Effects of resource heterogeneity in trees upon insect herbivory

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Adaptionsmöglichkeiten herbivorer Insekten an Wirtsindividuen innerhalb einer Pflanzenart zu erforschen. Hierfür wurde ermittelt, ob die Voraussetzungen für lokale Anpassungen im Untersuchungsgebiet, die Ressourcenheterogenität und ihre zeitliche Vorhersagbar...

Ausführliche Beschreibung

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Ruhnke, Haike
Beteiligte: Brandl, Roland (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Englisch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2007
Biologie
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Adaptionsmöglichkeiten herbivorer Insekten an Wirtsindividuen innerhalb einer Pflanzenart zu erforschen. Hierfür wurde ermittelt, ob die Voraussetzungen für lokale Anpassungen im Untersuchungsgebiet, die Ressourcenheterogenität und ihre zeitliche Vorhersagbarkeit, gegeben sind. Es wurde die physiologische Anpassungsfähigkeit von Insekten während ihrer Larvalentwicklung an einzelne Baumindividuen untersucht. Weiterhin wurde die adaptive deme formation-Hypothese getestet und ermittelt, ob sich Insektenpopulationen über Generationen an Wirtsindividuen adaptieren. Die Ressourcenheterogenität für herbivore Insekten wurde in zwei aufeinanderfolgenden Jahren an jeweils drei Individuen der Esche (Fraxinus excelsior), der Winterlinde (Tilia cordata), des Bergahorn (Acer pseudoplatanus) und der Stieleiche (Quercus robur) untersucht. Neben Blattmerkmalen wurde die Verwertbarkeit der Blätter in Fraßtests mit S. littoralis bestimmt. Der Wassergehalt und das C/N-Verhältnis des Blattgewebes variierten zwischen sowie innerhalb der untersuchten Individuen der vier Baumarten. Die Fraßtests im Labor ergaben Unterschiede der Nutzung des Blattmaterials durch die Insekten zwischen sowie innerhalb der Baumindividuen bei allen vier Pflanzenarten. Das innerartliche Muster der Verwertbarkeit des Blattgewebes für herbivore Insekten änderte sich zwischen den Untersuchungsjahren an Linde und Eiche. Somit stellen diese Baumarten vermutlich moving targets für ihre Parasiten dar, was die Bildung lokaler Adaptionen hemmen sollte. Esche und Bergahorn scheinen geeignetere Wirte für die Bildung lokal adaptierter Subpopulationen darzustellen. Bei diesen Baumarten blieb das Muster der Verwertbarkeit des Blattmaterials für die Insekten zwischen zwei untersuchten Jahren gleich. Untersuchungen zur Induktion der Nahrungspräferenz und Nahrungskonditionierung legen die Vermutung nahe, dass herbivore Insekten in der Lage sind, sich bereits während ihrer Larvalentwicklung physiologisch an die spezifische Blattqualität anzupassen. Mittels reziproker Transferexperimente mit dem Schwammspinner (Lymantria dispar) an Eiche (Quercus robur) wurde die physiologische Anpassungsfähigkeit herbivorer Insektenlarven sowie die genetische Variabilität der phänotypischen Adaptionsfähigkeit getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass die relative Wachstumsrate an den einzelnen Eichen zwischen den Familien des Schwammspinners differiert. Die drei Eichen waren für die Larven unterschiedlich verwertbar. Jedoch war kein signifikanter Effekt des Transfers zwischen Eichenindividuen auf die relative Wachstumsrate der Tiere nachweisbar. Damit bestätigen die Ergebnisse nicht die Idee einer physiologischen Adaption eines polyphagen Insekts an Wirtsindividuen während dessen Larvalentwicklung. Die adaptive deme formation-Hypothese sagt die Bildung ökologisch und genetisch distinkter Subpopulationen (demes) herbivorer Insekten, als Anpassung der Tiere an die innerartliche Wirtsheterogenität, vorher. Die adaptive deme formation-Hypothese wurde an zwei Blattwespenarten (Tomostethus nigritus und Macrophya album) an Esche (Fraxinus excelsior) getestet. Reziproke Transferexperimente zeigten, dass der Transfer der Larven zwischen Eschenindividuen keinen signifikanten Einfluss auf ihre relative Wachstumsrate hatte. Somit war die Bildung lokal adaptierter demes nicht nachweisbar und die Ergebnisse bestätigen nicht die adaptive deme formation-Hypothese. Jedoch war eine genetische Differenzierung der Population der M. album zwischen den Eschenindividuen nachweisbar. Diese kann durch mikroklimatische Unterschiede und Barrieren zwischen den Wirtsindividuen sowie Unterschiede im Blattaustrieb der Eschen hervorgerufen worden sein. Aus den hier vorgestellten Ergebnissen sowie publizierten Daten ist zu schließen, dass Ressourcenheterogenität für herbivore Insekten zwischen Baumindividuen weit verbreitet ist. Ihre zeitliche Vorhersagbarkeit ist jedoch nicht immer gegeben und scheint zwischen Pflanzenarten zu differieren. Somit hängt die Möglichkeit herbivorer Insekten sich an einzelne Wirtsindividuen anzupassen von dem jeweiligen Pflanze-Insekt-Sytem ab, z. B. scheinen Esche und Bergahorn geeignetere Wirtsarten für lokale Adaptionen darzustellen als Winterlinde und Stieleiche. Dennoch konnten wir im Untersuchungsgebiet keine Adaption zweier Pflanzenwespenarten an einzelne Eschenindividuen nachweisen. Ebenfalls war keine physiologische Adaption von Insekten während ihrer Larvalentwicklung an Wirtsindividuen nachweisbar. Allgemein ist festzustellen, dass zwar unter bestimmten Bedingungen Adaptionen herbivorer Insekten an Pflanzenindividuen stattfinden können, aber die Bildung lokal adaptierter Subpopulationen kein generelles Phänomen bei herbivoren Insekten darstellt.