bij sport, soms moet een speler er een nemen voor het team. Hetzelfde lijkt te gelden in de plantenwereld, waar verminderde individuele groei de bredere gemeenschap ten goede kan komen.

De bevindingen van Paul Glaum van de University of Michigan en André Kessler van Cornell University helpen de persistentie van sommige plantengemeenschappen te verklaren wanneer de theorie voorspelt dat ze zouden uitsterven. Het werk is gepland voor publicatie op 11 december in Natuurcommunicatie .

"We hebben gekeken naar hoe chemische verdediging signalen van planten, bedoeld om herbivoren af ​​te schrikken, kan ook bestuivers afschrikken, " zei Glaum, een doctoraatsstudent bij de afdeling Ecologie en Evolutionaire Biologie van de UM. "Het verrassende resultaat van het model is dat, hoewel dit kan leiden tot fitnessverliezen voor individuen, de populatie-effecten kunnen onder bepaalde omstandigheden positief zijn voor bestuivers en planten."

veel planten, inclusief de wilde tomatensoorten die in deze studie zijn gebruikt, produceren chemische verbindingen om insectenplagen en andere hongerige herbivoren af ​​te weren. Maar diezelfde chemische afweer kan het aantal bezoeken aan de plant door bestuivers zoals bijen, resulterend in minder bestuiving van individuele planten en verminderde groei.

"Biologen hebben zich afgevraagd hoe zo'n kostbaar verdedigingsmechanisme in deze plantenpopulaties kan worden gehandhaafd, "Zei Glaum. "Hoe zou een plantenpopulatie met zo'n strategie standhouden?"

Glaum en Kessler ontwikkelden een computermodel dat aantoont dat verminderde groei van individuele planten de algehele populaties en de veerkracht van de gemeenschap ten goede kan komen door indirect de groei van de herbivoorpopulatie te beheersen. De resultaten introduceren mechanismen van persistentie in gemeenschappen waarvan eerder werd vastgesteld dat ze vatbaar zijn voor uitsterven in theoretische modellen.

Tomaten en andere planten produceren afstotende chemicaliën die vluchtige organische stoffen worden genoemd als reactie op aanvallen van herbivoren. De aanwezigheid van deze zogenaamde herbivoor-geïnduceerde vluchtige organische stoffen kan de plant minder aantrekkelijk maken voor bestuivers, die stuifmeelafzetting kunnen verminderen en individuele planten negatief kunnen beïnvloeden, een effect dat bekend staat als door herbivoren geïnduceerde bestuiverbeperking.

Eerdere modelstudies hebben gekeken naar de directe effecten van herbivoren op een gemeenschap van drie soorten:bloeiende plant, bestuiver en herbivoor. Sommige van die studies voorspelden uitsterven omdat groeiende populaties van herbivoren het aantal planten zouden verminderen, de beschikbare middelen voor bestuivers beperken. In antwoord, de populatie bestuivers zou afnemen, de voortplanting van planten verminderen.

Een neerwaartse spiraal.

Maar Glaum en Kessler kwamen tot een andere conclusie toen ze herbivoor-geïnduceerde bestuiverbeperking (HIPL) in hun model opneemt, waardoor ze breder konden kijken, meer indirecte effecten van herbivoren op de persistentie van de plantenpopulatie en de gemeenschapsdynamiek.

"We laten zien dat de opname van mechanismen zoals HIPL in modellen het potentieel genereert voor onverwachte effecten op populatie- en gemeenschapsniveau die de neiging tot uitsterven kunnen verminderen en daadwerkelijk het voortbestaan ​​van de gemeenschap kunnen ondersteunen, " Zij schreven.

De modelstudie suggereert dat de herbivoor-geïnduceerde afgifte van beschermende chemische verbindingen de bevolkingsgroei van zowel de bestuiver als de bloeiende plant beperkt, waardoor de groei van herbivorenpopulaties tijdelijk en indirect wordt beperkt en uitsterven wordt voorkomen.

Glaum en Kessler hebben het model gegenereerd met behulp van gegevens van een reeks veldexperimenten op de Pacifische helling van de Peruaanse Andes, uitgevoerd door Kessler en zijn medewerkers met behulp van de wilde tomatensoort Solanum peruvianum. Deze plant is onderhevig aan aanvallen door een diverse reeks herbivore insecten en wordt bestoven door wilde bijen.

De onderzoekers maten zowel de afgifte van herbivoren-geïnduceerde vluchtige organische stoffen (HI-VOC's) door de wilde tomatenplanten als bestuiversbezoeken op verschillende niveaus van herbivoren om te bepalen hoe bijenbestuiving verandert als een functie van de hoeveelheid herbivorie die een plant ervaart.

In het veld, Herbivoor van de tomatenplanten bleek het bezoek aan bestuivers aanzienlijk te verlagen vanwege het vrijkomen van HI-VOC's. Echter, de modelleringsstudie toonde aan dat de wederzijds voordelige relatie tussen de bloeiende tomatenplant en zijn bijenbestuivers - evenals het algehele systeem - kan voortduren door hogere percentages herbivoren dan onderzoekers eerder hadden gedacht.

Het werk werd gedeeltelijk ondersteund door het National Institute of Food and Agriculture, Amerikaanse ministerie van landbouw, Multistate Grant onder NE-1501, toegekend aan het Kessler Lab.