La MEGA la programmi direttamente? Se sì, l'IDE di Arduino non invia comandi per cancellare la EEPROM.
Se lo standalone lo programmi con lo sketch ArduinoISP, immagino che venga eseguito un erase del chip.
Potresti provare a scrivere il secondo sketch direttamente da terminale passando ad avrdude solo il binario da scrivere nella Flash. In questo modo non vai a toccare la EEPROM. Prova anche ad abilitare il fuse per proteggere la EEPROM durante i cicli di programmazione del chip.