Threads of the Wild: red deer ecological interactions with apex predators, sympatric species and vegetation

Ecosystems are complex and some species, such as herbivores, play keystone ecological roles within them, i.e., affecting trophic webs disproportionately with respect to their biomass. This thesis investigates the ecological interactions of a key Alpine herbivore, the red deer (Cervus elaphus) within the Stelvio National Park (Central Italian Alps). The thread lies in the role of red deer density and its use of space, and through a series of interrelated studies, I investigated: i) the reliability of camera trapping in capturing spatio-temporal variation in red deer habitat preference; ii) the relationships between red deer density and browsing impact; iii) the effects of red deer relative abundance on the spatial and temporal behavior of a sympatric species (the roe deer Capreolus capreolus); and iv) the effects of its main predator (the wolf Canis lupus) on female and male red deer spatial and temporal behavior. Overall, I found: i) that camera traps can capture coarse scale red deer habitat preference; ii) that browsing impact can map red deer density at both broad and local spatial scale; iii) no spatial relationships between roe deer and red deer relative abundance; iv) a change in female red deer spatial and temporal behavior in relation to wolf, and in particular a preference for open habitats to reduce the risk of predation. My research ultimately provides new insights into the complex ecological relationships in this alpine ecosystem and highlights that red deer play an important role in shaping the natural community of which it is part. As a first step, I assessed the effectiveness of camera traps in ecological studies by finding a correlation, at least on a coarse scale, with a more established method such as satellite telemetry. Then, red deer density at different spatial scales was found to be an important predictor of browsing probability, suggesting key ecological and management implications in relation to forest regeneration. In contrast to our prediction, roe deer did not display strong spatial or temporal segregation patterns, although we suggest red deer negative impacts on roe deer population density in the past decades. In addition, the natural return of the wolf and the resulting effects on red deer spatial and temporal behavior suggest potential indirect effects on both vegetation and sympatric species. As a consequence, these studies lay the groundwork for future studies of trophic cascades and community dynamics following the recolonization of large predators.

Gli ecosistemi sono complessi e alcune specie, come gli erbivori, svolgono ruoli ecologici fondamentali al loro interno, ossia influenzano le reti trofiche in modo sproporzionato rispetto alla loro biomassa. Questa tesi indaga le interazioni ecologiche di un erbivoro alpino chiave, il cervo (Cervus elaphus) all'interno del Parco Nazionale dello Stelvio (Alpi centrali italiane). Il filo conduttore è il ruolo della densità del cervo e del suo utilizzo dello spazio e, attraverso una serie di studi interconnessi, ho indagato: i) l'affidabilità del fototrappolaggio nel catturare le variazioni spazio-temporali della preferenza dell'habitat del cervo; ii) le relazioni tra la densità del cervo e l'impatto del browsing; iii) gli effetti dell'abbondanza relativa del cervo sul comportamento spaziale e temporale di una specie simpatrica (il capriolo Capreolus capreolus); e iv) gli effetti del suo principale predatore (il lupo Canis lupus) sul comportamento spaziale e temporale di femmine e maschi di cervo. Complessivamente, ho riscontrato: i) che le fototrappole sono in grado di catturare la preferenza per l'habitat del cervo, almeno a scala grossolana; ii) che l'impatto della brucatura può mappare la densità del cervo sia su scala spaziale ampia che locale; iii) nessun effetto dell'abbondanza relativa del cervo sul comportamento spaziale e temporale del capriolo; iv) un cambiamento nel comportamento spaziale e temporale delle femmine di cervo in relazione al lupo, e in particolare una preferenza per gli habitat aperti per ridurre il rischio di predazione. La mia ricerca, in definitiva, fornisce nuovi spunti di riflessione sulle complesse relazioni ecologiche di questo ecosistema alpino e mette in evidenza come il cervo possa giocare un ruolo importante nel plasmare la comunità naturale di cui fa parte. Inizialmente, tuttavia, ho valutato l'efficacia delle fototrappole negli studi ecologici, trovando una correlazione, almeno su scala grossolana, con un metodo più consolidato come la telemetria satellitare. In seguito, la densità del cervo su diverse scale spaziali è risultata essere un importante fattore predittivo della probabilità di brucamento, suggerendo importanti implicazioni ecologiche e gestionali in relazione alla rigenerazione delle foreste. Contrariamente alle nostre previsioni, il capriolo non ha mostrato patterns di segregazione spaziale o temporale, anche se suggeriamo un forte impatto negativo del cervo sulla densità di popolazione del capriolo negli ultimi decenni. Di conseguenza, il ritorno naturale del lupo e i conseguenti effetti sul comportamento spaziale e temporale del capriolo suggeriscono potenziali effetti indiretti sia sulla vegetazione che sulle specie simpatriche. Infine, questi studi pongono le basi per futuri studi sulle cascate trofiche e sulle dinamiche di comunità in seguito alla ricolonizzazione di grandi predatori.