Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Disease Risk Decreases in Diverse Plant Communities Observed along an Elevational Gradient

Show full item record

Title: Disease Risk Decreases in Diverse Plant Communities Observed along an Elevational Gradient
Author(s): Jalo, Mikko
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Degree program: Master's Programme in Plant Biology
Specialisation: no specialization
Language: English
Acceptance year: 2020
Abstract:
Luonnon monimuotoisuus vähenee kiihtyvällä tahdilla ihmistoiminnan vuoksi. Samalla monien tartuntatautien on havaittu lisääntyneen. Tautiekologian keskeiseksi tutkimuskysymykseksi onkin viime vuosina noussut luonnon monimuotoisuuden ja tartuntatautien välisten mahdollisten yhteyksien selvittäminen. Monimuotoisuuden vaikutuksista tautiriskiin on esitetty kaksi vastakkaista hypoteesia: laimennus- ja lisääntymishypoteesit. Laimennushypoteesin mukaan tautien isäntäyhteisön monimuotoisuus vähentää tautiriskiä. Lisääntymishypoteesi puolestaan ennustaa, että lisääntyvä monimuotoisuus kasvattaa tautiriskiä. Vaikka suurin osa tutkimuksista tukee laimennushypoteesia, on epäselvää, kuinka yleistä laimennushypoteesin toteutuminen on. Suurin osa isäntäyhteisön monimuotoisuuden ja tautiriskin suhdetta koskevista tutkimuksista tarkastelee eläimiä ja viljelykasveja. Laimennushypoteesin toteutuminen luonnonvaraisissa kasviyhteisöissä tunnetaan sen sijaan huonommin. Luonnossa kasveihin ja niiden taudinaiheuttajiin vaikuttavat samanaikaisesti useat elottomat ja elolliset ympäristötekijät, joiden vaikutukset voivat olla monimuotoisuutta tärkeämpiä tai häiritä monimuotoisuuden vaikutusten havaitsemista. Ei myöskään tiedetä tarkasti, toteutuuko laimennushypoteesi lähinnä ihmisen luomilla vai myös luonnollisilla monimuotoisuusgradienteilla. Tutkiakseni korreloivatko isäntäyhteisön monimuotoisuus ja tautiriski luonnonvaraisissa kasviyhteisöissä ja voiko niiden välisen korrelaation havaita sen jälkeen, kun muita ympäristötekijöitä on otettu huomioon, kartoitin niityillä kasvavien putkilokasviyhteisöjen lajimonimuotoisuutta ja niiden lehtien tautioireita korkeuserojen aiheuttamalla luonnollisella monimuotoisuusgradientilla. Mittasin myös niittyjen maanpinnan lämpötilaa ja vertailin eri ympäristötekijöiden vaikutusta tautiriskiin SEM-mallinnuksen avulla. Keräsin aineiston Sveitsin Alpeilla, Calanda-vuorella kesällä 2019. Tutkielmassani osoitan, että kasviyhteisön lajimonimuotoisuus ja tautiriski korreloivat negatiivisesti tutkimissani luonnonvaraisissa kasviyhteisöissä. Tämä negatiivinen yhteys oli merkitsevä myös, kun otettiin huomioon muiden mitattujen ympäristötekijöiden, maanpinnan lämpötilan ja korkeuden, vaikutus. Tulokset tukevat laimennushypoteesin esiintymistä ja ekologista merkitsevyyttä luonnonvaraisissa kasviyhteisöissä, joiden monimuotoisuus vaihtelee korkeuden mukaan, ja osoittavat, että monimuotoisuus voi suojella kasveja kohonneelta tautiriskiltä. Jatkotutkimusten avulla tulisi pyrkiä osoittamaan havaitun korrelaation mahdollisia mekanismeja. Lisääntyneet havainnot laimennushypoteesista ja sen mekanismeista luonnossa auttavat ymmärtämään paremmin, minkälaisissa olosuhteissa monimuotoisuus vähentää tautiriskiä. Tätä tietoa voidaan käyttää apuna, kun yritetään ennustaa ihmistä ja muuta luontoa uhkaavien epidemioiden syntyä muuttuvassa maailmassa.
As biodiversity is being lost worldwide at an accelerating rate due to anthropogenic activities, the frequency and severity of many infectious diseases has been observed to increase. Together these patterns have brought forth an urgent need to understand the possible linkages between biodiversity and disease risk. Two contradicting hypotheses have been proposed to explain the diversity-disease relationship. The dilution effect hypothesis suggests that increasing host community species diversity ‘dilutes’ disease risk, whereas the amplification effect hypothesis predicts disease risk to increase with increasing diversity. Even though most of the studies support the dilution effect, there remains an intensive debate regarding the generality of this effect. As most of the research efforts to understand the relationship between diversity and disease have focused on animals and crop plants or have been carried out experimentally, one of the research gaps is how relevant the dilution effect is in wild plant communities. In nature, plants and their diseases are affected simultaneously by multiple abiotic and biotic environmental factors that might confound or supersede the effects of diversity. It is also poorly understood, whether we might expect dilution effects to occur not only on diversity gradients driven by anthropogenic diversity loss, but also on natural diversity gradients. To study the possible association between host community species diversity and disease risk in the wild and to test whether this association could be detected after accounting for the effects of abiotic factors, I surveyed grassland vascular plant communities for their species diversity and foliar disease symptoms along a natural diversity gradient driven by elevation. I also recorded data on the mean soil surface temperature in the surveyed plant communities and used structural equation modelling to differentiate and compare the effects of biotic and abiotic variables on disease risk. The data were collected on Mount Calanda in the Swiss Alps during summer 2019. In this thesis I show that host community species diversity and disease risk are negatively associated with each other along a natural diversity gradient driven by elevation. Furthermore, this negative effect can be detected even after accounting for the effects of elevation and mean soil surface temperature on disease. Together the results support the occurrence and the ecological relevance of the dilution effect in wild plant communities along natural diversity gradients and suggest that diversity might protect wild plant communities from increased disease risk. Future studies should aim to identify the exact mechanisms of the association to help us better understand when and where we might expect dilution effects to occur in the wild. This knowledge can be used to predict how epidemics, that affect the well-being of ecosystems, humans and wildlife, are born in the changing world.
Keyword(s): laimennushypoteesi luonnon monimuotoisuus tautiriski kasvitaudit Alpit dilution effect biodiversity disease risk plant disease Alps


Files in this item

Files Size Format View
Jalo_Mikko_tutkielma_2020.pdf 2.993Mb PDF

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record