Diaspore traits discriminate good from weak colonisers on high-elevation summits

The richness of plant species in Swiss alpine-nival summits increased during the climate warming of the 20th century. Thirty-seven summits (2797–3418 m a.s.l.) with both old (∼1900–1920) and recent (∼2000) plant inventories were used to test whether biological species traits can explain the observed rates of summit colonisation. Species were classified into two groups: good colonisers (colonising five or more summits) and weak colonisers (fewer than five new summits). We compared species traits related to growth, reproduction and dispersal between these two groups and between the good colonisers and a group of high alpine grassland species. The observed colonisation pattern was subsequently compared with a simulated random colonisation pattern.The distribution of new species on the summits was not random, and 16 species exhibited a colonisation rate higher than expected by chance. Taraxacum alpinum aggr. and Cardamine resedifolia were the best colonisers. Results showed that diaspore traits enhancing long-distance dispersal were more frequent among good colonisers than among weak colonisers. Good colonisers were mostly characterised by pappi or narrow wings on their diaspores. Both groups were able to grow on soils more bare and rocky than species from the alpine grasslands. All other biological traits that we considered were similar among the three alpine species groups. These results are important for improving predictive models of species distribution under climate change.

ZusammenfassungDie Artenzahl der Pflanzenarten auf den schweizerischen alpin-nivalen Gipfeln nahm während der globalen Erwärmung im Laufe des 20. Jahrhunderts zu. Um zu testen, ob biologische Arteneigenschaften die beobachteten Raten der Gipfelbesiedlung erklären können, wurden siebenunddreißig Gipfel genutzt, von denen sowohl alte (∼1900–1920) als auch neuere (∼2000) Pflanzenerfassungen vorhanden waren. Die Arten wurden in zwei Gruppen eingeteilt: gute Besiedler (besiedelten fünf oder mehr Gipfel) und schwache Besiedler (weniger als fünf Gipfel). Wir verglichen die Arteneigenschaften in Bezug auf das Wachstum, die Reproduktion und die Ausbreitung zwischen diesen zwei Gruppen und zwischen guten Besiedlern und einer Gruppe von hochalpinen Grünlandarten. Das beobachtete Besiedlungsmuster wurde anschließend mit einem simulierten, zufälligen Besiedlungsmuster verglichen.Die Verteilung der Arten über die Gipfel war nicht zufällig und 16 Arten zeigten eine Besiedlungsrate, die höher war als aufgrund des Zufalls erwartete werden konnte. Taraxacum alpinum aggr. und Cardamine resedifolia waren die besten Besiedler. Die Ergebnisse zeigten, dass die Eigenschaften der Diasporen, die eine Ausbreitung über weite Entfernungen fördern, bei guten Besiedlern häufiger vorkamen als bei schwachen Besiedlern. Gute Besiedler waren meistens durch einen Pappus oder schmale Säume an ihren Diasporen gekennzeichnet. Beide Gruppen konnten auf nackteren und steinigeren Böden wachsen als Arten der alpinen Grünländer. Alle anderen biologischen Eigenschaften, die wir berücksichtigten, waren bei den drei alpinen Artengruppen ähnlich. Diese Ergebnisse sind für die Verbesserung von Vorhersagemodellen für die Artenverbreitung bei Klimaänderungen wichtig.