What factors determine cyclic amplitude in the snowshoe hare (Lepus americanus) cycle?

Charles J. Krebs, John Bryant, Knut Kielland, Mark O'Donoghue, Frank Doyle, Suzanne Carriere, Donna DiFolco, Nathan Berg, Rudy Boonstra, Stan Boutin, Alice J. Kenney, Donald G. Reid (+6 others)
2014 Canadian Journal of Zoology  
Snowshoe hares (Lepus americanus Erxleben, 1777) fluctuate in 9-10 year cycles throughout much of their North American range. These cycles show large variations in cyclic amplitude and we ask what factors could cause amplitude variation. We gathered data from 1976 to 2012 on hare numbers in the boreal forest of Alaska, Yukon, Northwest Territories, and northern British Columbia to describe the amplitude of hare fluctuations and to evaluate four possible causes. First, weather could cause
more » ... could cause variation in amplitude via hare reproduction or survival, but this mechanism does not fit our data. Second, bottom-up processes involving forest succession could explain amplitude variation through changes in winter forage availability, but succession is too slow a variable in our study areas. Third, plant defenses entrained by hare over-browsing in one cycle can produce variation in plant quality and quantity in subsequent cycles. A mathematical model suggests this is a possible explanation. Fourth, predator recovery following the cyclic low is inversely related to hare cyclic amplitude, and the existing data are consistent with this mechanism. A standardized regional monitoring program is needed to improve our understanding of cyclic amplitude variation in hares and the possible role of predators and winter foods in affecting amplitude. Résumé : L'abondance des lièvres d'Amérique (Lepus americanus Erxleben, 1777) fluctue selon des cycles de 9-10 ans dans une bonne partie de l'aire de répartition nord-américaine de l'espèce. Ces cycles présentent de grandes variations d'amplitude, et nous nous penchons sur les facteurs qui pourraient causer ces variations. Nous avons recueilli des données de 1976 à 2012 sur le nombre de lièvres dans la forêt boréale de l'Alaska, du Yukon, des Territoires-du-Nord-Ouest et du nord de la Colombie-Britannique afin de décrire l'amplitude des fluctuations des lièvres et d'évaluer quatre causes possibles. Premièrement, si la météo peut causer des variations d'amplitude en agissant sur la reproduction ou la survie des lièvres, ce mécanisme ne concorde pas avec les données. Deuxièmement, des processus ascendants associés à la succession forestière pourraient expliquer les variations d'amplitude par des variations de la disponibilité de nourriture durant l'hiver, mais la succession est une variable qui évolue trop lentement dans les zones étudiées. Troisièmement, les mécanismes de défense des plantes induits par le surbroutement des lièvres durant un cycle peuvent produire des variations de la qualité et de la quantité des plantes durant les cycles subséquents. Un modèle mathématique suggère qu'il s'agit d'une explication possible. Quatrièmement, le rétablissement de prédateurs suivant le creux d'un cycle est inversement relié à l'amplitude du cycle des lièvres, et les données concordent avec ce mécanisme. Un programme de surveillance régionale normalisé est nécessaire pour améliorer la compréhension des variations de l'amplitude des cycles des lièvres et de l'effet éventuel des prédateurs et de la nourriture hivernale sur cette amplitude. [Traduit par la Rédaction]
doi:10.1139/cjz-2014-0159 fatcat:3aebihunszdfdntr6ndmir3to4