Pflanze-Herbivore-Parasitoid Interaktionen auf Wildrosenarten und ihren Hybriden entlang eines geographischen Gradienten
Plant-herbivore-parasitoid interations on dog rose species and their hybrids along a geographic gradient
von Katrin Klinge
Datum der mündl. Prüfung:2006-01-19
Erschienen:2006-03-24
Betreuer:Prof. Dr. Teja Tscharntke
Gutachter:Prof. Dr. Matthias Schaefer
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Format:PDF
Description:Dissertation
Zusammenfassung
Englisch
Phenotypes of closely related plant species have been shown to affect higher trophic levels. Multitrophic interactions between host plant species, herbivores and natural enemies may change depending on phenotypic differences between the host plant species and their geographical location. During this study it was investigated how the phenotypic plasticity of dog roses affects next trophic levels across a geographic gradient. The study focuses on three closely related dog rose species which differ in their phenotypes (on the lower leaf surface: glabrous Rosa canina, hairy R. corymbifera, glandular scented R. rubiginosa).The consumers Rh. alternata and D. rosae showed higher densities on R. rubiginosa, while Phragmidium spp. showed higher density on R. canina and R. corymbifera. Little host plant specialisation of Rh. alternata was linked to little impact on host performance despite high densities of Rh. alternata. High specialisation of Phragmidium spp. was related to high host impact reducing hip density and leaf cover in the following year. D. rosae galls showed intermediate patterns. This is in line with the concept of interactive systems locked in a highly specialised plant-consumer arms race, in contrast to non-interactive systems.The genetic differentiation of Rh. alternata between populations was very low on the three host species and across central Europe. There are three possible explanations for this low genetic differentiation. First, the gene flow between populations of Rh. alternata must be high. Second, the pattern of genetic differentiation is based on recent expansion of the distributional range of Rh. alternata and the ongoing gene flow between rose species of section Caninae act as a hybrid bridge.The scented R. rubiginosa showed remarkably higher gall densities, than R. canina and R. corymbifera. The survival rate of D. rosae was highest and percent parasitism lowest on R. rubiginosa. Hence, this rose species appeared to provide an important refuge for the gall-maker population. Gall-parasitoid interactions did not change with geographical position. The trophic interactions were driven by host plant identity, not by geographical location.The invertebrate communities showed only minor differences in the abundances of invertebrate taxa (Aphidina, Collembola, Aranea, Hymenoptera and Coleoptera) between the three rose species. Maybe possible species-specific differences of insect and phytophagous species could not be shown on this taxonomic level.The generalist Spodoptera littoralis showed no principal differences in leaf consumption between hybrids and non-hybrids, but between the rose phenotypes with and without glandular trichomes. Hence, there was no evidence that herbivores contribute to stabilization of rose species identity, but the mother-based phenotype determines rose palatability. This opens a possibility for introgression of new hybridogenic genetic combinations into rose populations and is one basis for the diversity-generating potential of hybridisation.Multitrophic interactions between plants, herbivores and natural enemies affected the distribution of herbivores on the different host plant species. Investigations on different scales, like the host plant species, the consumer type and the geographical location could only reveal the relationship between host plant and herbivore. Further plant-herbivore studies should not be limited on simple interactions, but consider multitrophic interactions on different scales.
Keywords: dog roses; phenotyp; Rhagoletis alternata; <si>Diplolepis rosae; Phragmidium; phytophagous insects; hybridisation; allozymes; genetic differentiation; multitrophic interactions; geographic gradient; palatability; Spodoptera littoralis; Rosa canina; Rosa corymbifera; Rosa rubiginosa
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Phänotypen nah verwandter Pflanzenarten
können höhere trophische Ebenen beeinflussen. Multitrophische
Interaktionen zwischen Wirtspflanzenarten, Herbivoren und ihren
Gegenspielern können sich mit phänotypischen Unterschieden zwischen
Wirtspflanzen und mit der geographischen Lage ändern. In dieser
Arbeit wurde untersucht, wie sich die phänotypische Vielfalt von
Hundsrosen auf höhere trophische Ebenen entlang eines
geographischen Gradienten auswirkt. Die Untersuchungen beschränkten
sich auf drei phänotypisch unterschiedliche Hundsrosenarten (auf
der Blattunterseite: kahl Rosa canina,
haarig R. corymbifera, mit Drüsen
R. rubiginosa).Die Konsumenten
Rh.
alternata und D. rosae
hatten höhere Dichten auf R. rubiginosa
und Phragmidium spp. auf R. canina und R.
corymbifera. Rh.
alternata, mit geringer Wirtsspezialisierung, hatte
trotz hoher Befallsraten keinen Einfluss auf die Wirtspflanzen.
Phragmidium spp., mit hoher
Wirtsspezialisierung und hohen Befallsraten, beeinflusste die
Fitness der Wirtspflanzen im darauf folgenden Jahr negativ.
D. rosae zeigte intermediäre Muster,
vermutlich aufgrund geringer Dichte. Die Ergebnisse unterstützen
die Annahme, dass bei interaktiven Systemen ein Wettrüsten zwischen
Pflanze und Konsumenten auftritt.Populationen von Rh. alternata zeigten
geringe genetische Differenzierungen zwischen den drei
Wirtspflanzenarten und über den geographischen Gradienten.
Erklärungen dafür können ein hoher Genfluss zwischen den
Populationen von Rh.
alternata, eine kürzliche Ausweitung des
Verbreitungsgebietes von Rh. alternata und ständiger Genfluss
zwischen den Rosenarten der Sektion Caninae sein.Die Herbivore-Parasitoid Gesellschaft
in D. rosae Gallen zeigte, dass die
Überlebensrate von D. rosae auf
R. rubiginosa am höchsten, die der
Parasitierung dort am niedrigsten war. R.
rubiginosa scheint, vermutlich durch die drüsige Behaarung,
ein Zufluchtsort für D. rosae zu sein.
Die trophischen Interaktionen in den D.
rosae Gallen wurden auch mit Veränderung der geographischen
Lage prägnant durch die Wirtspflanze beeinflusst.Ektophytische
Invertebraten Gesellschaften auf den drei Rosenarten zeigten nur
geringe Unterschiede in der Komposition der Gesellschaft und in der
Abundanz der Gruppen Aphidina, Collembola,
Araneae, Hymenoptera und Coleoptera. Die taxonomische Einteilung ist
vermutlich zu grob, als dass eventuelle artspezifische Unterschiede
in einzelnen Insekten- oder Phytophagenarten gezeigt werden
konnten.Der Generalisten Spodoptera
littoralis zeigte keine Unterschiede im Blattkonsum zwischen
Nicht-Hybriden und Hybriden. Wichtiger waren vermutlich an die
Hybride vererbte Eigenschaften, wie z.B. drüsige Haare, wodurch die
Hybriden in ihrem Phänotyp und in der Fraßmenge der Mutterpflanze
ähnelten. Im System der Hundrosen scheint Herbivorie nicht zu einer
Stabilisierung der Arten zu führen, aber Hybridisierung von
Hundsrosenarten Basis für die Ausbildung der Artenvielfalt bei
Hundrosen zu sein.Multitrophische Interaktionen zwischen Pflanzen,
Herbivoren und Gegenspielern können die Verteilung von Herbivoren
auf unterschiedlichen Wirtspflanzenarten beeinflussen.
Untersuchungen auf unterschiedlichen Skalen, wie die der
Pflanzenart, dem Konsumententyp und die geographische Lage, können
erst die Beziehung zwischen Wirtspflanzen und Herbivoren aufzeigen.
Untersuchungen zu Pflanzen-Herbivoren Interaktionen sollten sich
nicht auf einfache Interaktionen beschränken, sondern
multitrophische Interaktionen auf unterschiedlichen Skalen
berücksichtigen, um die tatsächliche Komplexität zu erfassen.
Schlagwörter: Hundsrosen; Phänotyp; Rhagoletis alternata; Diplolepis rosae; Phragmidium; phytophage Insekten; Hybridisierung; Allozyme; genetische Differenzierung; multitrophische Interaktionen; geographischer Gradient; Fressbarkeit; Spodoptera littoralis; Rosa canina; Rosa corymbifera; Rosa rubiginosa