The Effects of Defoliation and Competition on Regrowth of Tillers of Two North American Mixed-Grass Prairie Graminoids

Publisher Website
Google Scholar
Abstract
Field defoliation experiments were employed on a mixed-grass prairie site to ascertain the tradeoff between competition and intraplant resource sharing. Tillers (ramets) of Andropogon gerardi (big bluestem) and Carex filifolia (threadleaf sedge) were subjected to various defoliation regimes under full and reduced competition. Subsequent trends in leaf biomass production, leaf exsertion kinetics, tiller mortality, and biomass of storage organs were measured over 70 days. Tillers defoliated under conditions of full competition produced significantly less leaf biomass than tillers defoliated under reduced competition. Apparent mortality of tillers defoliated bi-weekly was 95% under full competition and 20% under reduced competition. Andropogon tillers subjected to multiple defoliation under reduced competition produced approximately three more leaves per tiller than nondefoliated tillers or tillers similarly defoliated under full competition. All defoliated tillers had substantial reductions in biomass of storage organs relative to nondefoliated tillers. Tillers defoliated under full competition had stembase biomass reductions comparable to those of tillers defoliated under reduced competition but produced significantly less leaf biomass. The results suggest that the positive aspects of resource sharing among interconnected tillers were outweighed by the negative aspects of intra- and interspecific competition. Because of the potential importance of competitive interactions on individual plant response to defoliation, care must be taken when designing field and laboratory defoliation experiments and interpreting and extrapolating their results. At the community level, herbivores may mediate competitive interactions among primary producers through the differential defoliation of plants. /// Проведены полевые опыты по дефолиации в стации разнотравной прерии для установления отношения между конкуренцией и распределением ресурсов внутри растений. Побеги (отдельные представители клонов) бородача Andropogon gerardi и осоки Carex filifolia подвергались разным способом дефолиации при полной и сниженной конкуренции. Последовательные тенденции в создании биомассы, кинетике появления листьев, отмирания побегов и биомассы запасающих органов наблюдались в течение 70 дней. Побеги, дефолиированные в условиях полной конкуренции, давали значительно меньшую биомассу листвы, чем побеги, дефолиированные при снижении конкуренции. Очевидная смертность побегов, дефолиированных раз в две недели, составляла 95% при полной конкуренции и 20% при сниженной конкуренции. Проростки бородача, подвергнутые многократной дефолиации, при сниженной конкуренции давали примерно втрое больше листьев на побег, чем недефолиированные побеги или побеги, дефолиированные таким же способом при полной конкуренции. У всех дефолиированных побегов существенно снижалась биомасса запасающих органов по сравнению с недефолиированными побегами. У побегов, дефолиированных при полной конкуренции, сокращалась биомасса основания стебля, в сравнении с побегами, дефолиированными при сокращенной конкуренции, но биомасса листьев была значително ниже. Результаты показали, что позитивные аспекты распределения ресурсов между взаимосвязанными побегами подавляются негативными аспектами внутри- и межвидовой конкуренции. Потенциальная значимость конкурентных взаимоотношений для реакции отдельных растений на дефолиацию учитивать при постановке полевых и лабораторных опытов по дефолиации, интерпретации и экстраполяции этих результатов. На уровне сообщества фитофаги могут опосредовать конкуретные взаимоотношения между первичными продуцентами путем дифференцированной дефолиации растений.