Reduced fecundity in large populations of a Mediterranean orchid – Evidence for pollinator limitation

Increased anthropogenic influence is expected to reduce the size of natural populations, which may decrease individual fecundity and long-term survival. However, it is unclear whether populations of a species that occur in a variety of habitats will suffer decreased fecundity similarly. Certain habitats, such as those in agricultural landscapes that used to undergo traditional management, may be altered more than others and therefore individuals within such populations may be more prone to decreased fecundity. This is particularly important to quantify in Mediterranean landscapes, where habitat change is a major threat to biodiversity. We examined the fecundity of 88 populations of the orchid Spiranthes spiralis, across multiple habitats on the Greek island of Lesvos. In each population we recorded both the habitat and geological substrate. At the end of the flowering season, population size was quantified in each population by counting the number of fruiting plants and the percentage fruit set was determined. To test whether seed set was reduced due to pollination limitation we performed a pollen supplementation experiment. Large populations had significantly lower fruit set than small populations, and this effect was most pronounced in olive groves. Pollen supplementation showed that S. spiralis may suffer reduced seed set due to pollen limitation. The results of this study show that larger olive grove populations may be pollinator-limited and there may be two reasons for this: first, olive groves are less favourable sites for honeybees – the major and more efficient pollinators of S. spiralis on Lesvos; second, such populations have been suffering severe management changes in recent years (e.g. chemical treatments, chopping) and are most vulnerable to reductions in reproductive output.

ZusammenfassungEs ist zu erwarten, dass ein zunehmender anthropogener Einfluss die Größe von natürlichen Populationen und so die individuelle Fruchtbarkeit und das langfristige Überleben vermindert. Es ist jedoch unklar, ob die Populationen einer Art, die in verschiedenen Habitaten vorkommen, ebenfalls unter einer verringerten Fruchtbarkeit leiden. Bestimmte Habitate, wie die in landwirtschaftlichen Landschaften, die bisher eine traditionelle Bewirtschaftung erfuhren, könnten mehr als andere verändert werden, und die Individuen in diesen Populationen könnten anfälliger für eine verringerte Fruchtbarkeit sein. Dies zu quantifizieren ist in mediterranen Landschaften besonders wichtig, in denen die Habitatveränderungen eine wichtige Bedrohung für die Biodiversität darstellen. Wir untersuchten die Fruchtbarkeit von 88 Populationen der Orchidee Spiranthes spiralis in vielfältigen Habitaten auf der griechischen Insel Lesbos. In jeder Population erfassten wir sowohl das Habitat als auch die geologischen Substrate. Am Ende der Blühsaison wurde in jeder Population die Populationsgröße quantifiziert, indem die Anzahl der fruchtenden Pflanzen und der Prozentsatz des Fruchtansatzes bestimmt wurden. Um zu testen, ob der Samenansatz aufgrund von Bestäuberlimitierung reduziert war, führten wir ein Pollenergänzungsexperiment durch. Große Populationen hatten einen signifikant geringeren Fruchtansatz als kleinere Populationen, und dieser Effekt war in Olivenhainen besonders stark. Die Pollenergänzungsexperimente zeigten, dass S. spiralis unter einem verringerten Samenansatz aufgrund einer Pollenlimitierung leidet. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen, dass größere Populationen in Olivenhainen durch die Bestäuber begrenzt werden und dass es dafür zwei Gründe geben könnte: Olivenhaine sind wenig geeignete Orte für Honigbienen, den hauptsächlichen und effizientesten Bestäubern von S. spiralis auf Lesbos. Und zweitens haben diese Populationen in den letzten Jahren sehr unter umfangreichen Änderungen in der Bewirtschaftung gelitten (z. B. chemische Behandlungen, Rodungen) und sind deshalb besonders anfällig für Reduzierungen in der Reproduktion.