Factors determining plant-soil feedbacks and their role in plant invasions

Abstract

(in Czech) Invazní druhy výrazně ovlivňují rostlinná společenství a celé ekosystémy v invadovaných areálech. Pochopení mechanismů, kterými tyto druhy ovlivňují své prostředí a podporují svůj vlastní růst, je klíčové pro vysvětlení jejich výhody oproti neinvazním druhům. Jedním z potenciálních mechanismů je zpětnovazebná interakce mezi rostlinou a půdou (plant-soil feedback, PSF). V rámci PSF rostliny nejdřív modifikují abiotické vlastnosti půdy (např. vyčerpání živin, uvolňování kořenových exudátů nebo pozměnění kyselosti půdy) a stejně tak i biotické vlastnosti (např. ovlivňují půdní houby či bakterie, které se mohou chovat jako symbionti, dekompozitoři nebo patogeny). Tyto změny poté ovlivňují růst rostlin, ať už pozitivně nebo negativně. PSF může být vnitrodruhový nebo mezidruhový, tato práce se soustřeďuje na vnitrodruhový PSF. Mnoho rostlinných druhů vykazuje negativní vnitrodruhový PSF, což podporuje koexistenci ve společenství pomocí limitace vlastního růstu. Invazní a dominantní domácí druhy mohou nicméně vykazovat pozitivní nebo méně negativní PSF, což dělá z PSF jedno z možných vysvětlení jejich invazního úspěchu. Způsob, jakým rostliny ovlivňují půdu, je ovlivněný rostlinnou fylogenezí, kdy blízce příbuzné druhy mají tendenci mít podobné interakce s půdou. Dále také rostliny s podobnou...

Invasive species significantly affect plant communities and entire ecosystems in invaded areas. Understanding the mechanisms by which these species affect their environment and promote their own growth is crucial for explaining their advantage over non-invasive species. One potential mechanism is plant-soil feedback (PSF). In PSF, plants first modify the abiotic soil properties of the soil (e.g., depleting nutrients, releasing root exudates, or altering soil acidity), as well as the biotic properties (e.g., influencing soil fungi or bacteria which may act as symbionts, decomposers, or pathogens). These modifications, in turn, affect plant growth, either positively or negatively. PSF can be intraspecific and interspecific, and this thesis focuses on the intraspecific PSF. Most plant species show negative intraspecific PSF, which promotes coexistence in a community by limiting their own growth. However, invasive and dominant native species can show positive or less negative PSF, making PSF a potential explanation for their invasion success. The way plants affect the soil is influenced by plant phylogeny, as closely related species tend to have more similar plant-soil interactions. Furthermore, plants with similar abundance show similar PSF, with dominant species often showing positive PSF and rare...