Abstract There is increasing evidence that geographic and climatic clines drive the patterns of plant defence allocation and defensive strategies. We quantified early growth rate and both constitutive and inducible chemical defences of 18 Pinaceae species in a common greenhouse environment and assessed their defensive allocation with respect to each species' range across climatic gradients spanning 31 o latitude and 2300 m elevation. Constitutive defences traded‐off with induced defences, and these defensive strategies were associated with growth rate such that slow‐growing species invested more in constitutive defence, whereas fast‐growing species invested more in inducible defence. The position of each pine species along this trade‐off axis was in turn associated with geography; moving poleward and to higher elevations, growth rate and inducible defences decreased, while constitutive defence increased. These geographic patterns in plant defence were most strongly associated with variation in temperature. Climatic and geographical clines thus act as drivers of defence profiles by mediating the constraints imposed by trade‐offs, and this dynamic underlays global patterns of defence allocation.

Aim:The strength of species interactions is traditionally expected to become stronger toward the Equator. However, recent studies have reported opposite or inconsistent latitudinal trends in the bottom-up (plant quality) and top-down (natural enemies) forces driving insect herbivory, possibly because these forces have rarely been studied concomitantly. This makes previous attempts to understand the effect of large scale climatic gradients on insect herbivory unsuccessful. Location: Europe. Time period: 2018-2019. Major taxa studied: Quercus robur. Methods: We used scholar-based citizen science to simultaneously test for latitudinal variation in plant-herbivore-natural enemy interactions. We further investigated the underlying climatic factors associated with variation in herbivory, leaf chemistry and attack rates in Quercus robur across its complete latitudinal range in Europe. We quantified insect herbivory and the occurrence of specialist herbivores as well as leaf chemistry and bird attack rates on dummy caterpillars on 261 oak trees. Results: Climatic factors rather than latitude per se were the best predictors of the large-scale (geographical) variation in the incidence of gall-inducers and leaf-miners as well as of leaf nutritional quality. However, insect herbivory, plant chemical defences (leaf phenolics) and bird attack rates were not influenced by latitude or climatic factors. The incidence of leaf-miners increased with increasing concentrations of hydrolysable tannins and decreased with those of condensed tannins, whereas the incidence of gall-inducers increased with increasing leaf soluble sugar concentration and decreased with increasing leaf C:N ratios. However, neither other traits nor bird attack rates varied with insect herbivory. Main conclusions: These findings help to refine our understanding of the bottom-up and top-down mechanisms driving geographical variation in plant-herbivore interactions, and urge for further examination of the drivers of insect herbivory on trees. Key words: leaf chemistry, plant defences, avian insectivory, climate, artificial prey

The ecological effects of plant diversity have been well studied, but the extent to which they are driven by variation in specialized metabolites is not well understood. Here, we provide theoretical background on phytochemical diversity effects on herbivory and its expanded consequences for higher trophic levels. We then review empirical evidence for effects on predation and parasitism by focusing on a handful of studies that have undertaken manipulative approaches and link back their results to theory on mechanisms. We close by summarizing key aspects for future research, building on knowledge gained thus far.

Plant-plant signalling via volatile organic compounds (VOCs) in response to insect herbivory has been widely studied, but its occurrence and specificity in response to pathogen attack has received much less attention. To fill this gap, we carried out a greenhouse experiment using two fungal pathogens (Fusarium solani and Phytophthora infestans) to test for specificity in VOC induction and signalling between potato plants (Solanum tuberosum). We paired potato plants in plastic cages, one acting as VOC emitter and the other as receiver, and subjected emitters to one of the following treatments: no infection (control), infected by F. solani, or infected by P. infestans. We measured total emission and composition of VOCs released by emitter plants to test for pathogen-specificity in VOC induction, and then conducted a pathogen infection bioassay to assess resistance levels on receiver plants by subjecting half of the receivers of each emitter treatment to F. solani infection and the other half to P. infestans infection. This allowed us to test for specificity in plant VOC signalling by comparing its effects on conspecific and heterospecific sequential infections. Results showed that infection by neither F. solani or P. infestans produced quantitative (total emissions) or qualitative (compositional) changes in VOC emissions. Mirroring these patterns, emitter infection treatment (control vs. pathogen infection) did not produce a significant change in pathogen infection levels on receiver plants in any case (i.e., either for conspecific or heterospecific sequential infections), indicating a lack of signalling effects which precluded pathogen-based specificity in signalling. We discuss possible mechanisms for lack of pathogen effects on VOC emissions and call for future work testing for pathogen specificity in plant-plant signalling and its implications for plant-pathogen interactions under ecologically relevant scenarios involving infections by multiple pathogens.

The presence of heterospecific neighbours can affect damage caused by pest insects on focal plants. However, how plant neighbours influence herbivore performance is poorly understood. We tested the independent and interactive effects of tree species identity and tree neighbour type (conspecific vs. heterospecific) on the performance of a major oak pest, the oak processionary moth larvae (OPM, Thaumetopoea processionea) fed on Quercus robur and Q. petraea. We performed a factorial greenhouse experiment in which we grew two oak saplings per pot, either from the same species or from both species. We quantified growth and mortality of OPM larvae, leaf phenolic compounds, C:N ratio and bud phenology. OPM larvae performed significantly better on Q. petraea than on Q. robur, regardless of plant neighbour type. Phenolic compounds and C:N, but not phenology, differed between oak species and neighbour species identity. Only bud phenology had a significant effect on OPM performance, which was better when young larvae had access to recently unfolded leaves, regardless of oak species and neighbour identity. Although oak neighbour identity altered the expression of leaf traits, this effect had no measurable consequences on OPM performance. However, further studies should consider the effect of oak species neighbour on OPM preferences for either Q. robur or Q. petraea, in pure and mixed stands, before translating current results into recommendations for forest management.

Abstract Halophytes are promising sources of bioactive phenolic compounds for the food and pharmaceutical industries. However, their phenolic composition is influenced by environmental conditions, and the in vivo antioxidant activity of their phytochemicals is largely unknown. We evaluated the antioxidant capacity of phenolic-rich methanolic extracts from the edible halophyte Crithmum maritimum , grown in wild and greenhouse conditions. Additionally, their in vivo antioxidant capacity was analyzed for the first time using the model Caenorhabditis elegans . Wild plant extracts showed higher phenolic content and diversity, and in vitro antioxidant activity. Both extracts enhanced oxidative stress resistance and increased nematode survival rates, albeit to varying extents, and increased reactive oxygen species production in nematodes, without affecting their lifespan, suggesting a hormetic mechanism. Although no neuroprotective effects were observed in models of neurodegenerative diseases, these findings highlight the potential of C. maritimum as a valuable source of phenolics with antioxidant properties for the food industry.

Abstract Aim Climate is a major driver of large scale variability in biodiversity, as a likely result of more intense biotic interactions under warmer conditions. This idea fuelled decades of research on plant-herbivore interactions, but much less is known about higher-level trophic interactions. We addressed this research gap by characterizing both bird diversity and avian predation along a climatic gradient at the European scale. Location Europe. Taxon Insectivorous birds and pedunculate oaks. Methods We deployed plasticine caterpillars in 138 oak trees in 47 sites along a 19° latitudinal gradient in Europe to quantify bird insectivory through predation attempts. In addition, we used passive acoustic monitoring to (i) characterize the acoustic diversity of surrounding soundscapes; (ii) approximate bird abundance and activity through passive acoustic recordings and (iii) infer both taxonomic and functional diversity of insectivorous birds from recordings. Results The functional diversity of insectivorous birds increased with warmer climates. Bird predation increased with forest cover and bird acoustic activity but decreased with mean annual temperature and functional richness of insectivorous birds. Contrary to our predictions, climatic clines in bird predation attempts were not directly mediated by changes in insectivorous bird diversity or acoustic activity, but climate and habitat still had independent effects on predation attempts. Main conclusions Our study supports the hypothesis of an increase in the diversity of insectivorous birds towards warmer climates, but refutes the idea that an increase in diversity would lead to more predation and advocates for better accounting for activity and abundance of insectivorous birds when studying the large-scale variation in insect-tree interactions.

Abstract Ecological theory predicts that herbivory should be weaker on islands than on mainland based on the assumption that islands have lower herbivore abundance and diversity. However, empirical tests of this prediction are rare, especially for insect herbivores, and those few tests often fail to address the mechanisms behind island–mainland divergence in herbivory. In particular, past studies have not addressed the relative contribution of top‐down (i.e. predator‐driven) and bottom‐up (i.e. plant‐driven) factors to these dynamics. To address this, we experimentally excluded insectivorous vertebrate predators (e.g. birds, bats) and measured leaf traits associated with herbivory in 52 populations of 12 oak ( Quercus ) species in three island–mainland sites: The Channel Islands of California vs. mainland California, Balearic Islands vs. mainland Spain, and the island Bornholm vs. mainland Sweden ( N = 204 trees). In each site, at the end of the growing season, we measured leaf damage by insect herbivores on control vs. predator‐excluded branches and measured leaf traits, namely: phenolic compounds, specific leaf area, and nitrogen and phosphorous content. In addition, we obtained climatic and soil data for island and mainland populations using global databases. Specifically, we tested for island–mainland differences in herbivory, and whether differences in vertebrate predator effects or leaf traits between islands and mainland contributed to explaining the observed herbivory patterns. Supporting predictions, herbivory was lower on islands than on mainland, but only in the case of Mediterranean sites (California and Spain). We found no evidence for vertebrate predator effects on herbivory on either islands or mainland in any study site. In addition, while insularity affected leaf traits in some of the study sites (Sweden‐Bornholm and California), these effects were seemingly unrelated to differences in herbivory. Synthesis . Our results suggest that vertebrate predation and the studied leaf traits did not contribute to island–mainland variation patterns in herbivory, calling for more nuanced and comprehensive investigations of predator and plant trait effects, including measurements of other plant traits and assessments of predation by different groups of natural enemies.

Abstract The evolutionary processes that underlie variation in plant genome size have been much debated. Abiotic factors are thought to have played an important role, with negative and positive correlations between genome size and seasonal or stressful climatic conditions being reported in several systems. In turn, variation in genome size may influence plant traits which affect interactions with other organisms, such as herbivores. The mechanisms underlying evolutionary linkages between plant genome size and biotic and abiotic factors nonetheless remain poorly understod. To address this gap, we conducted phylogenetically controlled analyses testing for associations between genome size, climatic variables, plant traits (defenses and nutrients), and herbivory across 29 oak ( Quercus ) species. Genome size is significantly associated with both temperature and precipitation seasonality, whereby oak species growing in climates with lower and less variable temperatures but more variable rainfall had larger genomes. In addition, we found a negative association between genome size and leaf nutrient concentration (found to be the main predictor of herbivory), which in turn led to an indirect effect on herbivory. A follow‐up test suggested that the association between genome size and leaf nutrients influencing herbivory was mediated by variation in plant growth, whereby species with larger genomes have slower growth rates, which in turn are correlated with lower nutrients. Collectively, these findings reveal novel associations between plant genome size and biotic and abiotic factors that may influence life history evolution and ecological dynamics in this widespread tree genus.

Background and Aims: Highly controlled experiments revealed that plant genetic diversity and relatedness can shape herbivore communities and patterns of herbivory. Evidence from the field is scarce and inconsistent. We assessed whether a genetic signal underlying herbivory can be detected in oak forest stands when accounting for variation at smaller (within-tree) and larger (among-stand) scales. Methods: We tested relationships between tree genetic relatedness, leaf chemical defences and insect herbivory at different canopy layers in 240 trees from 15 Pedunculate oak (Quercus robur) forest stands and partitioned sources of variability in herbivory and defences among stands, individuals, and branches. Key Results: Leaf defences, insect herbivory, and their relationship differed systematically between the upper and the lower tree canopy. When accounting for this canopy effect, the variation explained by tree genetic relatedness rose from 2.8 to 34.1 % for herbivory and from 7.1 to 13.8 % for leaf defences. The effect was driven by markedly stronger relationships in the upper canopy. Conclusions: Our findings illustrate that properly accounting for other sources of variation acting at different scales can reveal potentially relevant effects of the host plant genotype on patterns of leaf chemical defences and associated insect herbivory in natural tree populations.