Modelling the effects of genetics and habitat on the demography of a grassland herb

There is growing evidence that genetic and ecological factors interact in determining population persistence. The demographic effects of inbreeding depression can largely depend on the ecological milieu. We used demographic data of the perennial herb Succisa pratensis from six populations in grazed and ungrazed sites with different soil moisture. We built an individual-based model assessing the demographic consequences of inbreeding depression in populations with different management and habitat. Today this plant has to cope with severe landscape fragmentation, deteriorating habitat conditions in terms of decreasing grazing intensity, and the effects of inbreeding depression. For each population we performed simulations testing two inbreeding depression hypotheses (partial dominance and overdominance) and three epistatic functions among loci. The results indicated stronger inbreeding depression effects for populations in unfavourable sites without grazing or in xeric habitats compared to populations in favourable mesic sites with grazing. Overall, we found stronger effects with overdominance, a result that emphasizes the importance of understanding the genetic mechanisms of inbreeding depression. Hence, management practices can interact with the genetic consequences of inbreeding depression in population dynamics, which may have important implications for plant population ecology and evolutionary dynamics of inbreeding depression.

ZusammenfassungEs gibt zunehmend Hinweise darauf, dass genetische und ökologische Faktoren bei der Bestimmung der Persistenz von Populationen zusammenwirken. Die demographischen Effekte von Inzuchtdepressionen hängen in großem Ausmaß von der ökologischen Umwelt ab. Wir nutzten die demographischen Daten des perennierenden Krautes Succisa pratensis aus sechs Populationen, die entweder beweidet oder unbeweidet waren und unterschiedliche Bodenfeuchten zeigten. Wir erstellten ein individuenbasiertes Modell um die demographischen Konsequenzen der Inzuchtdepression in verschiedenen Populationen bei verschiedenen Bewirtschaftungen und Habitaten abzuschätzen. Heute muss diese Pflanze mit ernster Landschaftsfragmentierung, sich verschlechternden Habitatbedingungen in Form von abnehmender Beweidungsintensität und den Auswirkungen der Inzuchtdepression zurechtkommen. Für jede Population führten wir Simulationen durch, um zwei Inzuchtdepressions-Hypothesen (teilweise und Überdominanz) und drei epistatische Funktionen über die Loci zu testen. Die Ergebnisse wiesen auf stärkere Auswirkungen der Inzuchtdepression bei Populationen in ungünstigen Habitaten ohne Beweidung oder in xerischen Habitaten im Vergleich zu Populationen in den bevorzugten mesischen Habitaten mit Beweidung hin. Insgesamt fanden wir stärkere Effekte bei Überdominanz, ein Ergebnis, dass die Wichtigkeit betont, die genetischen Mechanismen der Inzuchtdepression zu verstehen. Die Bewirtschaftungsweise kann also mit den genetischen Konsequenzen der Inzuchtdepression in der Populationsdynamik interagieren. Dies kann wichtige Implikationen für die Pflanzenpopulationsökologie und die evolutionäre Dynamik der Inzuchtdepression haben.