Resilience of alder in response to global change stressors

Doutoramento em Restauro e Gestão Fluviais / Instituto Superior de Agronomia, Faculdade de Arquitectura, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa

Alders (Alnus spp.) are riparian tree species frequently used in restoration actions due to their contribution to the health of fluvial ecosystems and to their pioneer role in ecological succession. Alder decline induced by global change stressors such as heat, drought and invasive pathogens, including Phytophthora spp., intensifies the need for a better understanding of alder resilience, which in turn inform best management practices in riparian corridors. Additionally, the recent taxonomic differentiation between the pan-European Alnus glutinosa and the Iberian-North African A. lusitanica prompts for the investigation of traits and responses to decline that differentiate both species. This thesis aims to (1) assess the genotypic and phenotypic variation in A. glutinosa and A. lusitanica populations across their latitudinal range (from Northern Africa to Scandinavia), (2) assess alders’ resilience to individual and combined abiotic and biotic stressors and (3) supply a tool for managers and stakeholders to support ecosystem management decisions in riparian corridors experiencing alder decline. This thesis identified morphological and biochemical differences between A. glutinosa and A. lusitanica. The southern populations of A. lusitanica showed higher genetic diversity than A. glutinosa populations and possibly adaptation advantages to lower water availability and heat. Alders’ response to the combination of drought or heat with Phytophthora spp. was dependent on species, genetic groups and ecological preferences. The decision-support tool ADnet pinpointed some key factors favouring Phytophthora alni survival and determining disease incidence, based on expert knowledge from several scientific backgrounds, bibliographic information and an original dataset. First and foremost, this thesis contributes new knowledge regarding the restoration and management of riparian corridors by supplying a screening of specific alder traits and genetic groups possibly correlated with adaptation potential to abiotic and biotic stressors. Additionally, it provides a tool to support management decisions and knowledge transfer to specifically address P. ×alni-induced alder decline.

Os amieiros são uma espécie ripícola frequentemente utilizada em restauro devido ao seu papel fundamental nos ecossistemas ripícolas. O declínio dos amieiros induzido por mudanças globais (e.g., temperaturas elevadas, seca, patógenos invasores como Phytophthora spp.) torna urgente o estudo sobre a resiliência dos amieiros e a obtenção de informação para melhorar as tomadas de decisão em gestão. A recente diferenciação taxonómica entre Alnus glutinosa e A. lusitanica salienta a necessidade de estudos sobre a relevância funcional subjacente à diferenciação. Esta tese tem como objetivos (1) avaliar a variação genotípica e fenotípica em populações de A. glutinosa e A. lusitanica provenientes da área de distribuição de Alnus spp na Europa e norte de África, (2) avaliar a resiliência do amieiro sob a influência de condições abióticas e bióticas de stress, isoladas ou combinadas, e (3) disponibilizar uma ferramenta que assista na tomada de decisão na gestão do declínio de amieiro. Verificou-se que existiam diferenças entre A. glutinosa e A. lusitanica ao nível das características morfológicas e bioquímicas das plântulas. As populações de A. lusitanica apresentaram maior diversidade genética do que as populações de A. glutinosa. As populações de A. lusitanica a sul aparentam ter uma vantagem adaptativa quando submetidas a temperaturas elevadas e baixa disponibilidade hídrica. A resposta dos amieiros à combinação de seca ou temperaturas elevadas com infeção por Phytophthora spp. está dependente da espécie arbórea, grupo genético e das suas preferências ecológicas. A ADnet permitiu identificar os fatores mais importantes na sobrevivência de P. ×alni e na incidência da doença usando informação decorrente do conhecimento de especialistas, de literatura científica e de localizações de P. ×alni na Europa. A informação obtida ao longo desta tese criou uma base de dados importante para o apoio na tomada de decisão em ações de gestão do declínio e restauro dos corredores ripícolas.

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