Evolution of induced plant responses to herbivores

Author: Zangerl A.R.

Source: Basic and Applied Ecology, Volume 4, Number 1, January 2003 , pp. 91-103(13)

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Abstract:

Commensurate with the increased frequency of cost-of-defense studies, the conventional wisdom that inducibility is a cost saving strategy is enjoying growing empirical support. However, there may be other advantages to inducibility that have yet to be confirmed. To identify them, I consider the disadvantages of high levels of constitutive defense in the context of herbivores differing in response to the defense and in the context of potential predators and parasitoids of herbivores. Among the potential benefits of inducibility are that it allows herbivore-specific targeting, reliable signaling to predators/parasitoids, avoidance of kairomonal use by specialist herbivores, and avoidance of adverse effects of direct defense on third trophic level organisms. Inducibility also enables local and systemic variation in defense responses. These factors may figure prominently in certain systems, but I predict that their quantification will prove to be a more daunting challenge than the quantifying of costs. Moreover, there may be constraints on the evolution of inducibility that limit the fine-tuning of responses necessary to realize many of these hypothetical benefits. Nevertheless, the growing body of detailed knowledge of the physiology of multiple induction pathways will provide opportunities for testing some of these hypotheses in different systems.

Einhergehend mit der steigenden Zahl der Studien zu Kosten der pflanzlichen Abwehr bekommt die allgemeine Annahme, dass Induzierbarkeit von Abwehr eine kostensparende Strategie ist, immer mehr empirische Unterstützung. Aber vielleicht gibt es noch andere Vorteile der Induzierbarkeit als die, die bisher schon bestätigt werden konnten. Um solche, bisher noch nicht detektierten Vorteile herauszufinden, werde ich hier die Nachteile von starker konstitutiver Abwehr analysieren und dabei die unterschiedlichen Reaktionen von Herbivoren auf die pflanzliche Abwehr ebenso berücksichtigen wie potentielle Prädatoren und Parasitoide der Herbivoren. Die möglichen Vorteile von Induzierbarkeit sind u.a. folgende: gezielte, spezifische Abwehr gegen bestimmte Herbivoren, verlässliche Signalgebung an Prädatoren und Parasitoide, Vermeidung der Kairomonausnutzung durch spezialisierte Herbivore und Vermeidung von nachteiligen Effekten der direkten Abwehr auf die Organismen in der dritten trophischen Ebene. Induzierbarkeit ermöglicht auch lokale und systemische Variation bei Abwehrreaktionen. Diese Faktoren mögen in bestimmten Systemen eine herausragende Rolle spielen und dennoch prognostiziere ich, dass ihre Quantifizierung eine entmutigendere Aufgabe darstellen wird als die Quantifizierung der Kosten. Darüber hinaus könnten “constraints” bei der Evolution der Induzierbarkeit limitierend wirken auf die präzise, jeweils angriffsspezifische Feinabstimmung der Abwehrreaktionen, die aber notwendig ist, um die hypothetischen Vorteile zu realisieren. Dennoch können die wachsenden Kenntnisse zur Physiologie der multiplen Induktionswege uns Wege eröffnen, um einige der Hypothesen zu den Kosten der Induktion pflanzlicher Abwehr in verschiedenen Systemen zu testen.

Keywords: defense; indirect; direct; inducible; cost; benefit; evolution, herbivores; plants

Language: English

Document Type: Original article

DOI: http://dx.doi.org/10.1078/1439-1791-00135

Affiliations: 1: Dept. of Entomology, University of Illinois, Urbana, USA

Publication date: 2003-01-01