Header

UZH-Logo

Maintenance Infos

Ecological genetics of plant invasions : a case study on Alliaria petiolata


Bossdorf, Oliver. Ecological genetics of plant invasions : a case study on Alliaria petiolata. 2004, University of Zurich, Faculty of Science.

Abstract

Einige Pflanzenarten, die durch den Menschen in neue Gebiete verschleppt werden, breiten sich dort unerwartet stark aus und verursachen dadurch wirtschaftliche und ökologische Schäden. Die Ursachen solcher biologischer Invasionen sind oft unklar. In manchen Fällen mögen ökologische, in anderen evolutionäre Prozesse verantwortlich sein. Evolutionäre Anpassung an neue Umwelten kann mitunter sehr rasch von statten gehen, und invasive Arten werden zunehmend als Paradebeispiel hierfür erachtet. In meiner Dissertation gebe ich zuerst einen Überblick über die aktuelle empirische Beweislage für genetische Differenzierung in invasiven Pflanzenpopulationen. Danach stelle ich eine Fallstudie mit der Knoblauchsrauke (Alliaria petiolata) vor, wo in mehreren unabhängigen Experimenten getestet wurde, inwiefern invasive nordamerikanische Populationen der Art genetisch verschieden sind von Populationen aus dem einheimischen europäischen Areal. Frasstests mit einem auf Alliaria spezialisierten Rüsselkäfer zeigen, dass invasive Populationen im Mittel eine geringere Herbivorenresistenz aufweisen. Ein weiteres Experiment jedoch zeigt, dass diese reduzierte Resistenz nicht zur Evolution konkurrenzstärkerer Genotypen geführt hat, wie eine aktuelle Hypothese vorhersagt. Im Gegenteil, die invasiven Populationen erweisen sich den einheimischen unterlegen. In weiteren Experimenten wird gezeigt, dass Wurzelexudate von Alliaria die Keimung benachbarter Arten beeinträchtigen, und dass europäische und nordamerikanische Populationen sich nicht unterscheiden hinsichtlich ihrer phänotypischen Plastizität.
Out of the many plant species that humans introduce to new areas, few become pests in their new range and cause major environmental and economic problems. Sometimes the causes for such biological invasions might be ecological, for instance a lack of natural enemies in the new range. In other cases, the success of invaders might be due to rapid evolutionary changes in response to the novel environments. In fact, biologists are just beginning to realize that invasive species provide some of the best model systems to study evolution in action. In this thesis, I review the current empirical evidence for genetic differentiation between native and introduced plant populations, and as a case study I present the results of several experiments with Alliaria petiolata, a native European crucifer that is a serious invader of North American deciduous forests. On average, invasive North American populations of Alliaria petiolata are less palatable to a specialized herbivore, which suggests an evolutionary loss of resistance traits. However, the plants have not subsequently become more vigorous – as suggested by a recent hypothesis. Instead, invasive genotypes turn out to be weaker competitors than plants from native populations. In additional experiments I show that Alliaria petiolata can inhibit the germination of neighbour species through root exudates, and that native and introduced populations do not differ in their phenotypic plasticity to shading.

Abstract

Einige Pflanzenarten, die durch den Menschen in neue Gebiete verschleppt werden, breiten sich dort unerwartet stark aus und verursachen dadurch wirtschaftliche und ökologische Schäden. Die Ursachen solcher biologischer Invasionen sind oft unklar. In manchen Fällen mögen ökologische, in anderen evolutionäre Prozesse verantwortlich sein. Evolutionäre Anpassung an neue Umwelten kann mitunter sehr rasch von statten gehen, und invasive Arten werden zunehmend als Paradebeispiel hierfür erachtet. In meiner Dissertation gebe ich zuerst einen Überblick über die aktuelle empirische Beweislage für genetische Differenzierung in invasiven Pflanzenpopulationen. Danach stelle ich eine Fallstudie mit der Knoblauchsrauke (Alliaria petiolata) vor, wo in mehreren unabhängigen Experimenten getestet wurde, inwiefern invasive nordamerikanische Populationen der Art genetisch verschieden sind von Populationen aus dem einheimischen europäischen Areal. Frasstests mit einem auf Alliaria spezialisierten Rüsselkäfer zeigen, dass invasive Populationen im Mittel eine geringere Herbivorenresistenz aufweisen. Ein weiteres Experiment jedoch zeigt, dass diese reduzierte Resistenz nicht zur Evolution konkurrenzstärkerer Genotypen geführt hat, wie eine aktuelle Hypothese vorhersagt. Im Gegenteil, die invasiven Populationen erweisen sich den einheimischen unterlegen. In weiteren Experimenten wird gezeigt, dass Wurzelexudate von Alliaria die Keimung benachbarter Arten beeinträchtigen, und dass europäische und nordamerikanische Populationen sich nicht unterscheiden hinsichtlich ihrer phänotypischen Plastizität.
Out of the many plant species that humans introduce to new areas, few become pests in their new range and cause major environmental and economic problems. Sometimes the causes for such biological invasions might be ecological, for instance a lack of natural enemies in the new range. In other cases, the success of invaders might be due to rapid evolutionary changes in response to the novel environments. In fact, biologists are just beginning to realize that invasive species provide some of the best model systems to study evolution in action. In this thesis, I review the current empirical evidence for genetic differentiation between native and introduced plant populations, and as a case study I present the results of several experiments with Alliaria petiolata, a native European crucifer that is a serious invader of North American deciduous forests. On average, invasive North American populations of Alliaria petiolata are less palatable to a specialized herbivore, which suggests an evolutionary loss of resistance traits. However, the plants have not subsequently become more vigorous – as suggested by a recent hypothesis. Instead, invasive genotypes turn out to be weaker competitors than plants from native populations. In additional experiments I show that Alliaria petiolata can inhibit the germination of neighbour species through root exudates, and that native and introduced populations do not differ in their phenotypic plasticity to shading.

Statistics

Downloads

28 downloads since deposited on 04 Jun 2019
19 downloads since 12 months
Detailed statistics

Additional indexing

Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Schmid Bernhard, Hector Andrew
Communities & Collections:UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:Unspecified
Uncontrolled Keywords:Genetik
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2004
Deposited On:04 Jun 2019 12:55
Last Modified:07 Apr 2020 07:15
Number of Pages:101
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod004910744&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

Download

Green Open Access

Download PDF  'Ecological genetics of plant invasions : a case study on Alliaria petiolata'.
Preview
Content: Published Version
Language: English
Filetype: PDF
Size: 527kB