Invasive and native populations of common ragweed exhibit strong tolerance to foliar damage

Tolerance and resistance are defence strategies evolved by plants to cope with damage due to herbivores. The introduction of exotic species to a new biogeographical range may alter the plant–herbivore interactions and induce selection pressures for new plant defence strategies with a modified resource allocation. To detect evolution in tolerance to herbivory in common ragweed, we compared 3 native (North America) and 3 introduced (France) populations, grown in a common garden environment. We explored the effect of leaf herbivory on plant vegetative and reproductive traits. Plants were defoliated by hand, simulating different degrees of insect grazing by removing 0%, 50% or 90% of each leaf blade. Total and shoot dry biomasses were not affected by increasing defoliation, whereas root dry biomass and root:shoot ratio decreased significantly for native and introduced populations. Furthermore, defoliation treatments did not affect any of the plant reproductive traits measured. Hence, common ragweed displayed an efficient reallocation of resources in shoot biomass at the expense of roots following defoliation, which allows the species to tolerate herbivory without obvious costs for fitness. We did not detect any difference in herbivory tolerance between introduced and native populations, but significant differences were found in reproduction with invasive populations producing more seeds than native populations. As a result, tolerance to herbivory has been maintained in the introduced plant populations. We discuss some implications of these preliminary results for biological control strategies dedicated to common ragweed.

ZusammenfassungToleranz und Resistenz sind von Pflanzen entwickelte Verteidigungsstrategien, um die Beschädigung durch Herbivore zu verkraften. Die Einführung einer exotischen Art in eine neue biogeographische Region könnte die Pflanze-Herbivoren-Beziehungen ändern und einen Selektionsdruck hin zu neuen Verteidigungsstrategien mit einer modifizierten Ressourcenallokation induzieren. Um die Entwicklung von Toleranz gegen Herbivorie beim Beifußblättrigen Traubenkraut aufzudecken, untersuchten wir vergleichend drei einheimische (Nordamerika) und drei invasive (Frankreich) Populationen, die in einer common-garden-Umgebung kultiviert wurden. Wir untersuchten den Effekt von Blattherbivorie auf vegetative und reproduktive Merkmale der Pflanzen.Die Pflanzen wurden von Hand beschädigt, um unterschiedliche Grade von Insektenfrass zu simulieren, wobei 0%, 50% bzw. 90% jeder Blattspreite entfernt wurden. Die Gesamt- und die Sprosstrockenmasse wurden nicht durch zunehmende Entblätterung beeinflusst, während die Wurzeltrockenmasse und das Wurzel:Spross-Verhältnis signifikant bei nativen und invasiven Populationen abnahmen. Die Entblätterungsbehandlung beeinflusste auch keines der untersuchten reproduktiven Merkmale. Somit zeigte das Traubenkraut nach Entblätterung eine effektive Umlenkung der Ressourcen von den Wurzeln hin zur Sprossbiomasse, was der Art erlaubt, Herbivorie ohne erkennbare Kosten für die Fitness zu ertragen. Wir entdeckten keinen Unterschied in der Herbivorie-Toleranz bei invasiven und nativen Populationen, aber die invasiven Populationen produzierten signifikant mehr Samen als die nativen Populationen. Mithin blieb die Toleranz bei den eingeführten Populationen erhalten. Wir diskutieren einige Konsequenzen dieser vorläufigen Ergebnisse für die gegen das Traubenkraut gerichteten biologischen Kontrollstrategien.