Exotic species alter the streamside plant community by changing the resources available to the stream food web, causing cascading changes throughout the entire aquatic ecosystem. To better understand the impacts of exotic litter species on stream communities, investigations were made at global and local levels. A meta-analysis was performed to understand which environmental and litter quality factors impact native and exotic litter decay rates on the global scale. It was found that exotic species are likely to decay faster than native species at larger mesh sizes, and in warm temperature environments because high quality exotic leaves have a lower C:N ratio than native leaves. An urban litter decay experiment in Victoria, B.C. streams contrasting Alnus rubra, Salix sitchensis, Hedera sp., Rubus armeniacus and plastic trash found that trash decays more slowly than leaf litter, but leaf species all decay at the same rate, and stream invertebrates colonize all litter types equally. Significant differences in litter decay rates and invertebrate community alpha and Shannon diversities were also observed across the four different streams. The more that is learned about the impacts of exotic leaf litter, the better we are able to respond to keep streams as healthy and as biodiverse as possible. / Graduate / 2017-08-10 / 0329 / 0793 / kimkenn@uvic.ca

<p>Conservatism is a central theme of organismic evolution. Related species share characteristics due to their common ancestry. Some concern have been raised among evolutionary biologists, whether such conservatism is an expression of natural selection or of a constrained ability to adapt.</p><p>This thesis explores adaptations and constraints within the plant reproductive phase, particularly in relation to the evolution of fleshy fruit types (berries, drupes, etc.) and the seasonal timing of flowering and fruiting. The different studies were arranged along a hierarchy of scale, with general data sets sampled among seed plants at the global scale, through more specific analyses of character evolution within the genus <i>Rhamnus </i>s.l. L. (Rhamnaceae), to descriptive and experimental field studies in a local population of <i>Frangula alnus</i> (Rhamnaceae). Apart from the field study, this thesis is mainly based on comparative methods explicitly incorporating phylogenetic relationships. The comparative study of <i>Rhamnus</i> s.l. species included the reconstruction of phylogenetic hypotheses based on DNA sequences.</p><p>Among geographically overlapping sister clades, biotic pollination was not correlated with higher species richness when compared to wind pollinated plants. Among woody plants, clades characterized by fleshy fruit types were more species rich than their dry-fruited sister clades, suggesting that the fleshy fruit is a key innovation in woody habitats. Moreover, evolution of fleshy fruits was correlated with a change to more closed (darker) habitats.</p><p>An independent contrast study within <i>Rhamnus</i> s.l. documented allometric relations between plant and fruit size. As a phylogenetic constraint, allometric effects must be considered weak or non-existent, though, as they did not prevail among different subclades within <i>Rhamnus</i> s.l. Fruit size was correlated with seed size and seed number in <i>F. alnus</i>. This thesis suggests that frugivore selection on fleshy fruit may be important by constraining the upper limits of fruit size, when a plant lineage is colonizing (darker) habitats where larger seed size is adaptive.</p><p>Phenological correlations with fruit set, dispersal, and seed size in <i>F. alnus</i>, suggested that the evolution of reproductive phenology is constrained by trade-offs and partial interdependences between flowering, fruiting, dispersal, and recruitment phases. Phylogenetic constraints on the evolution of phenology were indicated by a lack of correlation between flowering time and seasonal length within <i>Rhamnus cathartica</i> and <i>F. alnus</i>, respectively. On the other hand, flowering time was correlated with seasonal length among <i>Rhamnus</i> s.l. species. Phenological differences between biotically and wind pollinated angiosperms also suggested adaptive change in reproductive phenology.</p> / <p>Äpplet faller inte långt från trädet. Men varför? Den biologiska mångfalden präglas i stor utsträckning av fylogenetiskt bevarade karaktärsdrag; närbesläktade arter är lika. Det pågår en diskussion bland evolutionsbiologer om i vilken utsträckning denna konservatism är ett resultat av naturlig selektion eller av en begränsad anpassningsförmåga.</p><p>Denna avhandling diskuterar begreppet evolutionära begränsningar i relation till den reproduktiva fasen hos växter. I fokus ligger särskilt evolutionen av bärliknande (endozoochora) frukter respektive evolutionen av säsongsmässiga mönster (fenologi) för blomning och fruktsättning. Avhandlingen är hierarkiskt organiserad så att olika delstudier gjordes på olika skalnivåer: fenologi- och fruktevolution analyserades för fröväxter respektive gömfröiga växter; inom brakvedssläktena Rhamnus och Frangula (Rhamnaceae); samt för en lokal population av brakved (Frangula alnus). Populationsstudien baserades på såväl experimentella som deskriptiva data, medan övriga studier i huvudsak genomfördes med fylogenetisk komparativ metodik baserade på litteraturdata. Som en del av de komparativa studierna rekonstruerades fylogenetiska hypoteser för Rhamnus s.l. utifrån DNA-sekvenser (ITS, trnL-F), vilka gav stöd för att Frangula och Rhamnus är monofyletiska systersläkten.</p><p>I en biogeografiskt kontrollerad fylogenetisk kontrastanalys upptäcktes inga skillnader i artrikedom mellan djur- och vindpollinerade växter. Bärliknande frukter verkar dock vara en betydelsefull karaktär (key innovation) i skogsmiljöer. För det första var fylogenetiska klader med bärliknande frukter mer artrika än systerklader med torra frukter. Dessutom var uppkomster av bärliknande frukt korrelerad till habitat med mer sluten vegetation.</p><p>En fylogenetisk kontrastanalys av allometriska effekter visade på en positiv korrelation mellan växtindividens och fruktens storlek inom Rhamnus s.l. Upprepade analyser av dessa allometriska samband i olika monofyletiska subklader inom Rhamnus s.l. indikerar dock att allometri, såsom evolutionär begränsning, är svag. I populationsstudien av F. alnus var fruktstorlek positivt korrelerad till såväl fröantal som frövikt. En generell hypotes utifrån denna avhandling blir därför att frugivorer (de djur som äter bären och därmed sprider växtens frön) utövar ett starkt selektionstryck på växter som koloniserar ett habitat där fröstorlek är adaptivt, eftersom fruktstorlek påverkar frugivorernas (ssk. fåglars) sätt att hantera frukten.</p><p>Reproduktiv fenologi var korrelerad till fruktsättning, fröspridning och fröstorlek hos F. alnus. Detta stödjer tanken att evolutionen av blomnings- och fruktsättningstider begränsas av avvägningar (trade-offs) och partiella beroenden mellan blomning-, fruktsättnings-, spridnings och rekryteringsfaserna. Inomartsvariation i blomningstid för F. alnus respektive getapel (Rhamnus cathartica) över en nordeuropeisk latitudinell transekt var inte korrelerad till säsongslängd, vilket antyder att utvecklingen av blomningstider är evolutionärt begränsad. Å andra sidan påvisades en sådan korrelation mellan blomningstid och säsongslängd i en mellanartsstudie inom Rhamnus s.l. Den fylogenetiska kontrastanalysen mellan djur- och vindpollinerade växter visade också på adaptiva skillnader i fenologi. Blomningstiderna inom en klad med biotiskt pollinerade arter var mer åtskilda än inom den vindpollinerade systerkladen, och den välkända iakttagelsen att vindpollinerade träd blommor tidigare på säsongen fick även stöd i ett fylogenetiskt komparativt perspektiv.</p>

Conservatism is a central theme of organismic evolution. Related species share characteristics due to their common ancestry. Some concern have been raised among evolutionary biologists, whether such conservatism is an expression of natural selection or of a constrained ability to adapt. This thesis explores adaptations and constraints within the plant reproductive phase, particularly in relation to the evolution of fleshy fruit types (berries, drupes, etc.) and the seasonal timing of flowering and fruiting. The different studies were arranged along a hierarchy of scale, with general data sets sampled among seed plants at the global scale, through more specific analyses of character evolution within the genus Rhamnus s.l. L. (Rhamnaceae), to descriptive and experimental field studies in a local population of Frangula alnus (Rhamnaceae). Apart from the field study, this thesis is mainly based on comparative methods explicitly incorporating phylogenetic relationships. The comparative study of Rhamnus s.l. species included the reconstruction of phylogenetic hypotheses based on DNA sequences. Among geographically overlapping sister clades, biotic pollination was not correlated with higher species richness when compared to wind pollinated plants. Among woody plants, clades characterized by fleshy fruit types were more species rich than their dry-fruited sister clades, suggesting that the fleshy fruit is a key innovation in woody habitats. Moreover, evolution of fleshy fruits was correlated with a change to more closed (darker) habitats. An independent contrast study within Rhamnus s.l. documented allometric relations between plant and fruit size. As a phylogenetic constraint, allometric effects must be considered weak or non-existent, though, as they did not prevail among different subclades within Rhamnus s.l. Fruit size was correlated with seed size and seed number in F. alnus. This thesis suggests that frugivore selection on fleshy fruit may be important by constraining the upper limits of fruit size, when a plant lineage is colonizing (darker) habitats where larger seed size is adaptive. Phenological correlations with fruit set, dispersal, and seed size in F. alnus, suggested that the evolution of reproductive phenology is constrained by trade-offs and partial interdependences between flowering, fruiting, dispersal, and recruitment phases. Phylogenetic constraints on the evolution of phenology were indicated by a lack of correlation between flowering time and seasonal length within Rhamnus cathartica and F. alnus, respectively. On the other hand, flowering time was correlated with seasonal length among Rhamnus s.l. species. Phenological differences between biotically and wind pollinated angiosperms also suggested adaptive change in reproductive phenology. / Äpplet faller inte långt från trädet. Men varför? Den biologiska mångfalden präglas i stor utsträckning av fylogenetiskt bevarade karaktärsdrag; närbesläktade arter är lika. Det pågår en diskussion bland evolutionsbiologer om i vilken utsträckning denna konservatism är ett resultat av naturlig selektion eller av en begränsad anpassningsförmåga. Denna avhandling diskuterar begreppet evolutionära begränsningar i relation till den reproduktiva fasen hos växter. I fokus ligger särskilt evolutionen av bärliknande (endozoochora) frukter respektive evolutionen av säsongsmässiga mönster (fenologi) för blomning och fruktsättning. Avhandlingen är hierarkiskt organiserad så att olika delstudier gjordes på olika skalnivåer: fenologi- och fruktevolution analyserades för fröväxter respektive gömfröiga växter; inom brakvedssläktena Rhamnus och Frangula (Rhamnaceae); samt för en lokal population av brakved (Frangula alnus). Populationsstudien baserades på såväl experimentella som deskriptiva data, medan övriga studier i huvudsak genomfördes med fylogenetisk komparativ metodik baserade på litteraturdata. Som en del av de komparativa studierna rekonstruerades fylogenetiska hypoteser för Rhamnus s.l. utifrån DNA-sekvenser (ITS, trnL-F), vilka gav stöd för att Frangula och Rhamnus är monofyletiska systersläkten. I en biogeografiskt kontrollerad fylogenetisk kontrastanalys upptäcktes inga skillnader i artrikedom mellan djur- och vindpollinerade växter. Bärliknande frukter verkar dock vara en betydelsefull karaktär (key innovation) i skogsmiljöer. För det första var fylogenetiska klader med bärliknande frukter mer artrika än systerklader med torra frukter. Dessutom var uppkomster av bärliknande frukt korrelerad till habitat med mer sluten vegetation. En fylogenetisk kontrastanalys av allometriska effekter visade på en positiv korrelation mellan växtindividens och fruktens storlek inom Rhamnus s.l. Upprepade analyser av dessa allometriska samband i olika monofyletiska subklader inom Rhamnus s.l. indikerar dock att allometri, såsom evolutionär begränsning, är svag. I populationsstudien av F. alnus var fruktstorlek positivt korrelerad till såväl fröantal som frövikt. En generell hypotes utifrån denna avhandling blir därför att frugivorer (de djur som äter bären och därmed sprider växtens frön) utövar ett starkt selektionstryck på växter som koloniserar ett habitat där fröstorlek är adaptivt, eftersom fruktstorlek påverkar frugivorernas (ssk. fåglars) sätt att hantera frukten. Reproduktiv fenologi var korrelerad till fruktsättning, fröspridning och fröstorlek hos F. alnus. Detta stödjer tanken att evolutionen av blomnings- och fruktsättningstider begränsas av avvägningar (trade-offs) och partiella beroenden mellan blomning-, fruktsättnings-, spridnings och rekryteringsfaserna. Inomartsvariation i blomningstid för F. alnus respektive getapel (Rhamnus cathartica) över en nordeuropeisk latitudinell transekt var inte korrelerad till säsongslängd, vilket antyder att utvecklingen av blomningstider är evolutionärt begränsad. Å andra sidan påvisades en sådan korrelation mellan blomningstid och säsongslängd i en mellanartsstudie inom Rhamnus s.l. Den fylogenetiska kontrastanalysen mellan djur- och vindpollinerade växter visade också på adaptiva skillnader i fenologi. Blomningstiderna inom en klad med biotiskt pollinerade arter var mer åtskilda än inom den vindpollinerade systerkladen, och den välkända iakttagelsen att vindpollinerade träd blommor tidigare på säsongen fick även stöd i ett fylogenetiskt komparativt perspektiv.

The genetic diversity and genetic structure of populations, and the processes shaping gene flow within and between populations, are influenced by the landscapes they occur within. Within terrestrial landscapes, rivers and their riparian habitat are among the most dynamic, diverse and complex of landscapes and their linear structure appears as an interlinking feature across large landscapes. This thesis took a landscape genetics approach to examine the influence of river landscape features on Alnus glutinosa populations, a widespread keystone tree species of European riparian ecosystems. By accounting for the differing dispersal mechanisms of A. glutinosa (wind and water), landscape effects on seed- and pollen-mediated gene flow, genetic diversity, demographic and genetic structure were identified at different spatial scales of a large UK river catchment. Widespread gene flow within and between A. glutinosa populations was identified with no apparent limitation of wind-mediated pollen dispersal. Hydrochorous dispersal of seed between populations was evident, and found to increase genetic connectivity between riparian populations; however an isolation by distance effect was identified between populations located further apart from each other. No pattern of genetic diversity was found, with high levels of genetic diversity identified at all spatial and temporal scales. At the river-catchment scale no genetic clustering was observed, either within or between the six rivers studied. Demographic structuring within A. glutinosa populations was evident, and correlated with distance from the main river channel. Interactions between seed dispersal, hydrological disturbance, colonisation, and historical influences are discussed in relation to fine-scale spatial genetic structure between A. glutinosa sapling and adult generations. Central to the landscape genetics approach taken in this thesis was the incorporation of key A. glutinosa life history attributes. By incorporating gene flow analyses, species ecology and landscape features, the research presented here furthers our understanding of riverine landscape influences on their riparian populations at different spatial scales and can be used to inform management principles.

This thesis is focused on application methods of dendrochronology on various ecological and historical aspects of forest communities, human management practices, and historical utilization of wood. Studies revealed growth responses of trees in various type of forest vegetation represented by spruce forest, alder carr and alluvial forests and involved autochthonous tree species with all morphological types of wood. These works demonstrated necessity of dynamic evolving of the regional chronologies for the Czech Republic.