Does foraging competition drive plumage convergence in three look-alike Atlantic Forest woodpecker species?

Abstract

Explaining the co-existence of sympatric and ecologically similar species is a central goal in ecology. In woodpeckers (Picidae), co-existence is frequently accompanied by plumage convergence. A particularly striking case concerns three woodpecker species in the Atlantic Forest of South America: Robust Woodpecker (Campephilus robustus), Lineated Woodpecker (Dryocopus lineatus) and Helmeted Woodpecker (Celeus galeatus), which show a remarkable degree of plumage similarity thought to result from convergence due to interspecific social dominance mimicry (ISDM). We studied the foraging ecology and interactions of these three species in old-growth forests and selectively logged forests to test the extent to which these species differ in various aspects of their foraging ecology, and we examined whether particular foraging requirements may help explain the association of the threatened Helmeted Woodpecker with mature forests. The species selected different tree species, tree diameters, foraging heights, decay states of trees and decay states of substrates, resulting in marked niche separation among the three species. Proportionally, the Robust Woodpecker chiselled more, Helmeted Woodpecker used more probing and Lineated Woodpecker used more hammering. Helmeted Woodpecker was the only species that included bamboos as foraging substrates, and it foraged more on dead wood than Lineated or Robust Woodpeckers, but mostly on small dead branches in live trees rather than standing dead trees. Foraging requirements are not the most likely factor explaining the association of Helmeted Woodpecker with mature forests. Limited resource and substrate overlap among the three woodpecker species, lack of interspecific interactions, and rarity of the Helmeted Woodpecker do not match predictions if these species were conforming to a mimicry complex under the hypothesis of ISDM. Instead, plumage convergence may aid in interactions with third species, or impart advantages in intraspecific competition.

Die Erklärung der Koexistenz bei sympatrischen und ökologisch ähnlichen Arten ist ein zentraler Gegenstand der Ökologie. Bei Spechten (Picidae) geht die Koexistenz häufig mit einer Konvergenz der Gefiederfärbung einher. Ein besonders auffälliger Fall betrifft drei Spechtarten im Atlantischen Regenwald Südamerikas: Scharlachkopfspecht (Campephilus robustus), Linienspecht (Dryocopus lineatus) und Wellenohrspecht (Celeus galeatus), die ein auffallend hohes Maß an Gefiederähnlichkeit aufweisen. Es wird davon ausgegangen, dass dies aus einer Konvergenz resultiert, die auf der interspezifischen Mimikry der sozialen Dominanz (engl. interspecific social dominance mimicry; ISDM) beruht. Wir untersuchten die Nahrungsökologie und Interaktionen dieser drei Arten in Altholzbeständen und selektiv bewirtschafteten Beständen, um zu testen, inwieweit sich diese Arten in verschiedenen Aspekten ihrer Nahrungsökologie unterscheiden. Weiterhin überprüften wir, ob bestimmte Anforderungen an die Nahrungssuche dazu beitragen können, die Assoziation des bedrohten Wellenohrspechts mit ausgewachsenen Waldbeständen zu erklären. Zwei oder jede der Arten wählten bzw. wählte unterschiedliche Baumarten, Baumdurchmesser, Baumhöhen bei der Nahrungssuche sowie Zersetzungszustände der Bäume und Substrate, was zu einer deutlichen Nischentrennung unter den drei Spechtarten führte. Proportional meißelte der Scharlachkopfspecht am meisten, während der Wellenohrspecht häufiger bohrte und der Linienspecht häufiger hämmerte. Der Wellenohrspecht war die einzige Art, die Bambus als Substrat für die Nahrungssuche einschloss. Außerdem nutzte diese Art mehr Totholz für die Nahrungssuche als der Linien- und Scharlachkopfspecht, jedoch handelte es sich hierbei hauptsächlich um kleine tote Äste lebender Bäume und nicht um stehendes Totholz. Die Anforderungen an die Nahrungssuche stellen nicht den wahrscheinlichsten Faktor dar, der die Assoziation des Wellenohrspechts mit ausgewachsenen Waldbeständen erklärt. Geringe Ressourcen- und Substratüberlappungen zwischen den drei Spechtarten, das Fehlen interspezifischer Interaktionen und die Seltenheit des Wellenohrspechtes stimmen nicht mit den Vorhersagen überein, wenn diese Arten gemäß der Hypothese der ISDM einem Mimikry-Komplex entsprechen würden. Stattdessen kann die Konvergenz der Gefiederfärbung bei Interaktionen mit anderen Arten vermitteln oder Vorteile bei intraspezifischer Konkurrenz bringen.