Determinants of plant invasiveness in clonal species: an experimental approach with Carpobrotus edulis (L.) N. E. Br. and Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb

Abstract

[Abstract] Biological invasions are one of the main causes of global biodiversity loss. The reason why only a few alien species become invasive has yet to be clarified. In this doctoral thesis, a series of experiments have been conducted to elucidate the role played by different traits associated with clonal reproduction in biological invasions. In chapters I and II, field experiments were carried out to investigate the benefit of physiological integration in Carpobrotus spp. Chapters III and IV delve into the selection of phenotypic plasticity and the competitive ability of Carpobrotus spp. throughout the processes of biological invasions. Chapter V focuses on the role of physiological integration in the defensive response to real and simulated herbivory by the invasive plant Alternanthera philoxeroides. Chapter VI evaluates the role of DNA methylation as an epigenetic transmission mechanism of phenotypic plasticity for this species. Finally, in chapter VII a dynamic simulation model for the biocontrol of A. philoxeroides is proposed, using the insect Agasicles hygrophila in a model population located in Fisterra, Galicia (NW Spain).

[Resumen] Las invasiones biológicas son una de las principales causas de pérdida de biodiversidad a nivel global. El motivo por el cual algunas especies exóticas se conviertan en invasoras mientras que otras no todavía no se ha esclarecido. En esta tesis doctoral se han realizado una serie de experimentos para dilucidar el papel que juegan en las invasiones biológicas diferentes rasgos asociados a la reproducción clonal de las plantas. En los capítulos I y II se realizaron experimentos de campo para investigar el beneficio de la integración fisiológica en Carpobrotus spp. Los capítulos III y IV ahondan en la selección de la plasticidad fenotípica y la habilidad competitiva de Carpobrotus spp. A lo largo de los procesos de invasiones biológicas. El capítulo V se centra en el papel de la integración fisiológica en las respuestas defensivas frente a herbivoría, real y simulada, de la planta invasora Alternanthera philoxeroides. El capítulo VI evalúa el papel de la metilación del ADN como mecanismo epigenético de transmisión de la plasticidad fenotípica para esta especie. Finalmente, en el capítulo VII se propone un modelo de simulación dinámico para el biocontrol de A. philoxeroides empleando el insecto Agasicles hygrophila en una población modelo localizada en Galicia.

[Resumo] As invasións biolóxicas son una das causas da perda global de biodiversidade. A razón pola que só algunhas especies exóticas se volven invasoras aínda non foi esclarecida. Nesta tese doutoral realizáronse unha serie de experimentos para dilucidar o papel que desempeñan nas invasións biolóxicas diferentes atributos asociados coa reprodución clonal. Nos capítulos I e II realizáronse experimentos de campo para investigar o beneficio da integración fisiolóxica en Carpobrotus spp. Os capítulos III e IV afondan na selección da plasticidade fenotípica e máis da capacidade competitiva de Carpobrotus spp. ó longo dos procesos de invasións biolóxicas. O capítulo V céntrase no papel da integración fisiolóxica nas respostas defensivas fronte á herbivoria, real e simulada, da planta invasora Alternanthera philoxeroides. O capítulo VI avalía o papel da metilación do ADN como mecanismo epixenético de transmisión da plasticidade fenotípica desta especie. Finalmente, no capítulo VII proponse un modelo de simulación dinámica para o biocontrol de A. philoxeroides, empregando o escaravello Agasicles hygrophila, nunha poboación modelo localizada en Fisterra, Galicia.