Verst\u00e4ndnis und Vorhersage der Invasionsdynamik des Schmalbl\u00e4ttrigen Greiskrauts Senecio inaequidensDie Invasion nicht heimischer Tier- und Pflanzenarten ist eine de Hauptursachen f\u00c3\u00bcr den globalen Verlust der Biodiversit\u00c3\u00a4t und \u00c3\u201enderungen der Struktur und Funktion von \u00c3\u2013kosystemen. Ziel dieses Promotionsprojekts war es, ein grundlegenderes Verst\u00c3\u00a4ndnis der Mechanismen und Prozesse zu erlangen, die die Dynamik biologischer Invasionen bestimmen. Sowohl Populationswachstum als auch Kolonisierung, und folglich die Invasionsdynamik, h\u00c3\u00a4ngen letzten Endes von den demographischen Geburts-, Mortalit\u00c3\u00a4ts- und Ausbreitungsraten ab. An Hand der Invasion des Schmalbl\u00c3\u00a4ttrigen Greiskrauts Senecio inaequidens in Europa wurden beispielhaft Faktoren untersucht, die systematische Variation in den demographischen Raten invasiver Populationen erzeugen. Dies wurde durch eine Kombination verschiedener Methoden, die unter Anderem molekulargenetische Analysen, ein \u00e2\u20ac\u017eCommon-Garden-Experiment\u00e2\u20ac\u0153 und demographische Freilanduntersuchungen umfassten, erreicht. In der Allgemeinen Einleitung dieser Arbeit wird zun\u00c3\u00a4chst die wachsende Erkenntnis hervorgehoben, dass anstelle von Erkl\u00c3\u00a4rungen, die auf einzelne Faktoren abzielen, ein allgemeiner konzeptueller Rahmen ben\u00c3\u00b6tigt wird, um der Komplexit\u00c3\u00a4t biologischer Invasionen gerecht zu werden. Des Weiteren wird die Relevanz der Untersuchung biologischer Invasionen f\u00c3\u00bcr die \u00c3\u00b6kologische und evolution\u00c3\u00a4re Grundlagenforschung betont. Darauf aufbauend erl\u00c3\u00a4utere ich die oben genannte grundlegende Rolle demographischer Variation f\u00c3\u00bcr das Verst\u00c3\u00a4ndnis und die Vorhersage biologischer Invasionen und f\u00c3\u00bchre grundlegende Prozesse ein, die diese Variation erzeugen. Abschlie\u00c3\u0178end wir die Verwendung der Invasion von S. inaequidens in Europa als Modellsystem begr\u00c3\u00bcndet und das Konzept dieser Dissertation herausgearbeitet.In Kapitel 2 wird durch eine Kombination molekularer Analysen und historischer Daten die Existenz vier unabh\u00c3\u00a4ngiger Expansionszentren im Untersuchungsgebiet best\u00c3\u00a4tigt, die in der floristischen Literatur dokumentiert wurde. Diese unterschiedlichen Einf\u00c3\u00bchrungsereignisse waren allerdings nicht alle gleichsam erfolgreich. W\u00c3\u00a4hrend sich die Populationen aus Mazamet (Frankreich) und Verviers (Belgien) weitr\u00c3\u00a4umig in S\u00c3\u00bcd- und Mitteleuropa ausbreiteten, trugen die Einf\u00c3\u00bchrungen in Calais (Frankreich) und Bremen (Deutschland) nicht ma\u00c3\u0178geblich zur Invasion im Untersuchungsgebiet bei. Dieses Ergebnis verdeutlicht, a) dass Invasivit\u00c3\u00a4t nicht einfach eine Arteigenschaft ist, sondern Invasionen ein und der selben Art an unterschiedlichen Barrieren in den verschiedenen Invasionsphasen scheitern k\u00c3\u00b6nnen; und b) dass mehrfache Einf\u00c3\u00bchrung die Erfolgsaussichten einer Invasion vergr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178ert. Es wurden au\u00c3\u0178erdem zwei unterschiedliche, aber \u00c3\u00bcberlappende, Herkunftsgebiete der genetischen Cluster die jeweils S\u00c3\u00bcd- und Mitteleuropa kolonisieren identifiziert. Genetische Differenzierung bez\u00c3\u00bcglich der klimatischen Anspr\u00c3\u00bcche im Heimatareal in Verbindung mit, auf die Einf\u00c3\u00bchrung folgender, Selektion von Genotypen, die am besten an das jeweilige lokale Klima angepasst waren, scheint die wahrscheinlichste Erkl\u00c3\u00a4rung f\u00c3\u00bcr diesen Befund. Folglich kann klimatische Differenzierung und Voranpassung der beiden Herkunftscluster als weiterer Mechanismus betrachtet werden, der die erfolgreiche Etablierung und Ausbreitung von S. inaequidens in Europa bef\u00c3\u00b6rderte. Einf\u00c3\u00bchrung und Etablierung hatten vermutlich eine erste Reduzierung der genetischen Diversit\u00c3\u00a4t zur Folge. Im Verlauf der Invasion nahm diese infolge von Fernausbreitungsereignissen w\u00c3\u00a4hrend der rasanten Ausbreitung weiter ab. Darauf folgender Genfluss entlang gut vernetzter Invasionsrouten wirkt dieser Entwicklung jedoch entgegen.Auf Grundlage dieser Ergebnisse und Daten zur neutral-genetischen Differenzierung sollte, mit Hilfe des in Kapitel 3 beschriebenen \u00e2\u20ac\u017eCommon-Garden-Experiments\u00e2\u20ac\u0153, die Rolle adaptiver und nicht-adaptiver genetischer und evolution\u00c3\u00a4rer Prozesse f\u00c3\u00bcr die Herausbildung von Variation in der Reproduktions- und Konkurrenzf\u00c3\u00a4higkeit zwischen den invasiven Populationen von S. inaequidens untersucht werden. Gem\u00c3\u00a4\u00c3\u0178 der statistischen Analysen mit so genannten \u00e2\u20ac\u017eanimal models\u00e2\u20ac\u0153, welche in leicht abgewandelter Form aus der Quantitativgenetik \u00c3\u00bcbernommen wurden, k\u00c3\u00b6nnen Teile der Variation bez\u00c3\u00bcglich der Biomasseproduktion und Reproduktion auf neutral genetische Differenzierung zur\u00c3\u00bcck gef\u00c3\u00bchrt werden. Zudem scheinen Genotypen aus konkurrenzarmen Habitaten mehr in Reproduktion zu investieren und sensitiver auf Konkurrenz zu reagieren. Beides spricht f\u00c3\u00bcr r\/K Differenzierung auf lokaler Skala. Mit Ausnahme einer Abnahme der Wahrscheinlichkeit zu bl\u00c3\u00bchen in genetisch verarmten Populationen, konnten augenscheinliche genetische Allee-Effekte und r\/K Selektion auf gro\u00c3\u0178er r\u00c3\u00a4umlicher Skala gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178tenteils durch die Verwandtschaft der Populationen erkl\u00c3\u00a4rt werden. Diese Ergebnisse untermauern, dass a) auch erfolgreiche Invasoren genetische Allee-Effekte erfahren k\u00c3\u00b6nnen; b) invasive Populationen sich m\u00c3\u00b6glicherweise schnell an kleinskalige Umweltvariation anpassen k\u00c3\u00b6nnen; und c) neutral genetische Differenzierung und damit die Invasionsgeschichte eine bedeutende Rolle f\u00c3\u00bcr die Entstehung demographischer Variation zwischen invasiven Populationen spielen.In Kapitel 4 schlie\u00c3\u0178lich wird die Relevanz der in den vorangehenden Kapiteln identifizierten Mechanismen und Prozesse f\u00c3\u00bcr die Demographie invasiver Populationen von S. inaequidens unter nat\u00c3\u00bcrlichen Bedingungen untersucht. Demographische Gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178en, die im Rahmen einer gro\u00c3\u0178 angelegten Feldstudie in 22 europ\u00c3\u00a4ischen Populationen erhoben wurden, wurden hinsichtlich der Auswirkungen klimatischer Bedingungen, inter-spezifischer Konkurrenz, genetischer Allee-Effekte, neutraler Populationsdifferenzierung und adaptiver Evolution in Zusammenhang mit dem Alter der Invasionen analysiert. Wachstum und \u00c3\u0153berleben scheinen vornehmlich durch gro\u00c3\u0178skalige klimatische Variation bestimmt zu werden, wobei warme Sommertemperaturen und milde und nasse Winter deutlich negative Effekte haben. Zudem scheinen Wachstum und Reprdokution genetischen Allee-Effekten zu unterliegen und nehmen mit zunehmendem Populationsalter ab. Letzteres deutet auf eine zunehmende Resistenz der invasierten Gemeinschaften hin. Auch neutrale Differenzierung der Populationen scheint wiederum eine Rolle bei der Entstehung von Variation bez\u00c3\u00bcglich des Wachstums zu spielen. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass invasive Populationen nicht gleichf\u00c3\u00b6rmig und statisch sind, sondern unter nat\u00c3\u00bcrlichen Bedingungen systematische Variation hinsichtlich demographsicher Raten aufweisen, die bei der Untersuchung und Vorhersage von Invasionsdynamiken beachtet werden muss.In der Allgemeinen Diskussion (Kapitel 5) f\u00c3\u00bchre ich die Ergebnisse der einzelnen Kapitel zusammen und identifiziere Forschungsl\u00c3\u00bccken bez\u00c3\u00bcglich der Invasion von S. inaequidens in Europa. Daraufhin erarbeite ich, aufbauend auf meinen Befunden, Empfehlungen f\u00c3\u00bcr die invasionsbiologische Forschung im Allgemeinen. Au\u00c3\u0178erdem werden Beitr\u00c3\u00a4ge dieser Dissertation zu weiteren \u00c3\u00b6kologischen und evolution\u00c3\u00a4ren Themengebieten erl\u00c3\u00a4utert. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit lassen schlussfolgern, 1) dass mehrfache Einf\u00c3\u00bchrung die Wahrscheinlichkeit erh\u00c3\u00b6ht, dass eine Art die verschiedenen Barrieren in den einzelnen Invasionsphasen \u00c3\u00bcberwindet, 2) dass mehr Aufmerksamkeit auf intra-spezifische Differenzierung innerhalb des Heimatareals gelegt werden sollte, um die Vorehrsagbarkeit der Variation in Ausbreitungsraten und der Verbreitungsgrenzen im Invasionsgebiet zu erh\u00c3\u00b6hen, 3) dass schnelle lokale Anpassung im Invasionsgebiet sowohl die Anzahl besiedelter Habitate erh\u00c3\u00b6hen, als auch die Auswirkungen der Invasion verst\u00c3\u00a4rken k\u00c3\u00b6nnte; 4) dass neutrale Populationsdifferenzierung zu demographischer Variation beitragen kann und bei der Untersuchung adaptiver Mikroevolution ber\u00c3\u00bccksichtigt werden sollte; 5) dass auch bei sehr erfolgreichen invasiven Arten genetische Allee-Effekte auftreten k\u00c3\u00b6nnen; 6) dass heimische Lebensgemeinschaften sich mit der Zeit an die Invasion anpassen k\u00c3\u00b6nnen und die dahinter stehenden Mechanismen untersucht werden sollten. Zusammenfassend scheint biologischen Invasionen \u00e2\u20ac\u201cwie den meisten anderen nat\u00c3\u00bcrlichen Ph\u00c3\u00a4nomenen- ein komplexes Zusammenspiel verschiedenster Mechanismen und Prozesse zu Grunde zu liegen, was ihre Erkl\u00c3\u00a4rung durch Konzepte, die nur einzelne Faktoren ber\u00c3\u00bccksichtigen, unwahrscheinlich macht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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