The life-history traits and seedling recruitment of Dianthus superbus L. in different stages of meadow overgrowing

• Autorzy: Kostrakiewicz-Gieralt K.

Warianty tytułu

PL

Cechy historii życiowych i rekrutacja siewek Dianthus superbus L. w płatach łąk o różnym stopniu zarośnięcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A study of the life-history traits and seedling recruitment in small and isolated populations of a rare clonal species, Dianthus superbus L., was carried out in the years 2011–2012 in Kraków-Kostrze (Southern Poland). Observations were conducted in unmanaged Molinietum caeruleae meadows situated along the successional gradient. The patch representing the initial stage of succession (P1) was dominated by small species creating delicate erect or procumbent stems, the patch representing the temporary stage of succession (P2) was prevailed by large-tussock grasses and tall-growing macroforbs, while the patch representing the terminal stage of succession (P3) was partly overgrown by bushes and trees. The number of generative shoots, flowers, fruits and seeds of Dianthus superbus L. diminished gradually from P3 via P2 to P1. The increase in abundance of generative shoots and flower number in the vicinity of tall plants contributes to increased visibility of inflorescences and may enhance the chances for nocturnal pollinator visits. A significant production of fruits and seeds in competitive neighborhood may augment the chances for successful dispersal and colonization of new, perhaps more favorable habitats. The recruitment of seedlings occurred only in artificially created gaps in plant canopy and litter. The appearance of seedlings and their survivorship were better in P1 than in P2 and P3. Such a phenomenon might be due to the locally rising water level and the diminishing amount of light reaching to the soil area along the successional gradient. Concluding, it should be asserted that a low production of generative shoots, flowers, fruits and seeds by the population of Dianthus superbus L. established in the patch dominated by small meadow species is compensated by the highest seedling recruitment and their survival. On the other hand, a substantial production of generative structures is not sufficient to ensure the persistence of populations in meadows in advanced stages of secondary succession.

PL

Badania cech historii życiowych oraz rekrutacji siewek w małych, izolowanych populacjach rzadkiego, klonalnego gatunku Dianthus superbus L. były prowadzone w latach 2011–2012 w Krakowie-Kostrzu (Południowa Polska). Obserwacje wykonano na nieu żytkowanych łąkach Molinietum caeruleae o różnym stopniu zarośnięcia w procesie sukcesji wtórnej. Płat reprezentujący początkowe stadium sukcesji (P1) był zdominowany przez niskie gatunki tworzące delikatne, płożące pędy, w płacie reprezentującym pośrednie stadium sukcesji (P2) przeważały wysokępowe trawy oraz wysokie ziołorośla, natomiast płat reprezentujący koń- cowe stadium sukcesji (P3) był częściowo zarośnięty przez krzewy i drzewa. Liczba pędów generatywnych, kwiatów, owoców i nasion Dianthus superbus L. stopniowo malała począwszy od powierzchni P3, przez P2, do P1. Wzrost liczby pędów generatywnych w sąsiedztwie wysokich roślin może przyczynić się do lepszej widoczności kwiatostanów i zwiększyć szanse na wizyt ę nocnych zapylaczy. Znaczna produkcja owoców i nasion w sąsiedztwie gatunków o dużych zdolno- ściach konkurencyjnych może podnieść szanse na udane rozsiewanie nasion i kolonizację nowych, być może korzystniejszych siedlisk. Przeprowadzone obserwacje wykazały, że rekrutacja siewek zachodziła jedynie w sztucznie utworzonych lukach w pokrywie roślinnej i ściółce. Pojaw nowych osobników i ich przeżywalność były znacznie większe w płacie P1 niż na powierzchniach P2 i P3, co może być spowodowane lokalnie stagnującą wodą oraz zmniejszającą się dostępnością światła w kolejnych stadiach sukcesji. Podsumowując, można stwierdzić że niewielka produkcja pędów generatywnych, kwiatów, owoców i nasion w populacji Diantus superbus L. występującej w płacie zdominowanym przez niskie gatunki łąkowe jest równoważona przez najwyższą rekrutację i prze- żywalność siewek. Z drugiej strony, znaczna produkcja pędów generatywnych, kwiatów, owoców i nasion nie wystarczy aby zapewnić utrzymanie populacji na płatach łąk będących w zaawansowanych stadiach sukcesji wtórnej.

Słowa kluczowe

EN

life history trait; seedling recruitment; Dianthus superbus; different stage; meadow; overgrowing; generative shoot; flower; fruit; secondary succession

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrobotanica
• Rocznik: 2014
• Tom: 67
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.23-30,fig.,ref.

Twórcy

autor

Kostrakiewicz-Gieralt K.

• Institute of Botany, Jagiellonian University, Lubicz 46, 31-512 Krakow, Poland

Bibliografia

• 1.Poschlod P, WallisDeVries MF. The historical and socioeconomic perspective of calcareous grasslands - lessons from the distant and recent past. Biol. Conserv. 2002; 104: 361-376. http://dx.doi.org/10.1016/S0006-3207 (01)00201-4
• 2.Mitchell RJ, Marrs RH, Le Duc MG, Auld MHD. A study of succession on lowland heaths in Dorset, southern England: Changes in vegetation and soil chemical proper-ties. J. Appl. Ecol. 1997;34(6): 1426-1444. http://dx.doi.org/ 10.2307/2405259
• 3.Fagundez J. Heathlands confronting global change: drivers of biodiversity loss from past to future scenarios. Ann Bot. 2011; 111 (2): 151-172. http://dx.doi.org/10.1093/ aob/mcs257
• 4.Truus L , Puusild E . Species richness, biomass pro-duction and recent vegetation changes of Estonian flood-plain grasslands. Pol. J. Ecol. 2009; 57(1): 33-45.
• 5.Rosenthal G. Secondary succession in a fallow central European wet grassland. Flora. 2010; 205(3): 153-160. http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2009.02.003
• 6.Opdekamp W, Beauchard O, Backx H, Franken F, Cox, TJS, van Diggelen R. et al. Effects of mowing cessation and hydrology on plant trait distribu-tion in natural fen meadows. Acta Oecologica. 2012; 39: 117-127. http://dx.doi.org/10.1016/j.actao.2012.01.011
• 7.Hooftman DAP, van Kleunen M, Diemer M. Effects of habitat fragmentation on the fitness of two common wetland species, Carex davalliana and Succisa pratensis. Oecologia. 2003; 134(3): 350-359 http://dx.doi.org/ 10.1007/s00442-002-1096-0
• 8.Mróz L, Kosiba P. Variation in size-dependent fitness components in a terrestrial orchid, Dactylorhiza maja-lis (Rchb.) Hunt at Summerh., in relation to environmental factors. Acta Soc. Bot. Pol. 2011; 80(2): 129-138.
• 9.Tsaliki M, Diekmann M. Population size, pollination and reproductive success in two endangered Genista species. Flora. 2011; 206(3): 246-250. http://dx.doi.org/ 10.1016/j.flora.2010.05.004
• 10.Petanidou T, Den Nijs JCM, Oostermaijer JGB, Ellis-Adam AC. Pollination ecology and patch-dependent reproductive success of the rare perennial Gentiana pneu-monanthe L. New Phytol. 1995; 12(1): 155-163. http://dx. doi.org/10.1111/j.1469-8137.1995.tb03019.x
• 11.Oostermaijer JGB, Luijten SH, Krenova ZV, Den Nijs JCM. Relationships between population and habitat characteristics and reproduction of the rare Gentiana pneumonanthe L. Conserv. Biol. 1998; 12(5): 1042-1053. http://dx.doi.org/10.1046/j.1523-1739.1998.97090.x
• 12.Meekers T, Honnay O. Effects of habitat fragmentation on the reproductive success of the nectar-producing or-chid Gymnadenia conopsea and the nectarless Orchis mas-cula. Plant Ecol. 2011; 12(11): 1791-1801. http://dx.doi. org/10.1007/s11258-011-9949-4
• 13.Jacquemyn H, Brys R. Temporal and spatial variation in flower and fruit production in a food-deceptive orchid: a five-year study. Plant Ecol. 2010; 12(1): 145-153 http://dx.doi.Org/10.1111/j.1438-8677.2009.00217.x
• 14.Martinez-Garcia F, Guerrero-Garcia S, Per-ez-Garcia F. Evaluation of reproductive success and conservation strategies for Senecio coincyi (Asteraceae), a narrow and threatened endemic plant of Central Western Spain. Arch. Biol. Sci. 2012; 64(3): 1001-1016. http:// dx.doi.org/10.2298/ABS1203001G
• 15.Erhard A. Pollination of Dianthus superbus L. Flora. 1991; 185(2): 99-106.
• 16.Meusel H, Jager E, Weinert E. Vergleichende Chorologie der Zentraleuropaischen Flora. Bd.I., Jena: Gu-stav Fisher Verlag; 1965. (in German).
• 17.Zając A, Zając M. editors. Distribution Atlas of Vascular Plants In Poland. Kraków: Laboratory of Computer Chorology, Institute of Botany, Jagiellonian University, 2001. (in Polish).
• 18.Regulation of the Minister of Environment of 5 January 2012 on the wild-growing plant species under protection. Dz.U. nr 168, poz. 1764.
• 19.Zarzycki K, Szeląg Z. Red List of Vascular Plants in Poland In: Mirek Z., Zarzycki K., Wojewoda W., Szeląg Z., editors. Red List of Plants and Fungi in Poland. Kraków: W. Szafer Polish Academy of Sciances, Institute of Botany; 2006, p: 9-20.
• 20.Zarzycki K . Humid meadows in the environs of Czernichów near Cracow deserving protection. Ochrona Przyrody. 1958; 25: 49-68.
• 21.Dubiel E . Map of actual vegetation of the city of Cracow. Zeszyty Naukowe UJ. Prace Botaniczne 1991; 22: 121-133.
• 22.Dubiel E. 1996, Meadows in Cracow. I. Molinio-Arr-henatheretea class. Studia Ośrodka Dokumentacji Fizjograficznej, 1996;24: 145-171.
• 23.Kotorova I, Leps J. Comparative ecology of seedling recruitment in an oligotrophic wet meadow - J. Veg. Sci. 1999; 10: 175-186. http://dx.doi.org/10.2307/3237139
• 24.Spackova I, Leps J. Variability of seedling recruitment under dominant, moss, and litter removal over four years. Folia Geobot. 2004; 29: 41-55. http://dx.doi.org/ 10.1007/BF02803263
• 25.Somanatham H, Bor ges RM. Nocturnal pollination by the carpenter bee Xylocopa tenuiscapa (Apidae) and the effect of floral display on fruit set of Heterophragma quadriloculare (Bignonlaceae) in India. Biotropica. 2001; 33(1): 78-89. http://dx.doi.org/10.1111/j.1744-7429.2001. tb00159.x
• 26.Kostrakiewicz K. The influence of shadow created by adjacent plants on phenotypic plasticity of endangered spe-cies Trollius europaeus L. (Ranunculaceae). Pol . J. Ecol. 2009; 57(4): 625-634.
• 27.Kostrakiewicz-Giera 11 K. The effect of vegetation character on abundance and structure of subpopulations of rare herb Gentiana pneumonanthe L. Pol. J. Ecol. 2013; 61(1):35-43.
• 28.Kostrakiewicz K. The effect of dominant species on numbers and age structure of Iris sibirica L. population on blue moor-grass meadow in southern Poland. Acta Bot. Soc. Pol. 2007; 76(2): 165-173
• 29.Loechle C . Partitioning the reproductive effort in clonal plants: a benefit-cost model. Oikos. 1987; 49(2): 199-208.
• 30.Gardner SN, Mangel M. Modeling investments in seeds, clonal offspring, and translocation in a clonal plant. Ecology, 1999; 80: 1202-1220. http://dx.doi.org/ 10.1890/0012-9658(1999)080[1202:MIISC0]2.0.C0;2
• 31.Schrautzer J, Fichtner A, Huckauf A, Ras-ran L, Jensen K. Long-term population dynamics of Dactylorhiza incarnata (L.) Soo after abandonment and re-introduction of mowing. Flora 2011; 206: 622-630. http:// dx.doi.org/10.1016/j.flora.2010.11.008
• 32.Krenova Z, Leps J. Regeneration of a Gentiana pneu-monanthe population in an oligotrophic wet meadow. J. Veg. Sci. 1996; 7: 107-112. http://dx.doi.org/10.2307/3236422
• 33.Moora M , Kose M , Jogar U. Optimal management of the rare Gladiolus imbricatus in Estonian coastal meadows indicated by its population structure. Appl. Veg. Sci. 2007; 10(2): 161-168
• 34.Soons MB, Messelink JH, Jongejans E, Heil G W. Habitat fragmentation reduces grassland connectivity for both short-distance and long-distance wind-dispersed forbs. J. Ecol. 2005 ; 93(6): 1214-1225. http:// dx.doi.org/10.1111/j.1365-2745.2005.01064.x
• 35.Jensen K, Meyer C. Effects of light competition and litter on the performance of Viola palustris and on species composition and diversity of an abandoned fen meadow. Plant Ecol. 2001; 155(2): 169-181. http://dx.doi.org/10. 1023/A:1013270628964
• 36.Kostrakiewicz-Gieralt K. The impact of neigh-bourhood and gap character on seedling recruitment of Trollius europaeus L. and Iris sibirica L. in Molinietum caeru-leae meadows. Biodiv. Res. Conserv. 2012; 28: 37-44.
• 37.Blaney SC, Kotanen PM. Effects of fungal patho-gens on seeds of native and exotic plants: a test using congeneric pairs. J. Appl. Ecol. 2001; 38: 1104-1113. http://dx. doi.org/10.1046/j.1365-2664.2001.00663.x
• 38.Schafer M, Kotanen PM. The influence of soil moisture on losses of buried seeds to fungi. Acta Oecol. 2003; 24: 255-263. http://dx.doi.org/10.1016Zj.actao.2003.09.001
• 39.Mikulfk J, Sedlarova M, Winter W. Pathogenic fungi on Dianthus superbus subsp. superbus and their influence on host plants germination and survival. Acta Univ. Palacki. Olomuc. Fac. Rer. Nat. Biol. 2002; 39-40: 19-25.
• 40.Mikulfk J, Winter W. Evaluation of factors affecting germination of Dianthus superbus subsp. superbus. Acta Univ. Palacki. Olomuc. Fac. Rer. Nat. Biol. 2001-2002; 39-40: 13-18.
• 41.Isselstein J, Tallowin JRB, Smith REN. Factors affecting seed germination and seedling establishment of fen-meadow species. Restoration Ecology, 2002; 10(2): 173-184. http://dx.doi.org/10.1046/j.1526-100X.2002.00045.x
• 42.Kotowski W, van Andel J, van Diggelen R, Hogendorf J . Responses of plant species to groundwa- er level and light intensity. Plant Ecol. 2001; 155: 147-156. http://dx.doi.org/10.1023/A:1013214716842
• 43.Kotowski W, van Diggelen R. Light as an environmental filter in fen vegetation. J. Veg. Sci. 2004; 15: 583594. http://dx.doi.org/10.1111/j.1654-1103.2004.tb02300.x

Identyfikatory

DOI

10.5586/aa.2014.022