité fonctionnelle en plantes et des changements de composition fonctionnelle au sein des communautés végétales.Cette étude contribue au développement des approches basées sur l’utilisation des traits au sein des interactions trophiques afin de relier l’effet de la biodiversité entre et au sein de multiples niveaux trophiques sur le fonctionnement des écosystèmes

Effet de la diversité fonctionnelle de communautés d’insectes herbivores sur la diversité et le fonctionnement d’un écosystème prairial

Biodiversity is a major determinant of ecosystem functioning. Pioneer biodiversity experiments have shown a general positive relationship between plant diversity and ecosystem functioning. However there is now a growing need to integrate the functional diversity within multi-trophic levels to improve our ability to scale biodiversity changes into future ecosystem functioning. We experimentally tested how the functional identity and diversity of generalist insect herbivore communities impact the functioning of a grassland ecosystem. We experimentally and independently manipulated the functional identity and diversity of grasshopper communities. We identified grasshopper functional effect traits determining the intensity of trophic interactions between plant and grasshopper communities. We demonstrated that the mechanisms driving grasshopper community impact on plant biomass depend on their functional identity and diversity. Thus a higher functional diversity of grasshopper mandibular traits increases the size of the feeding niche within communities and the total impact on ecosystem. Finally, ecosystem response to herbivores depends directly on the intensity of herbivory pressure, plant functional diversity and on the changes of plant functional structure within plant communities. Our study contributes to the development of the trait-based approach in the study of trophic interactions to link biodiversity between and within trophic levels on ecosystem functioning.La biodiversité est un paramètre déterminant du fonctionnement des écosystèmes. Un effet généralement positif de la diversité en plantes a été observé dans plusieurs études pionnières. Cependant, il y a un besoin urgent de mieux comprendre le rôle de la biodiversité au sein des écosystèmes, notamment en intégrant différentes composantes importantes de la diversité telles que la diversité fonctionnelle entre et au sein de niveaux trophiques contrastés. Nous avons testé l’effet de la diversité spécifique et fonctionnelle de communautés d’herbivores généralistes (criquets, Acrididea) sur le fonctionnement d’un écosystème prairial. Nous avons créé des communautés expérimentales de criquets au sein desquelles les diversités spécifique et fonctionnelle ont été manipulées de manière indépendante. Cette expérimentation a permis d’identifier les traits fonctionnels d’effet déterminant l’intensité des interactions trophiques entre les communautés de plantes et de criquets. Nous montrons également que les mécanismes contrôlant l’impact des communautés de criquets sur la biomasse végétale dépendent de leur identité et de leur diversité fonctionnelles. Ainsi, une plus forte diversité des traits mandibulaires au sein d’une communauté augmente la taille des niches alimentaires et l’impact total observé sur l’écosystème. Enfin, la réponse de l’écosystème face aux herbivores dépend directement de l’intensité de la pression d’herbivorie, de la diversité fonctionnelle en plantes et des changements de composition fonctionnelle au sein des communautés végétales. Cette étude contribue au développement des approches basées sur l’utilisation des traits au sein des interactions trophiques afin de relier l’effet de la biodiversité entre et au sein de multiples niveaux trophiques sur le fonctionnement des écosystèmes

Data from: Herbivore effect traits and their impact on plant community biomass: an experimental test using grasshoppers

1. Using trait-based approaches to study trophic interactions may represent one of the most promising approaches to evaluate the impact of trophic interactions on ecosystem functioning. To achieve this goal, it is necessary to clearly identify which traits determine the impact of one trophic level on another. 2. Using functionally contrasting grasshopper species, we tested the ability of multiple traits (morphological, chemical and biomechanical) to predict herbivore impact on the biomass of a diverse plant community. We set up a cage experiment in an old species rich grassland field and evaluated how multiple candidate grasshopper effect traits mediated herbivore impact on plant biomass. 3. Grasshoppers had different impact on plant community biomass (consuming up to 60 % of plant community biomass). Grasshopper impact was positively correlated with their incisive strength while body size or grasshopper C:N ratio exhibited low predictive ability. Importantly, the strong relationship between the incisive strength and the impact was mediated by the grasshopper feeding niche, which was well predicted in our study by two simple plant traits (leaf dry matter content, leaf C:N ratio). Feeding niche differences between grasshoppers were explained by differences in incisive strength, highlighting the fundamental linkage between grasshopper effect traits and their niche. 4. Our study contributes to the development of the trait-based approach in the study of trophic interactions by providing a first experimental test of the relationship between herbivore effect traits, their impact on plant community biomass, and in a larger extent on ecosystem functioning. By comparing the relative importance of multiple interacting grasshopper traits, our study showed that incisive strength was a key effect trait which determined grasshopper feeding niche and its relative impact on plant community biomass

Functional trait diversity across trophic levels determine herbivores impact on plant community biomass

International audienc

Functional trait diversity across trophic levels determines herbivore impact on plant community biomass

Understanding the consequences of trophic interactions for ecosystem functioning is challenging, as contrasting effects of species and functional diversity can be expected across trophic levels. We experimentally manipulated functional identity and diversity of grassland insect herbivores and tested their impact on plant community biomass. Herbivore resource acquisition traits, i.e. mandible strength and the diversity of mandibular traits, had more important effects on plant biomass than body size. Higher herbivore functional diversity increased overall impact on plant biomass due to feeding niche complementarity. Higher plant functional diversity limited biomass pre-emption by herbivores. The functional diversity within and across trophic levels therefore regulates the impact of functionally contrasting consumers on primary producers. By experimentally manipulating the functional diversity across trophic levels, our study illustrates how trait-based approaches constitute a promising way to tackle existing links between trophic interactions and ecosystem functioning

Grasshopper feeding niche

Grasshopper herbivory per plant species was observed at the end of the experiment within each cage to quantify the realized feeding niche of the six grasshopper species. This files contains the mean herbivory observed over the five blocks per grasshopper and plant species

Plant biomass

Aboveground plant biomass harvested at the end of the experiment in each herbivory treatment to quantify grasshopper impact on plant biomas

Data for Trait-matching and mass effect determine the functional response of herbivore communities to land use intensification, Le Provost, Gaëtane, Gross, Nicolas, Börger, Luca, Deraison, Hélène, Roncoroni, Marilyn, Badenhausser, Isabelle

File containing means and variances for grasshopper body size and incisor strength, local abiotic variables, local plant community variables and landscape variable