Does local adaptation facilitate the success of plant invasions? - a case study on Buddleja davidii

Abstract

Biologischen Invasionen gelten weltweit als eine Hauptursache für das Aussterben einheimischer Arten. In der vorliegenden Dissertation wurde die genetische Differenzierung und lokale Anpassung einer invasiven Art am Beispiel des aus China stammenden Sommerflieders, Buddleja davidii, untersucht. Ein Vergleich von Populationen im Heimatareal mit Populationen im invasiven Areal zeigt, dass die invasiven Populationen vitaler sind. Es wird diskutiert inwieweit ökologische Ursachen (bessere abiotische Bedingungen oder Verlust von Fraßfeinden) bzw. evolutive Ursachen diese phänotypischen Unterschiede erklären können. Letzteres wurde mit einem common garden experiment, durchgeführt in drei klimatisch verschiedenen Regionen innerhalb des invasiven Areals, geprüft. Es konnte genetische Differenzierung in ökologisch relevanten Merkmalen nachgewiesen werden, jedoch gab es keinen Hinweis auf lokale Anpassung an klimatische Bedingungen des ursprünglichen Wuchsortes. Eine Studie innerhalb eines common gardens untersuchte die genetische Differenzierung und die lokale Anpassung von B. davidii an Frost als einen wichtigen klimatischen Faktor, der die Verbreitung von Arten in der temperaten Klimazone beschränkt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen zeigte ein ökologisches Nischenmodell, dass das potentielle Verbreitungsgebiet hinsichtlich der Minimumtemperaturen von B. davidii noch nicht vollständig ausgefüllt ist. Lokale Anpassung an Frost konnte auch hier nicht nachgewiesen werden. In vielen Fällen ist eine Bekämpfung bereits etablierter invasiver Arten oft notwendig, um ihre Einflüsse auf die Ökosysteme zu minimieren. Es galt herausfinden, ob Individuen von B. davidii, die entlang von Bahngleisen wachsen, weniger empfindlicher auf das Herbizid Glyphosat reagieren als Individuen aus anderen Habitaten. Eine 100% ige Mortalität bei der Anwendung der empfohlenen Dosis von 30 mL/L verdeutlichte das Fehlen der erwarteten Glyphosat-Resistenz. Populationen der Bahnanlagen zeigten keine erhöhte Resistenz, weshalb Glyphosat weiterhin als effektives Herbizid für die Kontrolle dieser Pflanzenart betrachtet werden kann. Aus den experimentellen Untersuchungen kann geschlussfolgert werden, dass es entgegen der ursprünglichen Erwartungen keine lokale Anpassung in invasiven Populationen von B. davidii gibt. Unzureichende genetische Variation, als grundlegende Voraussetzung für evolutionäre Veränderungen, könnte eine Ursache dafür sein. Es ist anzunehmen, dass das Muster genetischer Differenzierung zwischen den Populationen von B. davidii vielmehr Gründereffekte widerspiegelt. Die Bedeutung der Pflanzenzucht und des damit verbundenen Genflußes können ebenso lokale Anpassung verhindert haben wie der kurze Zeitraum seit Anwesenheit der Art und Beginn der Invasion.