Estrès, reproducció i senescència en l’èxit invasor: l’estudi de cas de Carpobrotus edulis

Abstract

Les espècies exòtiques invasores constitueixen una de les majors amenaces a la biodiversitat global. Aquelles àrees que acullen un gran nombre d’espècies natives, i constitueixen per tant punts calents de biodiversitat tals com la conca Mediterrània, són especialment sensibles a aquests agents de canvi. Carpobrotus edulis és una espècie clonal àmpliament distribuïda arreu del món que ha esdevingut invasora a les regions mediterrànies, on provoca la reducció de la biodiversitat nativa alterant les propietats fisicoquímiques del sòl. L’objectiu de la tesi és entendre els mecanismes fisiològics que determinen l’èxit invasor de l’espècie a la conca Mediterrània, relacionant les respostes a l’estrès, a la reproducció i a la senescència, que en conjunt defineixen la història vital de l’espècie. Els resultats obtinguts mostren que C. edulis es troba adaptada a les condicions ambientals de la conca Mediterrània gràcies a la seva gran plasticitat fisiològica en resposta a la baixa disponibilitat hídrica característica de l’estiu i les baixes temperatures característiques de l’hivern, els dos moments més durs per a la vegetació durant l’anualitat en aquesta regió. El model de distribució de l’espècie construït juntament amb la major tolerància a les baixes temperatures que presenten els individus de C. edulis del rang invasor revelen que la capacitat de l’espècie per a tolerar l’estrès resulta crucial per a la seva invasió a Europa. C. edulis és una espècie clonal monocàrpica a nivell de ramet però policàrpica a nivell de genet. Aquesta estratègia constitueix un procés de senescència adaptativa ja que la mort del ramet facilita el creixement a les següents generacions. L’elevat esforç reproductor de l’espècie, l’elevada producció de llavors i la seva gran longevitat contribueixen a la formació d’un banc de llavors persistent que incrementen l’impacte de l’espècie i la seva persistència. La variabilitat en els atributs relacionats amb la reproducció sexual genera diferències en les dinàmiques del banc de llavors en diferents localitzacions dins del rang invasor. Aquesta variabilitat a diferents escales contribueix a l’èxit de l’espècie a través de l’optimització de recursos, la resiliència a pertorbacions i a través de permetre processos adaptatius a nivell d’individu. En conjunt, la invasió de C. edulis a la conca Mediterrània és conseqüència d’un procés de retroalimentació positiva d’expansió i impacte a través de la interacció entre la tolerància a l’estrès, l’esforç reproductor i la senescència adaptativa. Aquestes relacions i dinàmiques poden contribuir a la delimitació d’àrees prioritàries per l’erradicació de C. edulis en el territori. En conclusió, la invasió de C. edulis ha estat possible no només gràcies a atributs tals com el creixement clonal, l’elevat esforç reproductor, la formació d’un banc de llavors persistent, els cicles de vida curts i l’elevada plasticitat; sinó també gràcies a factors relacionats amb el factor humà com la degradació ecosistèmica i l’elevada pressió de propàgul associada a l’interès ornamental de l’espècie.

Invasive species constitute one of the main threats to global biodiversity. Especially those areas hosting a huge number of native species, such as the Mediterranean basin, are sensitive to these change drivers. Carpobrotus edulis is a widespread clonal invasive species that has become invasive at the Mediterranean basin reducing native biodiversity by strongly impacting the physicochemical soil properties. We aimed to understand C. edulis invasive success through an ecophysiological approach by understanding the relationships between its stress tolerance, reproduction capacity and the role of senescence in its fitness, which together define the species’ life history strategy. Our results showed that C. edulis is adapted to the Mediterranean basin environmental conditions showing a high physiological plasticity in response to drought and chilling, the most sensitive periods along the year in the Mediterranean area. The species stress tolerance was crucial to invade Europe as revealed by the projected species distribution model and the increased chilling tolerance found in C. edulis invasive individuals. C. edulis is a monocarpic clonal species at the ramet level but polycarpic at the genet level, which constitutes and adaptive senescence process to growth facilitation to the next generations. High reproductive effort, seed production and seed longevity contribute to the formation of a persistent seed bank for this species increasing its impact and persistence potential. Seed trait variability across the invaded range generates differential soil seed bank dynamics that may be considered for improving management policies. This variability at different scales may contribute to species success by resource optimization, perturbation resilience and allowing adaptation. Overall, the C. edulis invasion at the Mediterranean basin results from a positive feedback of expansion and impacts through the interaction of species stress tolerance, reproductive effort and adaptive senescence. We conclude that the invasion of C. edulis in Europe has been possible not only by its ideal traits such as clonality, strong reproductive effort, the formation of a persistent soil seed bank, short life cycles and high plasticity, but also thanks to human factors such as the strong propagule pressure associated with its ornamental interest.