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Faunal composition of geometrid moths changes with altitude in an Andean montane rain forest

Authors

  • Gunnar Brehm,

    Corresponding author
    1. Department of Animal Ecology I, University of Bayreuth, Bayreuth, Germany
      Department of Animal Ecology I, University of Bayreuth, 95440 Bayreuth, Germany. E-mail: gunnar_brehm@yahoo.com
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  • Konrad Fiedler

    1. Department of Animal Ecology I, University of Bayreuth, Bayreuth, Germany
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Department of Animal Ecology I, University of Bayreuth, 95440 Bayreuth, Germany. E-mail: gunnar_brehm@yahoo.com

Abstract

Aim  The objective of this study was to describe and interpret the changes in faunal composition in the moth family Geometridae (Lepidoptera) along a small-scale elevational gradient in a tropical montane rain forest. This gradient was compared with a large-scale latitudinal gradient in Europe.

Location Investigations were carried out in the province Zamora-Chinchipe in southern Ecuador along a gradient ranging from 1040 to 2677 m above sea level at twenty-two sites.

Methods  Moths were sampled with light-traps in three field periods in 1999 and 2000 and subsequently sorted and determined to species or morphospecies.

Results  We analysed 13,938 specimens representing 1010 species of geometrid moths. The proportional contribution of subtaxa to the local geometrid fauna changes along the elevational gradient at all systematic levels considered. While proportions of species of the subfamilies Ennominae, Sterrhinae and Geometrinae significantly decrease, the proportion of Larentiinae increases with increasing altitude. Changes also occur within the subfamilies Ennominae and Larentiinae. The host–plant specialist ennomine tribes Cassymini, Macariini and Palyadini completely vanish, and the proportion of the tribe Boarmiini decreases at high altitudes. In contrast, the remaining tribes (mostly comprising polyphagous species) either do not show proportional changes (Azelinini, Nacophorini, Nephodiini, Ourapterygini) or even increase (Caberini, ‘Cratoptera group’). Within Larentiinae, the species proportion of the genus Eois decreases, whereas concomitantly the proportion of Eupithecia increases. There is a remarkable similarity between the altitudinal patterns in Ecuador and those found along the latitudinal gradient in Europe.

Main conclusions  Species of the subfamily Larentiinae seem to be particularly well-adapted to harsh environmental conditions, towards both high altitudes and latitudes. They might disproportionately profit from lower predation at higher altitudes. Many changes in the faunal composition can be explained by expected host–plant requirements of the species involved. Our results show that diversity estimates based on taxon ratios which are assumed to be constant must be regarded with caution because such ratios can change rapidly along environmental gradients.

Resumen

Objetivo  La meta de este estudio era describir e interpretar los cambios y la composición faunística en la familia de mariposas Geometridae (Lepidoptera) a lo largo de un gradiente altitudinal de escala pequeña en un bosque de montaña en los trópicos. Este gradiente fue comparado con un gradiente latitudinal de escala grande en Europa.

Localidad  Las investigationes fueron realizadas en la provincia Zamora-Chinchipe en el sur del Ecuador a lo largo de un gradiente elevandose de 1.040 a 2.677 m.s.n.m. en veintidos sitios.

Métodos Las mariposas fueron colectadas con trampas de luz en tres periodos de campo en 1999 y 2000. Después fueron ordenadas y determinadas como especies o morfoespecies.

Resultados  Se analizaron 13.938 espécimenes representando 1.010 especies de geométridos. La contribución proporcional de los subtaxa para la fauna local cambia a lo largo del gradiente altitudinal en todos los niveles sistematicos considerados. Mientras las proporciones de especies de las subfamilias Ennominae, Sterrhinae y Geometrinae disminuyen significantemente con la altura, la proporción de Larentiinae incrementa. También hay cambios dentro de las subfamilias Ennominae y Larentiinae. Las tribus ennominas Cassymini, Macariini y Palyadini, que son especialistas acerca de plantas huéspedes, desaparecen completamente y la proporción de la tribu Boarmiini disminuye en altitudes grandes. Por el contrario, las demás tribus (mayormente especies polifágas) no demuestran cambios proporcionales (Azelinini, Nacophorini, Nephodiini, Ourapterygini) o incluso incrementan (Caberini, grupo ‘Cratoptera’). Dentro de los Larentiinae la proporción de especies del genero Eois disminuye, mientras la de Eupithecia crece concomitantemente. Hay una similitud notable entre los resultados de Ecuador de un gradiente altitudinal y aquellos encontrados a lo largo de un gradiente latitudinal en Europa.

Conclusiones principales  Las especies de la subfamilia Larentiinae parecen ser particularmente bien adaptadas a condiciones ambientales desfavorables, tanto hacia altitudes como latitudes grandes. Podrian beneficiarse desproporcionadamente de una depredación más baja en altitudes más grandes. Muchos cambios en la composición faunistica pueden explicarse con demandas esperadas a plantas huéspedes de las especies involucradas. Nuestros resultados muestran que estimados de diversidad basados en relaciones entre los taxa supuestas constantes deben de considerarse con cuidado ya que tales relaciones pueden cambiar rapidamente a lo largo de gradientes ambientales.

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