Herbivory rate of leaf-cutting ants in a tropical moist forest in Panamá at the population and ecosystem scales

Abstract

ABSTRACT Leaf-cutting ants are frequently characterized as the major herbivores in the Neotropics, but quantitative data to back up this assumption are scarce. In this study, the consumption and herbivory rates for the entire leaf-cutting ant (Atta colombica, Formicidae) population in an old secondary forest on Barro Colorado Island (BCI) in Panama were determined over 15 mo (on average 49 colonies). The number of harvested leaf fragments was calculated from monthly refuse deposition rates of the colonies and the regression between refuse deposition and harvesting rates. The inclusion of fragment characteristics (proportion of leaf fragments in the harvest, average fragment weight, and area) allowed us to calculate consumption and herbivory rates at colony, population, and ecosystem levels. The A. colombica population harvested 13.2 tons of biomass/yr and 13.1 ha of leaf area/yr, and deposited 9.4 tons of refuse material/yr. Rates varied considerably among colonies. At the ecosystem level, i.e., per forest area, herbivory rates were 132 kg biomass/ha/yr and 1310 m2 foliage/ha/yr. For the area on BCI where A. colombica occurs (100 ha), this is equivalent to 2.1 percent of the foliage area in the forest or 1.7 percent of the annual leaf-area production. This value is considerably lower than previously published estimates of leaf-cutting ant herbivory rates in tropical forests. RESUMEN Las hormigas cortadoras frecuentemente son caracterizadas como los principales herbivoros en el Neotropico, pero los datos cuantitativos para sostener esta asuncion son escasos. En este estudio, las tasas de consumo y de herbivoria fueron determinadas por 15 meses para una poblacion de 49 colonias, en promedio, de hormigas cortadoras (Atta colombica, Formicidae) en un bosque secundario viejo de la Isla de Barro Colorado (BCI) en Panama. La tasa de deposicion de los desechos de las colonias fue determinada mensualmente y una regresion entre las tasas de deposicion de los desechos y de la cosecha fue utilizada para calcular el numero de fragmentos de la planta cosechada. La inclusion de las caracteristicas del fragmento (proporcion de fragmentos de hojas de la cosecha, el peso y el area promedio de los fragmentos) permitio calcular las tasas de consumo y de herbivoria a niveles de la poblacion y del ecosistema. A nivel de la poblacion, las colonias cosecharon 13.2 t de biomasa/ano y de 13.1 ha de hojas/ano, y depositaron 9.4 toneladas de desechos/ano. La tasa varia considerablemente entre las colonias. A nivel del ecosistema, la tasa de herbivoria fue de 132 kg de biomasa/ha/ano, y 1310 m2 de hojas/ha/ano. Para el area de 100 hectareas en BCI donde ocurre A. colombica, esto equivale a 2.1 por ciento del area foliar presente en el bosque o 1.7 por ciento de la produccion anual de la area foliar. Este valor es considerablemente mas bajo que estimaciones previas publicadas de las tasas de herbivoria de las hormigas cortadoras en bosques tropicales.