Climate change and longterm patch dynamics of a perennial herb

Many perennial herbs are patchily distributed across the landscape. How such patch systems change over time is poorly known. What are the rates of patch establishment, extinction and area growth, and to what degree are changes synchronous and exhibiting trends? Can, for example, climate change signals be discerned? These questions are of interest also concerning the long-term population dynamics of the insects utilizing patchy plant resources. All patches of Vincetoxicum hirundinaria, a long-lived, patchily distributed herb, were mapped within a 12 km2 area in SE Sweden. Patch areas were measured in 1977 and then almost yearly from 1990 to 2008.None of the original patches went extinct, but eleven new patches were established during the 32-year study period. However, the new patches combined represented only 0.6% of the total patch area in 2008. Average patch size did not change up to the early 1990s, but thereafter most patches grew slowly and steadily in size. This increase coincided with a climate shift towards longer growing seasons with warmer, sunnier and wetter summers. Larger patches and patches where plants had more flowers per shoot expanded faster.The patch system is presently not in equilibrium and this is probably the result of the new climatic regime. The number of patches increases steadily, most patches increase synchronously in size, and there is a positive feed back of patch size on rate of increase. Still, rates of increase are low, and in a three decade perspective the distribution of plant resources at the landscape scale remains essentially unchanged.

ZusammenfassungViele ausdauernde Kräuter sind fleckenhaft in der Landschaft verteilt. Wie Systeme aus solchen fleckenhaften Beständen sich mit der Zeit verändern, ist kaum bekannt. Wie häufig werden neue Bestände begründet, wie oft brechen sie zusammen, wie schnell nehmen sie an Fläche zu, und in welchem Maße verlaufen diese Änderungen synchron und lassen Trends erkennen? Diese Fragen sind auch relevant in Hinblick auf die langfristige Populationsdynamik von Insekten, die fleckenhaft verteilte Pflanzenbestände nutzen.Alle Bestände von Vincetoxicum hirundinaria, einer langlebigen fleckenhaft verteilten Krautart, wurden in einem 12 km2 großen Gebiet im Südosten Schwedens kartiert. Die Flächen der Bestände wurden 1977 vermessen und danach fast jährlich von 1990 bis 2008.Kein Bestand ging zugrunde, aber elf Bestände entstanden neu in den 32 Beobachtungsjahren. Zusammen genommen repräsentierten die neuen Bestände allerdings nur 0.6% der gesamten Bestandsfläche in 2008. Die durchschnittliche Bestandsfläche veränderte sich nicht bis in die frühen 1990er Jahre, aber danach nahmen die meisten Bestände langsam und beständig an Fläche zu. Diese Zunahme fiel mit einer Veränderung des Klimas hin zu längeren Vegetationsperioden zusammen. Die Sommer wurden wärmer, sonniger und regenreicher. Die großen Bestände, in denen die Pflanzen mehr Blüten je Trieb aufwiesen, expandierten schneller.Das Bestandssystem ist gegenwärtig nicht im Gleichgewicht, und dies ist vermutlich das Resultat der neuen klimatischen Bedingungen. Die Zahl der Bestände nimmt zu, die meisten Bestände nehmen synchron an Fläche zu, und es gibt eine positive Rückwirkung der Bestandesgröße auf die Geschwindigkeit der Flächenzunahme. Dennoch erfolgt die Flächenzunahme langsam, und über drei Dekaden betrachtet, blieb die Verteilung der Pflanzenressourcen weitgehend unverändert.