dc.contributor.advisor | Bruelheide, Helge Prof. Dr. | de |
dc.contributor.author | Erfmeier, Alexandra | de |
dc.date.accessioned | 2012-05-16T12:10:25Z | de |
dc.date.available | 2013-01-30T23:50:50Z | de |
dc.date.issued | 2004-12-27 | de |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B65F-2 | de |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1352 | |
dc.description.abstract | Biologische Invasionen haben in den letzten Jahren
zunehmend an Bedeutung für Fragen der ökologischen
Forschung gewonnen. Der Erfolg sich invasiv
ausbreitender Pflanzen kann sowohl durch bestimmte
spezifische Merkmale der einwandernden Arten
(invasiveness) als auch
durch die Anfälligkeit des neuen Habitats für solche
Invasionen (invasibility)
gesteuert sein. Darüber hinaus sind häufig spezifische
Wechselwirkungen zwischen invasiven Populationen einer
Art und der Umwelt von Bedeutung. In der vorliegenden
Arbeit werden die Bedeutung von Genotyp und Habitat als
Ursachen für das invasive Vorkommen der Art
Rhododendron ponticum L.
auf den Britischen Inseln analysiert.Rhododendron ponticum
ist eine immergrüne Ericaceae mit natürlichen Vorkommen
im Gebiet des Schwarzen Meers, im Libanon sowie
weiteren natürlichen Beständen auf der Iberischen
Halbinsel in Südspanien und Portugal. Die Art wurde
1763 erstmals als Zierstrauch nach Großbritannien
eingeführt. Seither haben sich invasive Rhododendron-Bestände im atlantischen
Teil Westeuropas, vor allem in Großbritannien und
Irland in zahlreichen Lebensgemeinschaften erfolgreich
ausgebreitet. Bislang sind einzelne Aspekte der
Invasions- und Populationsbiologie von Rhododendron-Vorkommen im Invasions-
oder Herkunftsgebiet Gegenstand von Untersuchungen
gewesen. Mit dieser Arbeit liegt nun erstmals ein
umfassender Vergleich nativer und invasiver
Populationen vor, der durch experimentelle
Untersuchungen vertieft wird. Jeweils sechs native
Rhododendron-Populationen
in Georgien und Spanien, sowie sechs invasive
Populationen in Irland wurden anhand eines
einheitlichen, hierarchischen Beprobungsdesigns
untersucht.In einem komparativen Ansatz wurde das
Invasionsmuster erfasst sowie die Standortsbedingungen
in den drei Gebieten analysiert und korrelativ die
Bedeutung abiotischer Faktoren für den Invasionserfolg
eingeschätzt. Experimentell wurde in Gelände und Labor
der Frage nach einer genetischen Grundlage für die
Invasivität von R. ponticum
sowie etwaiger Anpassungen an das neue Habitat
nachgegangen.Der systematische Vergleich biometrischer,
morphologischer und demographischer Erhebungen auf der
Basis von Daten aus drei Untersuchungsjahren an sechs
nativen Rhododendron-Populationen in Georgien
und Spanien, sowie sechs invasiven Populationen in
Irland konnte zeigen, dass sich die invasiven
Populationen vor allem durch höhere jährliche
Spross-Zuwachsraten und höhere Etablierungsraten der
Keimlinge von den nativen Vorkommen unterschieden. Der
Vergleich morphologischer Blattmerkmale differenzierte
georgische Individuen deutlich von spanischen und
irischen und legte die Wahrscheinlichkeit einer
iberischen Abstammung der invasiven Populationen
nahe.Die zweite Untersuchung erfasste mikroklimatische,
edaphische und strukturelle Standortsunterschiede der
zuvor beschriebenen georgischen, spanischen und
irischen Rhododendron-Bestände und konnte
zeigen, dass die Populationen im Invasionsgebiet über
eine bessere Nährstoffversorgung verfügten als die
Populationen im Herkunftsgebiet. Hohe Wachstums- und
Etablierungsraten der invasiven Rhododendren im Feld
waren dabei positiv mit den Gehalten an austauschbarem
Magnesium und Kalium sowie an organischem Kohlenstoff
verbunden. Eine große Temperatur-Amplitude im
Jahresverlauf korrelierte hingegen negativ mit den
Wachstumsraten im Gelände.In einem Verpflanzungsversuch wurden Stecklinge der
drei Herkunftsländer in alle drei Länder reziprok
rückverpflanzt. Das Invasionsgebiet erwies sich mit den
insgesamt höchsten Überlebensraten als das für alle
Herkünfte günstigste Habitat. Es ergab sich dabei kein
Hinweis auf eine generelle Überlegenheit invasiver
Genotypen. Die invasiven irischen Herkünfte zeigten
eine positive Reaktion nur auf das Invasionsgebiet und
reagierten dort mit hohen Zuwächsen. Die Untersuchung
konnte zeigen, dass von den untersuchten Faktoren
Habitat, Genotyp und Anpassung den günstigen
edaphischen und klimatischen Bedingungen im
Invasionsgebiet der höchste Erklärungswert für den
Invasionserfolg zukommt.Die Evidenz eines genetischen Hintergrundes für die
erfolgreiche Ausbreitung von R.
ponticum wurde anhand von Gewächshaus- und
Klimakammerversuchen getestet. Keimungsversuche bei
vier verschiedenen Temperaturstufen mit Samenmaterial
aus allen 18 nativen und invasiven Populationen deckten
keine Unterschiede in den absoluten Keimraten auf,
jedoch zeigten die Samen invasiver irischer
Populationen eine erhöhte Reaktionsbereitschaft und
keimten über alle Temperaturstufen am schnellsten.
Wachstumsversuche mit Rhododendron-Stecklingen aus nativen
und invasiven Populationen ergaben höhere
Wachstumsraten der invasiven Herkünfte und belegten
somit, dass die im Gelände beobachteten Muster
unterschiedlicher Jahreszuwächse zwischen nativen und
invasiven Herkünften genetisch fixiert sind.Diese Unterschiede sind als Ergebnis einer Anpassung
an die jeweiligen Umweltbedingungen im Herkunftshabitat
zu interpretieren: Ressourcen-Verfügbarkeit und
abiotische Habitatfaktoren sind im Invasionsgebiet als
Selektionsfaktoren von geringerer Bedeutung als in den
natürlichen Verbreitungsgebieten. Dagegen erscheint die
Fähigkeit der invasiven Genotypen, vorhandene
Ressourcen in schnelles Wachstum und rasche
Reproduktion umzusetzen als Anpassung an das
Invasionsgebiet. Zusammenfassend lässt sich schließen,
dass die günstigen Bedingungen des Habitats und sich
daraus ergebende Lebensstrategien der invasiven
Populationen die Haupterklärung für den Invasionserfolg
von R. ponticum darstellen.
Inwieweit biotische Faktoren die Begünstigung der neuen
Umwelt mitbedingen, muss in weiteren Untersuchungen
analysiert werden. | de |
dc.format.mimetype | application/pdf | de |
dc.language.iso | ger | de |
dc.rights.uri | http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.html | de |
dc.title | Ursachen des Invasionserfolges von Rhododendron ponticum L. auf den Britischen Inseln: Einfluss von Habitat und Genotyp | de |
dc.type | doctoralThesis | de |
dc.title.translated | The invasion success of Rhododendron ponticum L. in the British Isles: effects of habitat and genotypes | de |
dc.contributor.referee | Bruelheide, Helge Prof. Dr. | de |
dc.date.examination | 2004-04-27 | de |
dc.subject.dnb | 580 Pflanzen (Botanik) | de |
dc.description.abstracteng | In recent years, biological invasions have become a
focus of ecological research. The success of invading
plant species can be driven, both, by specific traits
of the invader (invasiveness) as well as by the
susceptibility of a new habitat for such invasions
(invasibility). Furthermore, in many invasion
processes, specific interactions between invasive
populations and their environment are involved. The
present study analyses the contribution of genotypes
and habitat conditions to the invasion success of
Rhododendron ponticum L. in
the British Isles.Rhododendron ponticum is
an evergreen Ericaceae with natural occurrences in the
Black Sea area, in Lebanon and with further natural
stands on the Iberian Peninsula in Southern Spain and
Portugal. In 1763, the species was first introduced to
Great Britain for ornamental reasons. Since its
introduction, R. ponticum
has spread successfully in Atlantic Western Europe into
many communities, mainly in Great Britain and Ireland.
Until now, single aspects of the species invasion and
population biology have been the topic of several
studies, conducted either in the invaded or in the
native range. The present study is the first extensive
comparison of native and invasive populations combined
with experimental analyses. Six native populations in
Georgia (Caucasus) and Spain, and six invasive
populations in Ireland were studied with a standardised
hierarchical sampling design.Patterns of invasion and site conditions in the
three countries were analysed in a comparative approach
and correlated to assess the meaning of abiotic factors
for explaining the invasion success. Experimental
approaches in the field and in the greenhouse were
performed to detect a genetic basis for the
invasiveness of R. ponticum
and putative adaptations to the new habitat.The systematic comparison of biometrical,
morphological and demographical data on the basis of
three investigation periods in six native Rhododendron populations in Georgia and
Spain and six invasive populations in Ireland could
demonstrate that the invasive populations differed
significantly from native occurrences in higher annual
shoot growth rates and a more successful establishment
of seedlings in the field. Georgian individuals were
clearly separated from both, Spanish and Irish ones by
morphological leaf traits. These results confirm the
high probability of an Iberian descent of the invasive
populations.In a second study, differences in microclimate, soil
conditions and structural parameters between the
Georgian, Spanish and Irish Rhododendron stands were assessed and
showed that invasive populations had a higher nutrient
supply than the populations in the native area. High
growth rates and a high number of seedlings in the
field were positively correlated with the contents of
exchangeable magnesium and potassium and of organic
carbon. In contrast, a high temperature amplitude in
the course of the year was negatively correlated with
the growth rates in the field.Rhododendron cuttings of
the three origins were reciprocally (re-)transplanted
in a range-wide transplant experiment. With highest
survival rates in Ireland, the invasion area was most
appropriate for all origins. In this experiment, no
indication of a general superiority of the invasive
genotypes could be detected. Among all three countries
tested, the invasive Irish origins responded positively
only to the invasion area by means of a high increase
in shoot length. The study could demonstrate that among
the factors habitat, genotype and adaptation, the
favourable edaphic and climatic conditions explained
the invasion success to a major degree.In green house and climate chamber experiments, we
tested for the evidence of a genetic background for the
successful spread of Rhododendron
ponticum. Germination experiments at four
different temperature levels with seeds from all 18
native and invasive populations showed no significant
differences in the absolute germination rates, but the
seeds from the invasive Irish populations responded
much faster independent of the temperature tested.
Growth experiments with Rhododendron cuttings from native and
invasive populations resulted in higher growth rates of
the invasive origins, and demonstrated, thus, that the
observed pattern of a different annual increase in
shoot length in the field is also due to genetically
fixed traits.These results reflect a specific adaptation of the
populations to the site conditions in their respective
home country: limited resource availability and harsh
abiotic site conditions act less as selection pressure
in the new habitat than in the native range. In
contrast, the ability of the invasive genotypes to
transfer available resources into rapid growth and fast
reproduction has to be considered as an adaptive
response to the conditions in the invasion area.
Summarising, one might conclude that the favourable
conditions of the habitat and resulting adapted life
strategies of the invasive populations explain the
invasion success of Rhododendron
ponticum to a high degree. To which extent
biotic factors are involved in explaining the
favourability of the new environment needs to be
analysed in additional studies. | de |
dc.contributor.coReferee | Runge, Michael Prof. Dr. | de |
dc.subject.topic | Mathematics and Computer Science | de |
dc.subject.ger | Biologische Invasionen | de |
dc.subject.ger | Biometrie | de |
dc.subject.ger | Blattmerkmale | de |
dc.subject.ger | Common Garden Experiment | de |
dc.subject.ger | Genetische Veränderung | de |
dc.subject.ger | Hierarchisches Beprobungsdesign | de |
dc.subject.ger | Invasibilität | de |
dc.subject.ger | Invasivität | de |
dc.subject.ger | Keimlingsetablierung | de |
dc.subject.ger | Keimraten | de |
dc.subject.ger | Keimungsgeschwindigkeit | de |
dc.subject.ger | Lokale Anpassung | de |
dc.subject.ger | Populationsökologie | de |
dc.subject.ger | release hypothesis | de |
dc.subject.ger | Ressourcen-Verfügbarkeit | de |
dc.subject.ger | Rhododendron ponticum | de |
dc.subject.ger | Verpflanzungsexperiment | de |
dc.subject.ger | Wachstumsraten | de |
dc.subject.eng | biological invasions | de |
dc.subject.eng | biometry | de |
dc.subject.eng | common garden experiment | de |
dc.subject.eng | genetic shift | de |
dc.subject.eng | germination rates | de |
dc.subject.eng | germination velocity | de |
dc.subject.eng | growth rates | de |
dc.subject.eng | invasibility | de |
dc.subject.eng | invasiveness | de |
dc.subject.eng | leaf characteristics | de |
dc.subject.eng | local adaptation | de |
dc.subject.eng | nested sampling design | de |
dc.subject.eng | population ecology | de |
dc.subject.eng | release hypothesis | de |
dc.subject.eng | ressource availability | de |
dc.subject.eng | Rhododendron ponticum | de |
dc.subject.eng | seedling establishment | de |
dc.subject.eng | transplant experiment | de |
dc.subject.bk | 42.07 | de |
dc.subject.bk | 42.44 | de |
dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-203-3 | de |
dc.identifier.purl | webdoc-203 | de |
dc.affiliation.institute | Biologische Fakultät inkl. Psychologie | de |
dc.subject.gokfull | WL | de |
dc.subject.gokfull | WN | de |
dc.identifier.ppn | 550640118 | de |