Geographic variation in the response to drought in nine grassland species

Summer precipitation is expected to decrease in Europe due to climate change, which in turn will increase the risk for plants to suffer from drought. To maintain ecosystem functions in grasslands under the conditions of climate change, drought adapted varieties of plant species may be needed. With our experiment, we bridge the gap between single species experiments and field experiments with whole plant communities under proposed scenarios of climate change. In a greenhouse experiment, we investigated the drought response of nine common grassland species which are normally utilized for restoration of mesic grasslands. We chose five European provenances of each species to test for a consistent, provenance-specific drought response. Plants of all nine species were negatively affected by drought with respect to their biomass production, and consistently allocated less resources to roots than control plants. On the other hand, reproductive allocation increased under drought conditions in some species whereas no response to drought could be detected in specific leaf area. In contrast to our expectation, we found little evidence for intraspecific variation in response to simulated drought. However, we found a clear correlation between responsiveness in root allocation, and climatic conditions at the provenance's origin. This pattern became evident only when all species were analysed together, highlighting the advantage of multi-species experiments.

ZusammenfassungIn Zukunft wird sich das Risiko erhöhen, dass Pflanzen in Europa unter Trockenstress leiden, denn durch den Klimawandel sind geringere Sommerniederschläge zu erwarten. Um die Ökosystemfunktionen im Grasland aufrecht zu erhalten, werden Pflanzenherkünfte benötigt, die an die Trockenheit angepasst sind. Mit unserem Experiment füllen wir die Lücke im Wissen um mögliche Auswirkungen des Klimawandels, die sich hier zwischen Feldexperimenten und Experimenten mit einzelnen Arten auftut. Hierzu haben wir in einem Gewächshausexperiment neun mesophile Graslandarten, die häufig für die Renaturierung von Grünland verwendet werden, Trockenstress ausgesetzt. Um zu sehen, ob es eine konsistente herkunftsspezifische Reaktion über alle Arten hinweg gibt, untersuchten wir von jeder Pflanzenart Individuen aus denselben fünf europäischen Herkünften. Im Vergleich zu normal bewässerten Kontrollpflanzen produzierten Pflanzen im Trockenstress weniger Gesamtbiomasse und verlagerten weniger Ressourcen in ihre Wurzeln. Andererseits erhöhte sich in einigen Arten die reproduktive Allokation unter Trockenheit, während die spezifische Blattfläche nicht auf Trockenstress reagierte. Im Gegensatz zu unserer Erwartung fanden wir kaum Hinweise auf eine intraspezifische Differenzierung in der Reaktion auf Trockenstress. Allerdings fanden wir einen Zusammenhang zwischen der Reaktion in der Wurzelallokation und der Herkunftsregion, wenn alle Arten gemeinsam analysiert wurden, was die Bedeutung von Experimenten mit mehreren Pflanzenarten betont.