"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF9269
ETF9269 "Parasvöötme niidutaimede erinev plastiline vastus puu- ja rohuvarjule (1.01.2012−31.12.2015)", Kristjan Zobel, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Ökoloogia- ja Maateaduste Instituut.
ETF9269
Parasvöötme niidutaimede erinev plastiline vastus puu- ja rohuvarjule
Differential plasticity to tree shade and herbaceous shade in temperate grassland plants
1.01.2012
31.12.2015
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
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
01.01.2012−31.12.201219 200,00 EUR
01.01.2013−31.12.201319 200,00 EUR
01.01.2014−31.12.201419 200,00 EUR
01.01.2015−31.12.201519 200,00 EUR
76 800,00 EUR

Taimed reageerivad plastiliselt varjutamisele naaberisendite poolt, mõjutades seeläbi taimkatte võra kasvu ja valgusressursi omastamise võimekust. Kuigi taimede plastilisust valguse suhtes on põhjalikult uuritud, on üllatavalt vähe informatsiooni nende mehhanismide kohta, mis kokkuvõttes põhjustavad integreeritud plastilise vastuse. Seega ei ole tänapäeval jõukohane ennustada taimede kohanemisreaktsioone keskkonnamuutustele kindlate plastiliste vastuste põhjal. Rohustu võrale on iseloomulik järsk vertikaalne valgusgradient, mistõttu mõjutab fotosünteesivate organite asetamine kõrgemale oluliselt valguse kättesaadavust. Teisalt varjutavad rohttaimi ka läheduses kasvavad puittaimed. Kuivõrd tõenäosus elongatsiooni kaudu puid kõrguskasvus edestada on kaduvväike, võiks pidurdunud plastiline vastus puuvarjule, võrreldes rohustu varjuga, olla taimedele soodne. Seda, et rohttaimede reaktsioon rohu- ja puuvarjule võiks olla erinev, on oletatud (Schmitt 1999) kuid mitte kunagi kontrollitud. Selline võime eeldaks, et taimed suudavad erinevat tüüpi varjusid eristada. Meie töögrupi eelneva kogemuse kohaselt on vähemalt kaks rohttaimeliiki -- värvi-paskhein (Serratula tinctoria) ja harilik maarjalepp -- (Agrimonia eupatoria) võimelised erinevalt puu- ja rohuvarjule reageerima – nende pikkuskasv hoogustus rohuvarju kuid mitte aga puuvarju mõjul. Selle projekti peaeesmärkideks on: 1) uurida kui levinud ja kui hästi on arenenud rohttaimede võime eristada puu- ja rohuvarjuu; 2) selgitada, millised on need signaalid, mille kaudu taimed puu- ja rohuvarju eristavad. Püstitame hüpoteesi, et taimed on võimelised vastu võtma ja ära kasutama signaale, mis sisalduvad fotosünteetiliselt aktiivse kiirguse kvaliteedis, et eristada puude ja rohttaimede pakutud varju. Kavatseme teha laialdasi väliuuringuid ning korraldama rea potikatseid, kus valguse kvaliteeti erineval moel manipuleeritakse, et selgitada välja selliste signaalide olemus.
Plants exhibit a variety of plastic responses to the presence of shade provided by neighbouring individuals that may have a number of pronounced effects on whole-canopy growth and the ability of plants to “forage” for light. Although plasticity to light availability has been thoroughly studied, surprisingly little is known about the underlying mechanisms involved in the integrated plastic responses. Consequently, predicting the effects of changing plasticity of a single trait on the responsiveness of the whole plant to different environmental conditions remains a great challenge. Herbaceous canopies are characterized by a strong vertical light gradient, therefore, the placement of photosynthesizing structures into upper layers of the herbaceous canopy by elongation should improve plant’s light capture. On the other hand, herbaceous plants can experience shade from surrounding trees. Since there is little likelihood of most herbaceous species overtopping trees, reduced elongation responses to tree shade as compared to responses to herbaceous competitors should be favored. The possibility of differential responsiveness to herbaceous and overhead shade in plants has been hypothesized by Schmitt et al. (1999), but has never been tested. This would, however, require plants to be able to discriminate between the two types of shade. Previous experience in our working group has shown that two herbaceous species (Serratula tinctoria and Agrimonia eupatoria) can respond differently to shading by neighboring herbs and trees -- plants exhibited enhanced elongation in response to increasing height of herbaceous vegetation, but not in response to the development of tree shade. The main aim of this project is: 1)to learn how widespread and how well developed is the ability of differential response to tree shade and herbaceous shade in grassland herbs; 2) to elucidate the nature of cues that herbaceous plants can use for discriminating between herbaceous and tree shade. We hypothesise that plants can percieve and utilize different cues, coded in the quality of photosynthetically active radiation, (PAR) to differentiate between the shade provided by herbaceous neighbours and overtopping woody plants. We shall perform extensive measurements of light quality in different types of shade, and perform a series of pot experiments, with the quality of PAR manipulated in different ways, to elucidate the nature of these cues.
Selles projektis soovisime uurida nähtust, kus rohttaimed reageerivad erinevalt puude ja naabruses kasvavate rohundite varjule. Põhieesmärgiks oli välja selgitada signaalid, mida rohttaimed kasutavad puittaimede ja rohttaimede varju eristamiseks. Plaanisime manipuleerida valguse kvaliteeti ja kvantiteeti kontrollitud tingimuses ja registreerida muutusi taimede morfoloogias, leidmaks signaale, mida taimed oma käitumise muutmiseks kasutavad. Kaks esimest eksperimenti, mille rajasime oma peamiste tööhüpoteeside kontrollimiseks, ei andnud ühtki olulist tulemust. Kasvukambrieksperimendist pidime loobuma, sest polnud võimalik leida valgusallikaid, mille punase-kaugpunase kiirguse suhe oleks olnud võrdne ühega. Seetõttu nihutasime projekti fookust plastilisuse muude biootiliste efektide uurimise poole. Täpsemalt: 1) uurisime kooseksisteerivate taimeliikide plastilisuse mõju kooslusprotsessidele ja koosuse struktuurile; 2) uurisime taimede plastilisi reaktsioone oma lähimate naabertaimede (nii samast kui võõrast liigist) liigilisele identiteedile. Mõlemal juhul saime uudseid ja huvitavaid tulemusi. Esimesel juhul näitasime, et püsiv ja tugev positiivne sõltuvus kooselavate taimede morfoloogilise plastilisuse ja väikeseskaalalise liigirikkuse vahel ei tulene ainult suuremast võsude tihedusest plastilstes taimerühmades (nagu varem arvatud), vaid on olemas ka otsene seos plastilisuse ning liigirikkuse vahel. Teisel juhul näitasime, et taimede plastiline reaktsioon naabrile on naabertaime liigist sõltuv. Seejuures sõltusid plastilised reaktsioonid sellest kui tihti eksperimentaalseid naabreid tegelikult looduses kohatakse. Tugevamad plastilised reaktsioonid esinesid siis kui nii naaberliiki kui ennast (oma liiki) kohatakse tegelikkuses suure ja sarnase sagedusega. Lisaks kasutati grandiprojekti käigus kogutud andmeid mitme muu publikatsiooni koostamisel, mida on neis publikatsioonides ka viidatud. Projekti tulemused avardavad meie teadmisi taimede käitumisest ja taimekoosluste struktuuri kujundavatest protsessidest kuid neil puudub otsene rakenduslik väljund.