Rasgos funcionales y plasticidad fenotípica de plantas exóticas invasoras

• Autores: Óscar Godoy del Olmo
• Directores de la Tesis: Fernando Valladares Ros (dir. tes.), Pilar Castro Díez (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2009
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Lloret Maya (presid.), Pedro Villar Salvador (secret.), Laura Celesti-Grapow (voc.), Anna Traveset Vilagines (voc.), Montserrat Vilà Planella (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología vegetal (botánica)
      • Ecología vegetal
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e_Buah
• Resumen
  • español

    Esta Tesis Doctoral se centra en el estudio de los rasgos funcionales y la plasticidad fenotípica que se asocian con el potencial invasor de las plantas exóticas y sus impactos sobre los ecosistemas mediterráneos. Los objetivos principales fueron: i) buscar diferencias de fenotipo entre especies invasoras y nativas para un amplio grupo de rasgos morfológicos y fisiológicos, ii) determinar si una elevada plasticidad fenotípica se asocia con el potencial invasor de las plantas exóticas, iii) establecer si los rasgos foliares asociados al potencial invasor de las plantas exóticas influyen posteriormente en el ciclo de nutrientes de los ecosistemas, y iv) explicar si las diferencias en el periodo de floración entre especies invasoras y nativas es un rasgo que confiere invasividad. Para ello, se estudió la respuesta de 31 rasgos morfológicos y fisiológicos en 20 pares de especies invasoras y nativas a dos amplios gradientes de luz y nutrientes (capítulo 2). Para el objetivo 3, se midieron los rasgos iniciales de la hojarasca de 19 pares de especies invasoras-nativas, se calcularon las tasas de descomposición y se determinó la importancia relativa de cada rasgo inicial sobre el proceso de descomposición (capítulo 3). Por último, se comparó la fenología de floración de 227 pares de especies invasoras y nativas en tres ecosistemas de tipo mediterráneo a nivel mundial (capítulo 4 y 5). Los resultados de la Tesis Doctoral muestran que las especies invasoras son más eficientes en el uso de la luz y el nitrógeno en comparación con las especies nativas, lo que resulta en una mayor eficacia biológica cuando se someten experimentalmente a gradientes de luz y nutrientes. Sin embargo poseen menor eficiencia en el uso del agua lo que les restringe a invadir mayoritariamente zonas donde el aporte hídrico es mayor y la sequía estival está minimizada. Contrario a lo que la teoría predice, las especies invasoras mostraron la misma plasticidad y en ocasiones incluso menor que las nativas. Pero al tener un fenotipo más competitivo la ganancia de eficacia biológica por unidad de plasticidad fue sistemáticamente mayor, con lo cual una mayor eficiencia de la plasticidad parece ser un rasgo asociado con el potencial invasor a las especies exóticas. La hojarasca de las especies invasoras mostró un mayor contenido de lignina que las nativas. El alto contenido en lignina en la hojarasca de las especies invasoras la hizo más dependiente del nitrógeno y el fósforo para su descomposición. Al ser la lignina difícil de degradar, la hojarasca de las especies invasoras se descompuso más lentamente que en las especies nativas, lo que sugiere que en un ecosistema invadido el ciclo de nutrientes se verá ralentizado por la presencia de las especies invasoras. La floración tardía de las especies invasoras con respecto a las nativas encontrada en los ecosistemas mediterráneos españoles no es una tendencia generalizada en otros ecosistemas mediterráneos como la Región Sudafricana de El Cabo y California donde las especies invasoras florecen antes y al mismo tiempo que las nativas respectivamente. Por tanto, un periodo de floración diferente entre especies invasoras y nativas no está asociado con la invasividad. Sin embargo, esta floración tardía sí condiciona el tipo de hábitat invadido y la forma de crecimiento de las especies invasoras en los ecosistemas mediterráneos españoles. En este sentido, al florecer en verano las especies que sobreviven son principalmente herbáceas ligadas a medios perturbados donde la sequía estival está minimizada.

  • English

    This PhD thesis addresses the study of the functional traits and phenotypic plasticity that are ssociated to the invasibility of alien plant species and their impact in mediterranean ecosystems. The main objectives were: i) to search for differences between invasive and native phenotypes for an ample group of morphological and physiological traits, ii) to determine whether high phenotypic plasticity is associated to the invasibility of alien plant species, iii) to establish whether leaf traits that are related to the performance of invasive species influence nutrient cycling through litter decomposition, and iv) to study whether the flowering phenology differences between invasive and native species is a trait that confers invasiveness. Morphological and physiological responses of 31 traits to two gradients of light and nutrient availability were studied in 20 invasive-native pairs (chapter 2). For the third objective, initial litter trait, litter decomposition rates and the relative importance of initial litter traits in litter decomposition were compared within 19 invasive-native pairs (chapter 3). Finally, we compared the flowering phenology of invasive and native species in three mediterranean-type ecosystems searching the flowering phenology data of 227 invasive-native pairs (chapter 4 and 5). Results showed that high light and nitrogen use efficiencies confer invasibility to alien species, resulting in a enhance fitness when they are grown in light and nutrient gradients. However the water use efficiency of alien species was low, which could limit their invasion of Spanish mediterranean ecosystems to areas where the abiotic filter of summer drought is minimised. Contrary to expectations, invasive species displayed the same or even lower levels of phenotypic plasticity compared to natives. However, a highly competitive phenotype allows invasive species to obtain a higher fitness increment per unit of plastic response compared to natives. Therefore, high plasticity efficiency seems to be a trait that confers invasibility to alien plant species. Invasive species had higher lignin content in leaf litter. Invasive species were more nitrogen- and phosphorus-dependent for their decomposition due to their higher lignin content. Because lignin is difficult to degrade, the rate of litter decomposition was lower in invasive species compared to natives, suggesting that under natural conditions nutrient cycling can be slow down upon invasion. The later flowering phenology of invasive species compared to natives in Spanish mediterranean ecosystems is not a common pattern in other mediterranean-type ecosystems such as the Cape Region of South Africa and California, where invasive species flower earlier or at the same time than natives, respectively. Thus, a different flowering phenology between invasive and native species is not a trait associated with invasiveness. However, it determines the most likely growth form of invasive species. In this sense, summer-flowering limits the invasion of alien species to habitats with water availability during summer where fast-growing herbaceous are adapted to live.