Biogeography and ecology of Alnusassociated ectomycorrhizal fungi – from regional to global scale

• Main Author: Põlme, Sergei
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: 2013
• Subjects: lepp; juurestik; ektomükoriisa; liigirikkus; biogeograafia; taimeökoloogia; ruumipõhine statistika; alnus; root system; ectomycorrhiza; species richness; biogeography; plant ecology; spatial statistics; dissertatsioonid; väitekiri; ETD; dissertation; Aine; North Atlantic; Beringia
• Online Access: http://hdl.handle.net/10062/29188

Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsioone. Antud doktoritöö adresseerib lepaga koos kasvavate ektomükoriissete seente biogeograafiat ja ökoloogiat. Oma laialdase leviku ja spetsiifilise seenestiku tõttu sobivad lepp ja tema juuresümbiondid heaks mudeliks uurimaks mitmesuguseid ökoloogilisi seaduspärasusi mis puudutavad ektomükoriiseid seeni ja neid mõjutavaid tegureid nii regionaalses kui globaalses skaalas. Oma töös testisin järgnevaid põhilisi hüpoteese: 1) globaalses skaalas mõjutab lepa seenekoosluse struktuuri enim peremeesliikide fülogeneetilised distantsid; 2) regionaalses skaalas mõjutab lepa juurtel ektomükoriisat moodustavate seente koosluse struktuuri mulla koostis, eriti pH ja fosfor; 3) globaalses skaalas on lepaga seotud ektomükoriisa seente liigiline mitmekesisus määratud aasta keskmise temperatuuri ja sademete hulga poolt; 4) lepaga seotud ektomükoriisa seente biogeograafia peegeldab peremehe globaalseid levikuteid. Selgus, et globaalses skaalas mõjutavad peremeesliikide fülogeneetilised distantsid 43% ulatuses lepaga seotud ektomükoriissete seente koosluse struktuuri. Ruumiline paiknevus mõjutab seenekoosluse struktuuri 10% ulatuses ning mulla pH–l ja aasta keskmisel temperatuuril on marginaalne mõju. Seevastu regionaalses skaalas, määravad mulla pH ja orgaanilise aine sisaldus, enim seenekoosluse struktuuri. Varasemad uuringud on leidnud, et peamised mõjutegurid, mis määravad ektomükoriissete seente liigirikkust globaalses skaalas, on aasta keskmine temperatuur ja sademete hulk. Meie uuringust selgus üllatuslikult, et lepaga seotud ektomükoriissete seente liigirikkus on enim mõjutatud ja positiivses seoses mulla kaltsiumisisaldusega. Samas leidis kinnitust negatiivne seos ektomükoriisa liigirikkuse ja sademete hulga vahel. Sarnaselt globaalsele mustrile, oli ka regionaalses skaalas liigirikkus negatiivses seoses mulla veesisaldusega. Võrreldes lepaga seotud seenekoosluste liigist ja arvulist koosseisu erinevate mandrite ja piirkondade vahel selgus, et tõenäoliselt on Beringia maismaasild olnud põhiline lepa levikutee Euraasia ja Ameerika vahel. Põhja ja Lõuna Euroopa seenekooslused osutusid väga sarnaseks, mis tõenäoliselt tuleneb jääaja järgsest lepa ja tema juursümbiontide levikust põhja suunas lõunapoolsetest refuugiumidest. This thesis examines the community structure, species richness and biogeography of Alnus-associated ectomycorrhizal (EcM) fungi from local to global scales. Alnus has a wide geographical range of distribution and low richness of fungal symbionts, which enables to address the following hypothesis: 1) host species and their phylogenetic relationships account for the strongest predictor of EcM fungal community composition at the intrageneric level at the global scale; 2) at regional scale, soil conditions such as pH and phosphorus concentration drive the EcM community structure rather than geographical and host genetic distance; 3) at global scale, Alnus-associated EcM fungal species richness is largely determined by the mean annual temperature and precipitation; 4) global biogeography of Alnus EcM communities reflects ancient migration routes of host. The main results and conclusions are the following 1) phylogenetic relations among hosts account for strongest predictor of EcM community structure, while geographical and edaphic variables have a relatively low impact at the global scale; 2) at the regional scale edaphic variables were the dominant determinants of EcM fungal community structure; 3) soil calcium accounted for the key determinant of Alnus-associated EcM fungal species richness at the global scale, while soil humidity was the most influential at the local and regional scales; 4) Beringia is likely to be primary migration route of Alnus from Eurasia to America rather than North Atlantic land bridge 5) high similarity between North and South Europe probably results from recent post-glacial recolonisation.