"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8745
ETF8745 "Lõivsuhted taimede elukäigu klonaalse kasvu tunnustes (1.01.2011−31.12.2014)", Marek Sammul, Eesti Maaülikool, Põllumajandus- ja keskkonnainstituut.
ETF8745
Lõivsuhted taimede elukäigu klonaalse kasvu tunnustes
Life-history trade-offs in clonal growth of plants
1.01.2011
31.12.2014
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.4. Ökoloogia, biosüstemaatika ja -füsioloogiaB270 Taimeökoloogia 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt100,0
PerioodSumma
01.01.2011−31.12.201112 000,00 EUR
01.01.2012−31.12.201212 000,00 EUR
01.01.2013−31.12.201312 000,00 EUR
01.01.2014−31.12.201412 000,00 EUR
48 000,00 EUR

Vegetatiivsete järglaste suuruse ja arvu ning sugulise ja vegetatiivse paljunemise vahelised lõivsuhted on klonaalsetel taimede elukäigus ühed olulisimad. Neid mõjutavad nii keskkonnatingimused kui ka liigi klonaalse kasvu vorm, millest viimase mõju kohta ei ole kuigivõrd teada. On alust oletada, et toiteainete puudus takistab taimede kasvu plastilisi reaktsioone keskkonna muutumisele, et häiringuterikkais tingimusis on eelis suurema järglaste arvuga ning pigem suguliselt paljunevatel liikidel, et konkurentsitingimustes peaks olema eelis suurematel klonaalsetel järglastel, et heterogeensetes tingimustes peaks olema eelis plastilisema klonaalse kasvuga liikidel. Samas võivad kõik eeltoodud seosed olla sõltuvad liigi klonaalse kasvu vormist ja selle muutlikkusest. Klonaalse kasvu regulatsioon taimedel mõjutab nende populatsioonidünaamikat, seda eriti muutuvates tingimustes (näiteks jäänukpopulatsioonides muutunud elupaikades või uute elupaikade asustamisel võõrliikide poolt), aga võib ka seletada suure osa liigirikkuse muutumisest Eesti liigirikastes niidukooslustes. Käesolev projekt hindab keskkonnatingimuste, klonaalse kasvu vormi ning populatsiooni ajaloo mõju elukäigu tunnuste vahelistele lõivsuhetele võõrliikidel ning omamaistel tavalistel niiduliikidel. Küsimuste lahendamiseks kasutame me kolme eksperimenti, kus me hindame valitud liikide elukäigutunnuste muutumist. Esimeses mõjutame me toiteainete kättesaadavust pool-looduslikul rohumaal ning muudame selle niitmisrežiimi (seega ka häiritust ja konkurentsi). Teises võrdleme liikide elukäigutunnuseid erineva häiringute tasemega ning mahajäetud ja hästi majandatud niitudel. Kolmandas hindame populatsiooni vanuse mõju võõrliikide elukäigutunnustele. Projekti tulemused annavad uut infot klonaalsete taimede populatsioonidünaamika regulatsiooni kohta ning tööl on rakenduslik looduskaitseline väljund niidukoosluste liigirikkuse hoidmise ja võõrliikide tõrje vallas.
Selection between number and size of clonal offspring as well as between sexual and clonal reproduction is the most fundamental among life-history trade-offs in clonal plants. The balance towards one trait or the other is likely influenced by environmental conditions and clonal growth form of a plant, although the effect of the latter has not been explored yet. One could expect that larger nutrient limitation inhibits growth responses of plants to environmental change; that in disturbed conditions number over size of clonal offspring as well as sexual reproduction would be favored; that in competition larger offspring would be favored; and that in heterogeneous conditions species with plastic clonal growth would be favored. However, all these relationships could be modified by clonal growth form of species and its plasticity. Regulation of clonal growth in plants must affect the fate of a populations in changing conditions (e.g. in remnant populations in deteriorated habitats or in establishment in new environments by alien plants) and could potentially explain large part of dynamics of species-rich meadow communities. This project involves invasive alien species and native grassland species as study objects and focuses on the effects of environmental conditions, clonal growth form, and population history on trade-offs between the size and number of clonal offspring and between vegetative and sexual propagation. The issues are going to be addressed in three experiments, one of which involves regulation of nutrient availability and mowing (which affects competition and is a moderate disturbance factor) in a semi-natural grassland; second involves comparison of disturbed and undisturbed as well as abandoned and managed meadows; and third evaluates the effect of population age on life-history of alien plants. The results will provide new insights into regulation of population dynamics of clonal plants, as well as applications in nature conservation in management of diversity in grasslands and in control of invasive alien plants.
Klonaalse kasvu tunnused taimedel on otseselt tõlgendatavad populatsioonidünaamika kontekstis. Sestap kirjeldavad nende muutlikkus erinevates keskkonnatingimustes ja omavahelised lõivsuhted ka liigi ja kasvuvormide kohastumist ning võivad mõjutada liikidevahelist kooseksisteerimist. Grandi raames viidi läbi eksperimente, vaatlusi ja ka arvutisimulatsioone, mis seostasid liikide klonaalse kasvu tunnuseid erinevate keskkonnaoludega. Eeldatud lõivsuhet klonaalsete taimede vegetatiivsete järglaste suuruse ja arvu vahel ei leitud. Ka klonaalne kasv on proportsionaalne kättesaadavate ressursside hulgaga. Sealjuures ei käitu taimed nii nagu on teoreetiliste mudelite järgi optimaalne – taimede vegetatiivne paljunemine küll suureneb viljakais oludes, kuid samas ei vähene vegetatiivne liikuvus, mistõttu ei ole järglaste paigutamine viljakaisse laikudesse maksimeeritud. Küll aga võib täheldada lõivsuhet vegetatiivse ja sugulise paljunemise vahel teatud klonaalse kasvu vormiga liikidel. Kui pikemate risoomidega liigid kasvavad viljakamais oludes ühtlaselt suuremaks ja toodavad ka enam seemneid, siis lühirisoomseil liikidel seemnetoodang mullaviljakusest ei sõltu ja suureneb märgatavalt, kui järglased kasvavad ebasoodsais tingimusis. Selline käitumine omab kohastumuslikku efekti ja suurendab võimalust, et järglased satuvad ebasobivast laigust kaugemale. Samuti ei tuvastatud häiringute olulist mõju taimede sugulise ja vegetatiivse paljunemise vahekorrale, kuid häiringutega oludes kasvasid taimedele pikemad risoomid. Klonaalne kasv aitab taimedel kiiresti asustada häiritud kooslusi. Eeldatust erinevalt ei muutu taimede elukäigutunnused ka erineva vanusega populatsioonides. See võimaldab neid tunnuseid kasutada funktsionaalsete tunnustena koosluste kirjeldamisel. Nii tehes osutub, et erinevalt seni eeldatust tagab liigile tugevama konkurentsivõime suurem vegetatiivne liikuvus ning erinevate liikide kooseksisteerimine on tõenäosem, kui liikide vegetatiivne liikuvus on sarnane. Tulemused heidavad uut valgust nii klonaalsete taimede populatsioonidünaamikale kui koosluste arengule.