Plant strategies in belowground competition - insight through game theory

Abstract

V posledních desetiletích se ukazuje, že některé rostliny po vystavení kořenové kompetici zažívají tragedii obecních pastvin (TOC). V přítomnosti kompetitora investují do podzemní biomasy více, než by odpovídalo optimální výtěžnosti živin celé kompetující skupiny, a také více než když kompetici vystaveny nejsou. Nicméně se ukazuje, že jiné druhy se do TOC nezapojují a pravděpodobně svůj kořenový systém přizpůsobují pro nejlepší výtěžnost živin, nezávisle na přítomnosti kompetitora. Investice těchto rostlin do kořenů se pravděpodobně řídí ideální volnou distribucí (IFD). Ve své diplomové práci se zaměřuji především na dva aspekty:  Pomocí matematického modelování zkoumám, jestli tyto dvě strategie mohou koexistovat v rámci jednoho druhu, případně jestli druhy s různými strategiemi mohou existovat v jednom společenstvu. Z výsledků modelování odvozuji predikce, které následně testuji meta- analytickou studií.  Na druhu Agrostis stolonifera testuji předpoklady TOC a IFD modelů ohledně vnímání sousedů a živin. Pomocí matematického modelu ukazuji, že tyto dvě strategie pravděpodobně mohou koexistovat v rámci společenstva, nicméně koexistence v rámci druhu není možná. Uvnitř druhu by měla vždy převládnout strategie vedoucí k TOC. Z toho je možné odvodit, že jakmile nějaká evoluční větev získá TOC strategii, je...

In recent decades, it was shown that belowground competition for some plants may take form of the tragedy of the commons (TOC). In these plants, the competing neighbours invest more in root systems than would be appropriate for optimal nutrient uptake for the group and also more than they do when grown alone. However, there is also strong evidence that other species do not follow TOC, and tailor their root system to best nutrient exploitation irrespectively of competitor presence. The root investment strategy of these plants should correspond to the ideal free distribution (IFD). In my thesis I focus on two aspects:  I use game theoretical models to explore, whether those strategies can coexist within species and also whether different species can coexist if they have different strategy. From this model I draw predictions, which I test by meta-analysis.  Using Agrostis stolonifera as a model, I test assumptions on nutrient and neighbour perception, which underlie TOC and IFD models. I show that according to mathematical models, those two strategies can coexist in different species in a community, but cannot coexist within a species. Within a species, the TOC strategy should always dominate, once it appears. This can be extrapolated to macroevolutionary scale - once TOC occurs in certain clade, it should...