Ekologiczne aspekty lat nasiennych u drzew

• Authors: Michał Bogdziewicz , Aleksandra Wróbel

Title variants

EN

Ecological aspects of mast seeding in trees.

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Masowa, synchroniczna produkcja nasion, bardzo często w ogromnej skali, nazywana jest rokiem nasiennym. Przedstawiamy krótki przegląd głównych hipotez wyjaśniających, jakie czynniki ewolucyjne (ultimate factors) mogły wpłynąć na pojawianie się lat nasiennych u wielu gatunków w różnych częściach globu oraz oddziaływanie tego zjawiska na ekosystemy. Jedna z hipotez zakłada, że zjawisko to pozwala roślinom kontrolować populacje potencjalnych nasionożerców, przez co konsumowany jest mniejszy procent nasion i większa ich frakcja ma szansę wykiełkować w nadchodzącym sezonie wegetacyjnym. Inna podkreśla związek między latami nasiennymi a efektywnością rozsiewania na większe odległości, co wiąże się z m. in. mniejszym prawdopodobieństwem ich zjedzenia oraz zwiększonym prawdopodobieństwem wykiełkowania. Masowa zsynchronizowana produkcja jest być może skutkiem większej efektywności zapylania w tych latach, zarówno przez wiatr, jak i zwierzęta. Jednak wszystkie te wyjaśnienia nie są rozłączne, a lata nasienne mogą mieć więcej, jak jedną ewolucyjną przyczynę. Omawiamy również przypuszczalne uwarunkowania, które przyczyniają się do występowania tego fenomenu (proximate factors). Synchronizacja całych populacji może odbywać się m. in. przez powiązanie roślin przez pyłek lub zapylaczy. Ważną rolę w tym procesie odgrywają również warunki pogodowe. Zilustrowane zostały także wybrane kaskady troficzne spowodowane istnieniem lat nasiennych, przykładowo: obfity opad nasion bezpośrednio wpływa na populacje odżywiających się nimi gryzoni, a przez to pośrednio na sukces lęgowy ptaków śpiewających, hamowanie gradacji pasożytniczych owadów, a nawet ryzyko zakażeń boreliozą. Globalne ocieplenie wpływa na zmniejszanie się odstępów między latami nasiennymi, co może przyczyniać się do zachodzących zmian w interakcjach między organizmami związanymi z tym zjawiskiem.

EN

We briefly review the evolutionary causes of mast seeding and the influence of masting on ecosystems. One of the first explanations of masting was the predator satiation hypothesis that states that the advantage of producing a large seed crop is satiation of seed predators, which thus destroy a lower percentage of the crop. Alternatively, animal dispersal hypothesis postulates that mast years result in wider dispersal of nuts by scatter hoarders, reduced probability of eating cached seeds by a hoarder, and thus enhanced likelihood of germination and seedling establishment. It is also documented that large flowering efforts increase chances of successful wind- and animal-mediated pollen transfer (wind and animal pollination hypotheses). However, these hypotheses are not mutually exclusive and it is possible that masting has more than just one evolutionary cause. We also present the proximate factors thought to explain the phenomenon of intermittent, synchronous seeding. We describe pollen and pollinator coupling model and the role of weather cues in synchronizing plant populations over large areas. Finally, we describe trophic cascades caused by mast seeding. For example, large seed crops directly influence populations of granivorous rodents and thus indirectly alter the nest success of song birds, stop the gradation of insect pests, and change the risk of Lyme disease transmission. Such interactions might be altered when the interval between masting events decreases due to global warming.

• Journal: Kosmos
• Year: 2012
• Volume: 61
• Issue: 4
• Pages: 667-675

Dates

published

2012

Contributors

author

Michał Bogdziewicz

• Uniwersytet im. Adama Mickiewicza Zakład Zoologii Systematycznej Umultowska 89, 61-614 Poznań, Polska

author

Aleksandra Wróbel

• Uniwersytet im. Adama Mickiewicza Zakład Zoologii Systematycznej Umultowska 89, 61-614 Poznań, Polska

References

• Alcock J., 2001. Animal behavior: an evolutionary approach. Wyd. 7. Sinauer Associates, Sunderland.
• Augspurger C. K., 1981. Phenology, flowering synchrony, and fruit set of six neotropical shrubs. Biotropica 15, 257-267.
• Crone E. E., Polansky L., Lesica P., 2005. Emperical models of pollen limitation, resource acquisition, and mast seeding by a bee-pollinated wildflower. Am. Natur. 166, 397-408.
• Crone E. E., Miller E., Sala A., 2009. How do plants know when other plants are flowering? Resource depletion, pollen limitation and mast-seeding in a perennial wildflower. Ecol. Lett. 12, 1119-1126.
• Curran L. M., Caniago I., Paoli G. D., Astianti D., Kusneti M., Leighton M., Nirarita C. E., Haeruman H., 1999. Impact of El Nino and logging on conopy recruitment in Borneo. Science 286, 2184-2188.
• Houle G., 1999. Mast seeding in Abies balsamea, Acer saccharum and Betula alleghaniensis in an old growth, cold temperate forest of north-eastern North America. J. Ecol. 87, 419-422.
• Isagi Y., Sugimura K., Sumida A., Ito H., 1997. How does masting happen and synchronize? J. Theor. Biol. 187, 231-239.
• Jansen P. A., Bongers F., Hemerik L., 2004. Seed mass and mast seeding enhance dispersal by a neotropical scatter-hoarding rodent. Ecol. Monogr. 74, 569-589.
• Jędrzejewska B., Jędrzejewski W., 1998. Predation in vertebrate communities: the Białowieża Primeval Forest as a case study. Ecol. Stud. 135, Springer, New York.
• Jones C. G., Ostfeld R. S., Richard M. P., Schauber E. M., Wolff J. O., 1998. Chain reactions linking acorn to gypsy moth outbreaks and Lyme disease risk. Science 279, 1023-1026.
• Kelly D., 1994. The evolutionary ecology of mast seeding. Trends Ecol. Evol. 9, 465-470.
• Kelly D., 2001. Evaluating the wind-pollination benefits of mast seeding. Ecology 82, 117-126.
• Kelly D., Sork L., 2002. Mast seeding in perennial plants: why, how, where? Annu. Rev. Ecol. Syst. 33, 427-447.
• Koenig W. D., Knops J. M. H., 1998. Scale of mast-seeding and tree-ring growth. Nature 396, 225-226.
• Ostfeld R. S., 2002. Ecological webs involving acorns and mice. [W:] Oak forest ecosystems. ecology and management for wildlife. McShea W. J., Healy W. M. (red). The John Hopkins University Press, Baltimore, 197-214.
• Ostfeld R. S., Jones C. G., Wolff J. O., 1996. Of mice and mast. Bioscience 46, 323-330.
• Overgaard R., Gemmel P., Karlsson M., 2007. Effects of weather conditions on mast year frequency in beech (Fagus sylvatica L.) in Sweden. Forestry 80, 555-565.
• Pucek Z., Jędrzejewski W., Jędrzejewska B., Pucek M., 1993. Rodent population dynamics in a primeval decidous fores (Białowieża National Park) in relation to weather, seed crop, and predation. Acta Theriol. 38, 199-232.
• Piovesan G., Adams J. M., 2005. The evolutionary ecology of masting: does the environmental prediction hypothesis also have a role in mesic temperate forests? Ecol. Res. 20, 739-743.
• Satake A., Iwasa Y., 2000. Pollen coupling of forest trees: forming synchronized and periodic reproduction out of chaos. J. thoer. Biol. 203, 63-84.
• Schauber E. M., Kelly D., Turchin P., Simon C., Lee W. G., Allen R. B., Payton I. J., Wilson P. R., Cowan P. E., Brockie R. E., 2002. Masting by eighteen New Zealand plant species: the role of temperature as a synchronizing cue. Ecology 8, 1214-1225.
• Schmidt K. A., Ostfeld R. S., 2003. Songbird populations in fluctuating environments: predator responses to pulsed resources. Ecology 84, 406-415.
• Schmidt K. A., Ostfeld R. S., 2008. Numerical and behavioral effects within a pulse-driven system: consequences for shared prey. Ecology 89, 635-646.
• Taylor O. R., Inouye D. W., 1985. Synchrony and Periodicity of Flowering in Fraser Speciosa (Gentianaceae). Ecology 66, 521-527.
• Tachiki Y., Iwasa Y., Satake A., 2010. Pollinator coupling can induce synchronized flowering in different plant species. J. Theor. Biol. 267, 153-163.
• Thomas P. A., Packhman J. R., 2007. Ecology of woodlands and forests: description, dynamics and diversity. Cambrigde University Press, Cambridge.
• Vander Wall S. B., 1990. Food hoarding in animals. University of Chicago Press, Chicago.
• Vander Wall S. B., 2010. How plants manipulate the scatter-hoarding behavior of seed-dispersing animals. Phil. Trans. R. Soc. 365, 989-997.
• Wenny D. G., 2001. Advantages of seed dispersal: a re-evaluation of directed dispersal. Evol. Ecol. Res. 3, 51-74.
• Zwolak R., Crone E. E., 2012. Quantifying the outcome of plant-granivore interactions. Oikos 121, 20-27.