Effects of the mycorrhizal symbiosis on plant distributions and alien plant invasions at a large spatial scale

Abstract

Mykorrhizierung ist von großer Bedeutung für alle hierarchischen Ebenen der Organisation terrestrischer Pflanzen. Trotzdessen wird die Symbiose in großskaligen Analysen von Pflanzenverbreitungen und dem Invasionserfolg gebietsfremder Pflanzenarten kaum berücksichtigt. Die vorliegende Arbeit schließt diese Lücken partiell durch merkmalsbasierte Analysen auf Grundlage des Mykorrhizierungsstatus von Pflanzen und zeigt, dass (1) Mykorrhiza die Komposition von Pflanzengemeinschaften auf Deutschland-Skala beeinflusst und deren Variation durch die geographische Variation von Klima-, Geologie und Landnutzungsgradienten erklärt werden kann, (2) Mykorrhizierung den Invasionserfolg gebietsfremder Pflanzenarten in Deutschland begünstigt. Dabei zeigen Arten, die flexibel in ihrer Mykorrhizierung sind, den größten Invasionserfolg, da diese Eigenschaft zu einer größeren Toleranz gegenüber verschiedenen Umweltbedingen führt, die sich in Trade-offs der Kohlenstoffallokation dieser Pflanzen begründet.

Mycorrhizas are important for the organisation of terrestrial plants across all hierarchical levels. Yet, the effects of the symbiosis on large-scale plant distributions, plant assemblages and alien plant invasions remain understudied. This thesis aims to partly fill these gaps by utilising plants’ mycorrhizal status in trait-based analyses and shows that (1) the mycorrhizal symbiosis affects the composition of plant assemblages at the German country scale and that their variation is linked to the geographical variation of factors related to climate, land use and geology, (2) being mycorrhizal promotes the invasion success of alien plant species in Germany, with facultative mycorrhizal species showing the largest invasion success, as their mycorrhizal flexibility enables a broader set of ecological strategies related to trade-offs in plants’ carbon allocation. Incorporating mycorrhizal status is a valuable tool to study plant ecological principles that involve the mycorrhizal symbiosis.