Why functional ecology should consider all plant organs: An allocation-based perspective

Functional ecology often analyses a few selected traits and relates them either to environmental conditions or ecosystem properties. However, not the individual trait, but the whole plant with a set of coordinated traits responds to the environment or affects ecosystem properties. Here we argue that the correlation among traits of all major plant organs should be an integral part of response or effect studies. Plants allocate elements and biomass among roots, perennial clonal organs, stems, leaves and seeds to ensure growth and reproduction. Assessment of trait responses to the environment and effects on ecosystems is hardly possible without simultaneously considering all plant organs and the biological functions they perform, namely resource uptake, vegetative regeneration, support and hydraulic pathways, photosynthesis and generative reproduction. Suitable traits to indicate these functions include those of mass, density, size, volume, and element contents of the main plant organs. In principle, we do not propose to collect many traits, but those of similar significance across organs. For instance, specific leaf area should be complemented by specific root length and specific stem length. We present some thoughts on how coordinated allocation to biological functions sets boundaries to the range of trait expressions in successional series and consequently also to species responses to the environment and effects on ecosystems. Considering the coordination of traits amongst all major plant organs will improve our understanding of plant strategies ensuring survival in patterned landscapes.

ZusammenfassungDie funktionelle Ökologie analysiert häufig nur einige wenige ausgewählte biologische Merkmale und setzt sie mit Umweltbedingungen oder Ökosystemeigenschaften in Beziehung. Allerdings reagiert nicht nur das einzelne ausgewählte Merkmal auf Umweltveränderungen bzw. beeinflusst Ökosystemeigenschaften, sondern die ganze Pflanze mit einer Reihe untereinander koordinierter Merkmale. Wir vertreten die Auffassung, dass die Korrelationen zwischen Merkmalen aller relevanten Pflanzenorgane integraler Bestandteil von Untersuchungen sein sollten, welche Merkmale in Bezug zur Umwelt setzen. Gefäßpflanzen verteilen Elemente und Biomasse auf Wurzeln, klonale Organe wie Rhizome, Stängel, Blätter und Samen, um Wachstum und Reproduktion sicherzustellen. Die Bewertung von Reaktionen von biologischen Merkmalen auf die Umwelt oder ihres Effektes auf Ökosystemeigenschaften sind kaum möglich, wenn nicht alle Organe und ihre biologischen Funktionen berücksichtigt werden, namentlich Nährstoffaufnahme, vegetative Regeneration, Stützfunktionen und Wassertransport, Photosynthese und generative Reproduktion. Geeignete Merkmale, die diese Funktionen kennzeichnen können, sind unter anderem Masse, Dichte, Größe, Volumen und Elementgehalt der Pflanzenorgane. Es kommt unserer Meinung nach nicht auf die Quantität von Traits an, die an einem Individuum bestimmt werden, sondern auf solche mit ähnlicher Bedeutung. So sollte die spezifische Blattfläche mit spezifischer Wurzel- und Stängellänge ergänzt werden. Im Folgenden diskutieren wir, wie eine koordinierte Allokation zu den wichtigsten biologischen Funktionen den Umfang an Merkmalsexpressionen in Sukzessionsserien begrenzt und damit auch die Reaktionen von Arten auf die Umwelt sowie ihre Effekte auf Ökosystemeigenschaften. Die Berücksichtigung der Merkmalskorrelationen aller Organe kann unser Verständnis von Pflanzenstrategien wesentlich verbessern.