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Reference Category Journals
DOI / URL link
Title (Primary) Geographical and land-use effects on seed-mass variation in common grassland plants
Author Völler, E.; Auge, H.; Prati, D.; Fischer, M.; Hemp, A.; Bossdorf, O.;
Journal Basic and Applied Ecology
Year 2012
Department BZF;
Volume 13
Issue 5
Language englisch;
Keywords ecotype; grazing; mowing; fertilisation; natural variation; phenotypic plasticity
Abstract

Seed mass is one of the most important plant traits. It is strongly related to plant fitness and life-history strategy, and is one of the key determinants of the ability of plants to spread and thus to respond to changing environments. While substantial empirical work has been devoted to understanding seed-mass variation across species, we know less about seed-mass variation within species, its geographical and ecological differentiation, and the degree to which it is influenced by environmental change. Here, we studied intraspecific variability in seed mass of six common grassland plants (Arrhenatherum elatius, Bromus hordeaceus, Cerastium holosteoides, Heracleum sphondylium, Trifolium repens and Veronica chamaedrys) across three regions in Germany and a broad range of land-use types and intensities. We found substantial seed-mass variation among regions, populations, and individuals within all of the studied species. In five species, seed mass had a strong and consistent geographic component, and in three species we found significant effects of land use – fertilisation, grazing intensity or mowing frequency – on seed mass. In several species, land use and geographic region not only affected mean seed mass, but also the variability of seed mass within populations. Our study demonstrates that seed mass is geographically and ecologically differentiated in common grassland species. It is likely that both phenotypic plasticity and genetic factors contribute to this differentiation. Our results also show that seed mass is a highly variable trait with typically around 10-fold variation within species.

Zusammenfassung

Die Samenmasse von Pflanzen ist eines der wichtigsten Pflanzenmerkmale, welches in enger Beziehung zur Fitness und zur Life-History-Strategie steht. Es ist ebenfalls ein entscheidender Faktor für die Fähigkeit von Pflanzen, sich auszubreiten und sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Empirische Arbeiten zur Variation der Samenmasse bezogen sich im Wesentlichen auf Unterschiede zwischen Arten. Dagegen ist weitaus weniger über die Variation der Samenmasse innerhalb von Arten bekannt, über ihre geographische und ökologische Differenzierung und bis zu welchem Grad sie durch Umweltänderungen beeinflusst wird. Deshalb untersuchten wir die innerartliche Variabilität der Samenmasse von sechs häufigen Wiesenpflanzen (Arrhenatherum elatius, Bromus hordeaceus, Cerastium holosteoides, Heracleum sphondylium, Trifolium repens und Veronica chamaedrys) über verschiedene Landnutzungstypen und –intensitäten, sowie über drei Regionen innerhalb Deutschlands. Wir fanden innerhalb aller untersuchten Arten beträchtliche Unterschiede in der Samenmasse zwischen den Regionen, Populationen und Individuen. Bei fünf Arten wies die Variation der Samenmasse eine starke und konsistente geographische Komponente auf, und bei drei Arten fanden wir signifikante Effekte der Landnutzung – Düngung, Beweidungsintensität oder Mahdhäufigkeit – auf die Samenmasse. Bei mehreren Arten wurde nicht nur die mittlere Samenmasse, sondern auch die Variabilität der Samenmasse innerhalb der Populationen von der Landnutzung und der geographischen Lage beeinflusst. Unsere Studie belegt, dass die Samenmasse weit verbreiteter Grünlandarten geographisch und ökologisch differenziert ist. Zu dieser Differenzierung tragen vermutlich sowohl phänotypische Plastizität als auch genetische Faktoren bei. Unsere Ergebnisse zeigen auch, dass die Samenmasse ein sehr variables Merkmal ist, welches eine etwa 10-fache Variation innerhalb der Arten aufweist.

  • Ecotype;
  • Grazing;
  • Mowing;
  • Fertilisation;
  • Natural variation;
  • Phenotypic plasticity

ID 12596
Persistent UFZ Identifier https://www.ufz.de/index.php?en=20939&ufzPublicationIdentifier=12596
Völler, E., Auge, H., Prati, D., Fischer, M., Hemp, A., Bossdorf, O. (2012):
Geographical and land-use effects on seed-mass variation in common grassland plants
Basic Appl. Ecol. 13 (5), 395 - 404