The role of allelopathy in plant invasion: evolutionary change vs. community response in Impatiens glandulifera

• Antragstellerin: Dr. Michal Gruntman, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 234572559

Invasive Pflanzen stellen eine der größten Bedrohungen für Biodiversität und Ökosystemprozesse dar, da sie benachbarte Pflanzen im neuen Verbreitungsgebiet durch Konkurrenzausschluss verdrängen. Allelopathie - die Unterdrückung von Nachbarn durch freigesetzte Chemikalien - wird als ein Mechanismus verstanden, der ihren invasiven Erfolg erleichtert und zu ihrer Überlegenheit bei Konkurrenz führt. Die 'novel weapons' - Hypothese (NWH) nimmt an, dass Nachbarn im neuen Verbreitungsgebiet naiv gegenüber von invasiven Pflanzen produzierten Allelochemikalien sind und dies für die invasiven Pflanzen einen Wettbewerbsvorteil darstellt. Die mögliche Evolution der allelopathischen Fähigkeit ist jedoch ein Aspekt, der in der Invasionsforschung stark vernachlässigt wurde. Die rasche Evolution einer erhöhten Produktion von Allelochemikalien im invasiven Areal kann erwartet werden, da diese direkte Wettbewerbsvorteile bietet, und da die Pflanzen außerdem spezialisierte Feinde, wie zum Beispiel Krankheitserregern und Herbivoren, im Heimatareal zurückgelassen haben.Ich schlage hier eine umfassende Studie vor, die sowohl die NWH, als auch die Hypothese der evolutiv erhöhten Allelopathie einer der invasivsten Pflanzenarten in Europa, Impatiens glandulifera, untersucht. Ihre allelopathischen Effekte sind, obwohl sie erkannt wurden, noch nicht vollständig verstanden. Die Rolle der Allelopathie beim invasiven Erfolg dieser Art wird in einer Reihe von neuartigen Experimenten bestimmt, die sowohl Änderungen in der Produktion von Allelochemikalien von einheimischen im Vergleich zu invasiven Genotypen, als auch die Reaktionen der Pflanzengemeinschaften auf diese Chemikalien im heimischen und invasiven Gebiet, vergleichen wird. Diese Studie wird auf einige Schlüsselaspekte Bezug nehmen, die, obwohl sie von entscheidender Bedeutung bei Invasionen sind, kaum untersucht sind. Dazu gehören die allelopathischen Effekte sowohl auf koexistierende Pflanzen, als auch auf die Bodenorganismen über den gesamten biogeographischen Bereich hinweg, sowie über den invasiven Prozess von frühen zu späten Stadien der Invasion. Die Studie wird auch die mögliche genetische Korrelation zwischen der Produktion von allelopathischen und von anti-herbivoren Verbindungen bei invasiven und einheimischen Genotypen betrachten.Die Ergebnisse dieser Studie sollen einen Einblick in den invasiven Charakter von I. glandulifera bieten. Es ist hier nahezu unbekannt, wie biogeographische Unterschiede invasive Eigenschaften beeinflussen, noch wie sich umgekehrt die Reaktion der Pflanzengemeinschaften auf potentielle Allelochemikalien unterscheidet. Die Erkenntnisse können somit einerseits zu unserem Verständnis von Invasionen im allgemeinen beitragen, insbesondere zur Rolle von evolutionären Prozessen, aber andereseits auch konkrete Managementempfehlungen zur Kontrolle von I. glandulifera generieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen