Wenn sich Klima- oder Umweltbedingungen ändern, müssen sich Pflanzenpopulationen entweder an diese neuen Bedingungen anpassen oder ihre Nische durch Samenausbreitung verfolgen. Die Anpassung von Pflanzen an unterschiedliche abiotische Umgebungen wurde hauptsächlich im Hinblick auf physiologische und demografische Parameter diskutiert, die eine lokale Persistenz ermöglichen. Allerdings können schnelle Modifikationen als Reaktion auf sich ändernde Umweltbedingungen auch die Samenausbreitung beeinflussen, sowohl über Pflanzenmerkmale als auch über ihre Ausbreitungsmittel. Die empirische Untersuchung solcher Veränderungen ist aufgrund der hohen Variabilität des Ausbreitungserfolgs, die sich aus der Heterogenität der Umwelt ergibt, und der erheblichen phänotypischen Variabilität der ausbreitungsbezogenen Merkmale von Samen und ihren Verbreitern eine Herausforderung. Die genauen Mechanismen, die schnelle Veränderungen antreiben, sind oft nicht gut verstanden, aber die ökologischen Implikationen dieser Prozesse sind wesentliche Determinanten für den Ausbreitungserfolg und verdienen mehr Aufmerksamkeit von Ökologen, insbesondere im Zusammenhang mit der Anpassung an den globalen Wandel.

Die Samenausbreitung kann durch rasche Veränderungen der Ausbreitungseigenschaften von Pflanzen in verschiedenen Entwicklungsstadien und unter verschiedenen Umweltbedingungen beeinflusst werden. Veränderungen der Temperatur, des Niederschlags, der Habitatverfügbarkeit, biotischer Interaktionen oder der Nährstoffverfügbarkeit können eine plastische Reaktion auslösen, die vererbbar sein kann oder nicht, aber es einer Pflanze ermöglicht, schnell auf die veränderten Bedingungen zu reagieren. Dies wird beispielhaft durch die von Teller et al. (2014) untersuchten Veränderungen der Ausbreitungseigenschaften bei Carduus nutans unter Dürrebedingungen veranschaulicht. Wir nutzen dieses Beispiel, um die Rolle der Genetik und der phänotypischen Plastizität bei raschen Veränderungen der Samenausbreitung infolge globaler ökologischer Veränderungen zu untersuchen.

In einer kürzlich veröffentlichten Rezension in AoBP, Johnson et al. untersuchen, ob schnelle Änderungen der Samenausbreitungsmerkmale die Pflanzenreaktionen auf globale Veränderungen verändern können. Erstens betrachten sie Beweise für eine schnelle Modifikation von Samenverbreitungsmerkmalen, einschließlich Pflanzenmerkmalen, Tierausbreitungsmerkmalen und Änderungen der äußeren Bedingungen. Sie diskutieren die potenziellen Mechanismen, die eine schnelle Reaktion von Ausbreitungsmerkmalen vorantreiben, einschließlich phänotypischer Plastizität, Epigenetik und schneller Evolution. Schließlich schlagen sie einen Weg nach vorne vor, um besser zu verstehen, wie die Ausbreitung von Samen die Auswirkungen des globalen ökologischen Wandels abfedern kann. Sie kommen zu dem Schluss, dass wir, wenn wir unser empirisches Verständnis von vererbbaren und nicht vererbbaren Mechanismen der Samenausbreitung mit der theoretischen und mathematischen Modellierung von Ausbreitungswegen kombinieren, wahrscheinlich Vorhersagen verbessern und unsere Fähigkeit verbessern werden, weiter in die Zukunft vorherzusagen, was die besten und schlechtesten sind. Fall-Szenarien.

Dieser Artikel wurde in der AoBP-Sonderausgabe „The Role of Seed Dispersal in Plant Populations: Perspectives and Advances in a Changing World“ veröffentlicht (Link: https://bit.ly/2KQ6txA)

Forscher-Highlight

Jeremy Johnson begann sich für Waldökologie zu interessieren, als er in der Nähe der Rocky Mountains in Colorado, USA, aufwuchs. Nach seinem BS in Natural Resources an der Colorado State University arbeitete er mehrere Jahre für den US National Park Service und den US National Forest Service, bevor er an der Texas A&M University in Geographie mit Schwerpunkt Waldlandschaftsgenetik promovierte. Jeremy hat jetzt eine gemeinsame Postdoktorandenstelle an der Northern Arizona University in der School of Forestry und beim USDA Forest Service, wo er die meiste Zeit im Dorena Genetic Resource Center in Cottage Grove, Oregon, umgeben von den großen Bäumen des pazifischen Nordwestens, verbringt.

Jeremy ist Waldökologe und Genetiker mit breiten Forschungsinteressen, die darauf abzielen, die räumlichen und zeitlichen Muster zu verstehen, wie Wälder auf vielfältige Bedrohungen im Zusammenhang mit globalen ökologischen Veränderungen reagieren, indem er sich auf die Verwendung von geografischen, landschaftsökologischen und genetischen Werkzeugen und Theorien spezialisiert hat. Insbesondere untersucht Jeremy Muster der Pflanzenbewegung durch Samenausbreitung, Muster der lokalen Anpassung und natürliche genetische Resistenz gegen invasive Waldkrankheiten. Jeremys Ziel ist es, das langfristige Überleben der Wälder mit effektiven Erhaltungsmaßnahmen und -management zu sichern.