"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF7576
ETF7576 "Konkurentsi vältimine läbi plastiliste reaktsioonide: millised ökoloogilised tingimused soodustavad kooperatiivse käitumise evolutsiooni taimedel? (1.01.2008−31.12.2011)", Kristjan Zobel, Tartu Ülikool, Bioloogia-geograafiateaduskond, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Ökoloogia- ja Maateaduste Instituut, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond.
ETF7576
Konkurentsi vältimine läbi plastiliste reaktsioonide: millised ökoloogilised tingimused soodustavad kooperatiivse käitumise evolutsiooni taimedel?
The avoidance of competition through plastic responses: do certain ecological conditions favour the evolution of cooperative behaviour in plants?
1.01.2008
31.12.2011
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
AsutusRollPeriood
Tartu Ülikool, Bioloogia-geograafiateaduskondkoordinaator01.01.2008−31.12.2011
Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Ökoloogia- ja Maateaduste Instituutkoordinaator01.01.2008−31.12.2011
Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskondkoordinaator01.01.2008−31.12.2011
PerioodSumma
01.01.2008−31.12.2008348 000,00 EEK (22 241,25 EUR)
01.01.2009−31.12.2009334 080,00 EEK (21 351,60 EUR)
01.01.2010−31.12.2010334 080,00 EEK (21 351,60 EUR)
01.01.2011−31.12.201121 351,60 EUR
86 296,05 EUR

Taimede puhul on konkurentsi minimiseerimise või intensiivistamise võimet, sõltuvalt konkurentse organismi identiteedist, peetud üpris piiratuks. Siiski on tänapäevaks selgunud, et taimed võivad konkurentsisignaalidele reageerida igati rafineeritud moel. See võib taimeriigis viia täiesti uute arusaamadeni konkurentsisuhetega seonduvate kohastumuste kohta. Senine arusaam taimede evolutsioonist ütleb, et kooperatiivse käitumise evolutsioon on vähetõenäoline ja agressiivsed strateegiad, kus kollektiivse reproduktiivse tootlikkuse arvelt üleprodutseeritakse juuri ja võsusid, peaksid evolutsiooni käigus valdavaks saama ja asendama konkurentsi minimeerivad kooperatiivsed strateegiad. Vaatamata sellele on selgeid juurkonkurentsist hoidumise näiteid kirjandusest võimalik leida mitmeid. Samuti on tõendusmaterjali selle kohta, et konkurents lähisuguluses olevate taimeisendite vahel on nõrgem kui mittesugulaste vahel. Selliseid nähtusi saab seletada ainult kooperatsiooniga. Kaasaegset kaasava kohasuse teooriat, mis avab uusi perspektiive kooperatsiooni evolutsiooni seletamiseks pole taimede käitumise uurimisel seni rakendatud. Samuti puuduvad väliuuringud, kus nimetatud teooria kohaldamise võimalikkust sessiilsetele taimedele oleks eksperimentaalselt käsitletud. Käesolev projekt püüab seda tühimikku täita. Projekti peamine eesmärk on selgitada: a) millised plastilised reaktsioonid naabertaime olemasolu ja geneetilise identiteedi suhtes on suunatud konkurentsist hoidumisele ja kui laialtlevinud on sellised reaktsioonid erinevates populatsioonides ja eri liikidel; b) kas taimede võime konkurentsist hoiduda on seotud liigi/populatsiooni muude elukäigutunnustega (e.g. paljunemisviis, sugulisel ja mittesugulisel teel saadud järglaste levimisvõime) ja koosluse omadustega (liigirikkus, ruumiline struktuur) kuivõrd viimased mõjutavad indiviidi tõenäosust konkureerida või agregeeruda sarnase fenotüübiga. Me püüame samuti selgitada kas sarnaste indiviidide agregeerumine/sortimine on eelkõige seotud ühise eellasega või “keskkondliku tagasisidega” läbi diferentseeritud migratsiooni ning suremuse. Ka püüame teada saada kas taimede seas on kooperatsiooni alternatiivsel evolutsioonimehhanismil, läbi naabri sugulusastme äratundmise oluline või marginaalne tähtsus.
The ability of an individual to minimize or to intensify competition with other individuals depending on their identity has been thought to be relatively limited in plants. However, current evidence suggests that plants can exhibit a variety of growth strategies in response to competition and show quite sophisticated behaviour. This implies that we may soon face an entirely new level of understanding adaptations to competition in plants. The current understanding of plant evolution states that the evolution of cooperative behaviour in plants is improbable and aggressive strategies that utilize over-proliferation of roots and shoots at the expense of collective reproductive yield should increase in frequency and eventually displace strategies minimizing interplant competition. However, several clear examples of avoidance of root competition among plants have been demonstrated, and less intense competition has been observed between related than non-related individuals. Such phenomena can only be explained through cooperation. The up-to-date evolutionary theory of inclusive fitness and cooperation has not been applied in modelling of plant behaviour, and no field studies have explicitly sought evidence of applicability of that theory to plants. This project attempts to fill this gap. The main aim of this project is to determine: a) which plastic responses to the presence and identity of neighbours lead to the avoidance of competition between neighbours and how widespread such responses are among different populations and species; b) whether the ability of plants to avoid competition is related to species/population life history traits (e.g. breeding system, dispersal abilities of sexual and asexual offspring) and community properties (e.g. species richness, spatial structure) through differences in the probability of competition (i.e. aggregation) with the same phenotype. We will also attempt to determine whether aggregation/assortment of similar individuals is a result of common descent or ‘environmental feedback’ through differential migration or mortality, and whether the alternative mechanism of evolution of cooperation via neighbour recognition is of major importance in plants. We will restrict our study to a representative selection of plant species characteristic of Estonian plant communities.