Floral chemical defences against ants and microorganisms
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Intraspezifische Variation pflanzlicher Merkmale kann unter anderem durch phänotypische Plastizität oder durch evolutionäre Anpassungen verursacht sein. In ersterem Fall reagiert ein Pflanzenindividuum oder -genotyp auf aktuelle Umweltbedingungen, der zweite Fall spiegelt langfristige Änderungen in der Umwelt einer Pflanzenart wieder. Plastizität kann durch lokale Klimabedingungen oder durch Interaktionen mit anderen Organismen in einem Ökosystem hervorgerufen werden. Es ist bekannt, dass Herbivore phänotypische Änderungen in vegetativen Pflanzenteilen hervorrufen, die eine bessere Verteidigung der Pflanze bewirken. Obwohl Blüten direkt mit dem Fortpflanzungserfolg einer Pflanze verknüpft sind, sind ähnliche Effekte im floralen Phänotyp, der Interaktionen mit Bestäubern vermittelt, nur wenig beschrieben. Unsere Arbeiten zeigten, dass Herbivore die Morphologie, den Duft und die Nektarquantität und –qualität von Blüten verändern, und somit auch das Verhalten von Bestäubern beeinflussen. Weiterhin konnten wir zeigen, dass selbst kleinste Variationen von Blütenmerkmalen zeitlich konstante Änderungen im Besuchsmuster hervorrufen, was sich stark auf die Gemeinschaftsstruktur in Blüten-Bestäuber Interaktionen auswirkt. Diese Ergebnisse zeigten erstens, dass Blüte-Bestäuber Interaktionen nicht in Isolation betrachtet werden können, sondern dass Interaktionspartner an anderen Pflanzenteilen indirekt über die Veränderung von Blütenmerkmalen daran teilhaben. Zweitens konnten wir feststellen, dass intraspezifische Variation in Blütenmerkmalen Ökosystemweite Auswirkungen hat. Im Vergleich zu phänotypischer Plastizität sind evolutionäre Anpassungen von Blütenmerkmalen langfristige Prozesse, die sich über Generationen hinweg bemerkbar machen. Die Hawaiianische Baumart Metrosideros polymorpha eignet sich in idealer Weise, solche Änderungen zu untersuchen. Die Blüten dieser Pflanzenart sind an Vogelbestäubung angepasst, die gegenwärtig aufgrund von stark reduzierten Vogeldichten in Hawaii nicht mehr in genügendem Ausmaß realisiert werden kann. Die Bestäubungsleistung wird nun Großteils durch invasive Honigbienen übernommen. Der Wechsel von einer effizienten Vogelbestäubung zu einer effizienten Bienenbestäubung erfordert morphologische und physiologische Anpassungen (z.B. Form, Nektarsekretion und Duftsignale). Im Hawaii Volcanoes National Park (HAVO), USA, haben wir von 400 Bäumen morphologische Blütenmerkmale vermessen und die Blütenduftemission analysiert. Auf Grund der vulkanisch-geprägten Geographie in HAVO mit historisch dokumentierten Lavaflüssen können die Bäume alten und jungen Populationen zugeordnet werden, also solche, die vor beziehungsweise nach der Invasion der Honigbienen entstanden sind. Wir konnten feststellen, dass sich die jungen von den alten Populationen unterscheiden und zwar in einer Weise, wie es durch Studien an anderen Pflanzenfamilien, die die Unterschiede zwischen Vogel- und Bienenbestäubung beschreiben, zu vermuten war. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Bäume sich bereits an die Bienenbestäubung angepasst haben. Hierbei handelt vor allem um eine Selektion (Merkmalsfilter) aus der bestehenden genotypischen Variabilität in den alten Populationen. Zusammenfassend konnten in unseren Studien die ökologische und evolutionäre Bedeutung der intraspezifischen Variabilität von Blütenmerkmalen klar herausgearbeitet werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2015) Functional and phylogenetic diversities of plant communities differently affect the structure of flower-visitor interactions and reveal convergences in floral traits. Evolutionary Ecology 29: 437-450
Junker RR, Blüthgen N, Keller A
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s10682-014-9747-2) - (2015) Microhabitat heterogeneity across leaves and flower organs promotes bacterial diversity. FEMS Microbiology Ecology
Junker, RR, A Keller
(Siehe online unter https://doi.org/10.1093/femsec/fiv097) - (2015) Working towards a holistic view on flower traits — How floral scents mediate plant–animal interactions in concert with other floral characters. Journal of the Indian Institute of Science 95: 44-67
Junker, RR, AL Parachnowitsch
- (2016) Dynamic range boxes – A robust non-parametric approach to quantify the size and overlap of niches and trait-spaces in n-dimensional hypervolumes. Methods in Ecology and Evolution
Junker, RR, J Kuppler, A Bathke, ML Schreyer, W Trutschnig
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/2041-210X.12611) - (2016) Herbivore-induced changes in flower scent and morphology affect flower-visitor interactions but not plant reproduction. Oikos 125: 1241-1249
Hoffmeister, M, N Wittköpper, RR Junker
(Siehe online unter https://doi.org/10.5061/dryad.p1208) - (2016) Herbivory-induced changes in the olfactory and visual display of flowers and extrafloral nectaries affect pollinator behavior. Evolutionary Ecology
Hoffmeister, M, RR Junker
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/s10682-10016-19875-y) - (2016) Multifunctional and diverse floral scents mediate biotic interactions embedded in communities.in JD Blande and RT Glinwood, editors. Deciphering chemical language of plant communication. Springer, Heidelberg
Junker, RR
- (2016) Time-invariant differences between plant individuals in interactions with arthropods correlate with intraspecific variation in plant phenology, morphology and floral scent. New Phytologist 210: 1357-1368
Kuppler, J, M Höfers, L Wiesmann, RR Junker
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/nph.13858) - Biological invasions and antflower networks on islands. In: Oliveira PS, Koptur S., Ant-Plant Interactions: Impacts of Humans on Terrestrial Ecosystems. Cambridge University Press, 17.08.2017, S. 267-289
Blüthgen N, Kaiser-Bunbury CN, Junker RR
