¿Las gramíneas invasoras Cynodon dactylon y Eragrostis plana son más fitotóxicas que una nativa coexistente?

  • Anaclara Guido Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria, Estación Experimental INIA Treinta y Tres. Treinta y Tres, Uruguay.
  • Amparo Quiñones Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria, Estación Experimental INIA Treinta y Tres. Treinta y Tres, Uruguay.
  • Ana L. Pereira Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria, Estación Experimental INIA Treinta y Tres. Treinta y Tres, Uruguay.
  • Eliane R. Da Silva Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Instituto de Biociências, Departamento de Botânica, Porto Alegre, Brazil.
Palabras clave: gramilla, capín Annoni, invasión, fitotoxinas, pastizales del Río de la Plata

Resumen

La alelopatía, que es la liberación de fitotoxinas por parte de las plantas, puede ser un mecanismo clave por el cual una especie invasora desplaza a las especies nativas residentes. Sin embargo, en la literatura todavía se cuestionan los procedimientos metodológicos utilizados. En este trabajo se evaluaron los efectos fitotóxicos de las gramíneas más invasoras de los pastizales del Río de la Plata: Cynodon dactylon y Eragrostis plana. Aunque se sugiere que la alelopatía es uno de los mecanismos involucrados en el establecimiento y el impacto de dichas especies, hay pocas evidencias que lo respaldan de forma convincente. Se realizó un experimento para evaluar el efecto de ambas especies invasoras sobre la germinación de Eragrostis bahiensis, una gramínea nativa de la región. Se utilizaron extractos acuosos de hojas frescas y secas de tres especies donantes: las dos invasoras (C. dactylon y E. plana) y una nativa (Coelorachis selloana). Este enfoque permite relativizar el efecto de las especies invasoras de las nativas residentes, en el marco de la hipótesis clásica de armas novedosas (novel weapon hypothesis). Como resultado, sólo los extractos acuosos de hojas secas inhibieron la germinación y el crecimiento temprano de E. bahiensis. La magnitud de estos efectos varió entre las especies donantes, sin consenso para concluir que ambas especies invasoras tendrían mayores efectos. Cynodon dactylon causó el mayor efecto inhibidor sobre E. bahiensis. Sin embargo, la especie nativa C. selloana también presentó una inhibición potente; incluso, fue mayor a la que presentó E. plana. Así, el rol de la alelopatía en la invasión de E. plana en los pastizales del Río de la Plata debería ser cuestionado. Por último, abordamos algunas sugerencias para mejorar el diseño experimental para evaluar cuán novedosos son los efectos fitotóxicos en la comunidad invadida.

Citas

Baggio, R., R. Medeiros, T. Focht, L. Boavista, V. D. Pillar, and S. Müller. 2018. Effects of initial disturbances and grazing regime on native grassland invasion by Eragrostis plana in southern Brazil. Perspect Ecol Conserv 16:158-165. https://doi.org/10.1016/j.pecon.2018.06.004.

Bais, H., R. Vepachedu, S. Gilroy, R. Callaway, and J. M. Vivanco. 2013. Allelopathy and exotic plant invasion: from molecules and genes to species interactions. Science 301:1377-1380. https://doi.org/10.1126/science.1083245.

Bittencourt, H. V. H., M. Trezzi, S. D. Teixeira, L. T. S. Bonome, A. Vargas, A. S. Souza, and T. Oldoni. 2018a. Chemical ecology of Eragrostis plana helps understanding of the species' invasiveness in an agroecosystem community. Crop and Pasture Sci 69:1050-1060. https://doi.org/10.1071/CP18339.

Bittencourt, H. V. H., M. M. Trezzi, L. T. S. Bonome, S. D. Teixeira, T. B. Bittencourt, and A. G. Vargas. 2018b. Decomposition of both Eragrostis plana biomass and soil influences the phytotoxicity and chemical characteristics of extracts. Científica 46:116-125. https://doi.org/10.15361/1984-5529.2018v46n2p116-125.

Bresciano, D., C. Rodríguez, F. Lezama, and A. Altesor. 2014. Patrones de invasión de los pastizales de Uruguay a escala regional. Ecología Austral 24:83-93.

Callaway, R. M., and E. T. Aschehoug. 2000. Invasive plants versus their new and old neighbors: a mechanism for exotic invasion. Science 290:521-523. https://doi.org/10.1126/science.290.5491.521.

Callaway, R. M., and W. M. Ridenour. 2004. Novel weapons: invasive success and the evolution of increased competitive ability. Front Ecol Environ 2:436-443. https://doi.org/10.1890/1540-9295(2004)002[0436:NWISAT]2.0.CO;2.

Cecchin, K., A. Favaretto, S. M. Scheffer-Basso, C. D. Bertol, and S. O. Chini. 2017. Allelopathy and allelochemicals of Eragrostis plana (Poaceae) and its relation with phenology and nitrogen fertilization. Planta Daninha 35:e017157907. https://doi.org/10.1590/s0100-83582017350100028.

Chou, C., and C. Young. 1975. Phytotoxic substances in twelve subtropical grasses. J Chem Ecol 1:183-193. https://doi.org/10.1007/BF00987867.

Coelho, R. W. 1986. Substancias fitotóxicas presentes no capim annoni 2. Pesqui Agropecu Bras 21:253-263.

Dayan, F. E. 2006. Factors modulating the levels of the allelochemical sorgoleone in Sorghum bicolor. Planta 224:339-346. https://doi.org/10.1007/s00425-005-0217-5.

Del Fabbro, C., S. Güsewell, and D. Prati. 2014. Allelopathic effects of three plant invaders on germination of native species: a field study. Biol Invasions 16:1035-1042. https://doi.org/10.1007/s10530-013-0555-3.

Delachiave, M., E. O. Ono, and J. D. Rodrigues. 1999. Efeitos alelopáticos de grama-seda (Cynodon dactylon (L.) Pers.) na germinação de sementes de pepino, milho, feijão e tomate. Rev Bras Sementes 21:194-197. https://doi.org/10.17801/0101-3122/rbs.v21n1p194-197.

Dresseno, A., A. Guido, V. Balogianni, and G. E. Overbeck. 2018. Negative effects of an invasive grass, but not of native grasses, on plant species richness along a cover gradient. Austral Ecol 43:949-54.

Favaretto, A., S. M. Scheffer-Basso, V. Felini, A. N. Zoch, and C. M. Carneiro. 2011. Growth of white clover seedlings treated with aqueous extracts of leaf and root of tough lovegrass. Rev Bras Zootecn 40:1168-1172. https://doi.org/10.1590/S1516-35982011000600002.

Favaretto, A., S. O. Chini, S. M. Scheffer-Basso, A. M. Sobottka, C. D. Bertol, and N. B. Pérez. 2015. Pattern of allelochemical distribution in leaves and roots of tough lovegrass (Eragrostis plana Nees.) Aust J Crop Sci 9:1119-1125.

Favaretto, A., C. L. Cantrell, F. R. Fronczek, S. O. Duke, D. E. Wedge, A. Ali, and S. M. Scheffer-Basso. 2019. New Phytotoxic Cassane-Like Diterpenoids from Eragrostis plana. J Agr Food Chem 67(7):1973-1981. https://doi:10.1021/acs.jafc.8b06832.

Ferreira, N. R., R. B. Medeiros, and G. L. Soares. 2008. Potencial alelopático de capim-annoni-2 (Eragrostis plana Nees) na germinação de sementes de gramíneas estivais. Rev Bras Sementes 30:43-50. https://doi.org/10.1590/S0101-31222008000200006.

Fitter, A. 2003. Making allelopathy respectable. Science 301:1337-1338. https://doi.org/10.1126/science.1089291.

Fonseca, C. R., D. L. Guadagnin, C. Emer, S. Masciadri, P. Germain, and S. M. Zalba. 2013. Invasive alien plants in the Pampas grasslands: a tri-national cooperation challenge. Biol Invasions 15:1751-1763. https://doi.org/10.1007/s10530-013-0406-2.

Guido, A., D. Hoss, and V. D. Pillar. 2019. Competitive effects and responses of the invasive grass Eragrostis plana in Río de la Plata grasslands. Austral Ecol 44(8): 1478-1486. https://doi:10.1111/aec.12822.

Guido, A., E. Vélez-Martin, G. E. Overbeck, and V. D. Pillar. 2016. Landscape structure and climate affect plant invasion in subtropical grasslands. Appl Veg Sci 19:600-610. https://doi.org/10.1111/avsc.12263.

Hejda, M., P. Pysek, and J. Jarosik. 2009. Impact of invasive plants on the species richness, diversity and composition of invaded communities. J Ecol 97:393-403. https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2009.01480.x.

Hierro, J. L., R. M. and Callaway. 2003. Allelopathy and exotic plant invasion. Plant Soil 256:29-39. https://doi.org/10.1023/A:1026208327014.

Horowitz, T., and M. Friedman M. 1971. Biological activity of subterranean residues of Cynodon dactylon L., Sorhum halepense L. and Cyperus rotundus L. Weed Res 11:88-93. https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.1971.tb00982.x.

Inderjit, and K. M. M. Dakshini. 2011. Allelopathic interference of chickweed, Stellaria media with seedling growth of wheat (Triticum aestivum). Can J Bot 76:1317-1321.

Inderjit, K. M. M. Dakshini, and F. A. Einhellig. 1995. Allelopathy: Organisms, Processes and Applications. ACS Symposium Series. Washington, DC. American Chemical Society. https://doi.org/10.1021/bk-1995-0582.

Inderjit, D. A. Wardle, R. Karban, and R. M. Callaway. 2011. The ecosystem and evolutionary contexts of allelopathy. Trends Ecol Evol 26:655-662. https://doi.org/10.1016/j.tree.2011.08.003.

Jaurena, M., F. Lezama, L. Salvo, G. Cardozo, W. Ayala, J. Terra, and C. Nabinger. 2016. The dilemma of improving native grasslands by overseeding legumes: production intensification or diversity conservation. Rangeland Ecol Manag 69:36-42. https://doi.org/10.1016/j.rama.2015.10.006.

Kader, M. A. 2005. A Comparison of seed germination calculation formulae and the associated interpretation of resulting data. Journal and Proceedings of the Royal Society of New South Wales 138:65-75.

Levine, J. M., P. B. Adler, and S. G. Yelenik. 2004. A meta-analysis of biotic resistance to exotic plant invasions. Ecol Lett 7:975-989. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2004.00657.x.

Maguire, J. D. 1962. Speed of germination - aid in selection and evaluation for seedling emergence and vigor. Crop Sci 2:176-177. https://doi.org/10.2135/cropsci1962.0011183X000200020033x.

Manly, B. F. 2007. Randomization, Bootstrap, and Monte Carlo Methods in Biology, Vol. 3. Chapman and Hall/CRC Press, Boca Raton, FL.

Masciadri, S., E. Brugnoli, and P. Muniz. 2010. InBUy database of Invasive and Alien Species (IAS) in Uruguay: a useful tool to confront this threat to biodiversity. Biota Neotrop 10:205-213. https://doi.org/10.1590/S1676-06032010000400026.

May, L., and K. L. Baldwin. 2011. Linking field-based studies with greenhouse experiments: the impact of Centaurea stoebe (=C. maculosa) in British Columbia grasslands. Biol Invasions 13:919-931. https://doi.org/10.1007/s10530-010-9879-4.

Medeiros, R. B., and T. Focht. 2007. Invasão, prevenção, controle e utilização do capim-annoni-2 (Eragrostis plana Nees) no Rio Grande do Sul, Brasil. Pesq Agrop Gaúcha 13:105-14.

Pysek, P., V. Jarosik, P. Hulme, J. Pergl, M. Hejda, U. Schaffner, and M. Vilá. 2012. A global assessment of invasive plant impacts on resident species, communities and ecosystems: the interaction of impact measures, invading species’ traits and environment. Glob Change Biol 18:1725-1737. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2011.02636.x.

Reigosa, M., A. S. Gomes, A. G. Ferreira, and F. Borghetti. 2013. Allelopathic research in Brazil. Acta Bot Bras 27:629-646. https://doi.org/10.1590/S0102-33062013000400001.

Ridenour, W. M., and R. M. Callaway. 2001. The relative importance of allelopathy in interference: the effects of an invasive weed on a native bunchgrass. Oecologia 126:444-450. https://doi.org/10.1007/s004420000533.

Silva, E. R., G. E. Overbeck, and G. L. G. Soares. 2017. Something old, something new in allelopathy review: what grassland ecosystems tell us. Chemoecology 27:217-231. https://doi.org/10.1007/s00049-017-0249-x.

Sheffer-Basso, S., F. JrR. Fiorentin, and A. Favaretto. 2019. Influence of phenology and post-harvest processing of vegetal material on the allelopathy of annoni grass (Eragrostis plana) extracts. Planta daninha 37:e019175663. https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100013.

Smith, M. W., M. E. Wolf, B. S. Cheary, and B. L. Carroll. 2001. Allelopathy of bermudagrass, tall fescue, redroot pigweed, and cutleaf evening primrose on pecan. HortScience 36:1047-1048. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.36.6.1047.

Soriano, A. 1992. Río de la Plata Grasslands. Pp. 367-407 in R.T. Coupland (ed.). Natural Grasslands: Introduction and Western Hemisphere. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands.

Vilá, M., J. and Weiner. 2004. Are invasive plant species better competitors than native plant species? Evidence from pairwise experiments. Oikos 105:229-238. https://doi.org/10.1111/j.0030-1299.2004.12682.x.

Vilà, M., J. L. Espinar, M. Hejda, P. E. Hulme, V. Jarošík, J. L. Maron, J. Pergl, U. Schaffner, Y. Sun, and P. Pyšek. 2011. Ecological impacts of invasive alien plants: a meta-analysis of their effects on species, communities and ecosystems. Ecol Lett 14:702-708. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2011.01628.x.

Are the invasive grasses Cynodon dactylon and Eragrostis plana more phytotoxic than a co-occurring native?
Publicado
2020-07-15