Eco-evolutionary dynamics in plant-soil interactions during land use transition: consequences for soil functioning and resilience to drought

Opis projektu

Wpływ użytkowania gruntów na odporność na suszę

Europejskie użytki zielone zapewniają dostęp do kluczowych funkcji ekosystemowych. Intensyfikacja użytkowania urodzajnych gleb i porzucanie gruntów nieurodzajnych ogranicza jednak ich skuteczność i utrudnia działanie usług ekosystemowych. Ostatnie badania sugerują, że zmiany w użytkowaniu gruntów przyczyniają się do powstawania zmian genetycznych i fenotypowych w populacjach roślin. Nie znamy na razie mechanizmu odpowiedzialnego za te zmiany. Badacze skupieni wokół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu PlantSoilAdapt sprawdzą hipotezę, w świetle której intensyfikacja użytkowania gruntów oraz ich pozostawianie prowadzi do ewolucyjnych zmian w funkcjonowaniu roślin. Zespół zbada konsekwencje adaptacji dla funkcjonowania gleby i odporności na suszę. W ramach prac przeprowadzą badania laboratoryjne mechanizmów leżących u podstaw ekologiczno-ewolucyjnej dynamiki w interakcjach roślina-gleba podczas zmian w użytkowaniu gruntów, a także doświadczenia na poziomie społeczności w trzech różnych regionach Europy.

Cel

European grasslands have been shaped by millennia of low-intensity management and are unique cultural and biodiversity hotspots providing critical ecosystem services. However, the area of traditionally-managed grassland has declined dramatically during the last century, with land-use intensification on productive soil and abandonment of unfertile land both causing species loss and deterioration of ecosystem services. Recent evidence suggests that land-use change also leads to genetic and phenotypic changes in plant populations. How population-level processes mediate the impact of land use on ecosystem functions and affect adaptive potential to future perturbations is entirely unknown. Filling this knowledge gap is urgent as grasslands face additional pressure from climate change, particularly an increasing frequency of droughts. I hypothesise that land use intensification and abandonment lead to evolutionary shifts in plant function away from resource conservation towards fast resource acquisition and low stress tolerance. Combined with the disruption of co-evolved mutualistic plant-microbial interactions, this has cascading effects on essential ecosystem services provided by soils and their resilience to drought-induced perturbation. The hypothesis will be tested using laboratory tests of the mechanisms underlying eco-evolutionary dynamics in plant-soil interactions during land-use change and community-level experiments to uncover the consequences of adaptation for soil functioning and resilience to drought. I will use the world's longest-running fertilization experiment and grassland networks in three European regions, representing different histories and contrasting management regimes. The project will provide a step-change in our understanding of the selective pressures imposed on plant-soil systems by human land use and will inform future policies for sustainable land management and maintenance of adaptive potential in the face of climate change.