Mycorrhizal colonizations of ferns and lycophytes on the island of La Réunion in relation to nutrient availability

Very little is known about the degree and ecological correlates of mycorrhization of lycophytes and ferns, although mycorrhizae are believed to be crucial for the majority of land plants. We screened the degree of mycorrhizal colonization for all 75 fern species recorded in nine survey plots across a wide range of soil conditions on the island of La Réunion, including five plots on lava flows of different age. Overall, 66% of all samples had mycorrhizae, but ground-dwelling species had significantly higher colonization levels (78%) than epiphytes (58%). Among ground-dwelling species, 98% of the individuals belonged to species with mycorrhizae, which was significantly higher than at the species level. Most samples had glomeromycetes as fungal partners, but septate endophytes were found in 41% of the colonized samples. While we found no significant relationship between the percentage of fern species with mycorrhizae per plot and seven ecological parameters, the percentage of fern individuals with mycorrhizal colonizations per plot significantly increased on shallow soils with high pH values and high base-saturation. This supports the idea that mycorrhizal colonizations confer an ecological advantage to colonized individuals, and that this advantage is more pronounced on nutrient-deficient sites. Our study thus provides evidence for an ecological advantage of mycorrhizae for ferns, but raises the question why, despite this advantage, species level mycorrhization among ferns (68%) is so much lower than the average for land plants (85%).

ZusammenfassungWenig ist über das Ausmaß und die ökologischen Zusammenhänge der Mykorrhizierung bei Bärlappgewächsen und Farnen bekannt, obwohl Mykorrhizen generell zentrale Bedeutung bei der Mehrheit der Landpflanzen beigemessen werden. Wir haben das Ausmaß der Mykorrhizierung für alle 75 Farnarten in neun Untersuhungsflächen über eine weite Spanne von Bodenbedingungen hinweg auf der Insel La Réunion untersucht. Insgesamt wiesen 66% aller Proben Mykorrhizen auf, wobei bodenbewohnende Arten signifikant höhere Befallsraten (78%) als Epiphyten (58%) auswiesen. Bei den bodenbewohnenden Arten war der Anteil von Individuen mit Mykorrhizen (98%) ebenfalls signifikant höher als auf Artenniveau (78%). Die meisten Proben hatten Glomeromyceten als Pilzpartner, aber in 41% der infizierten Proben konnten wir septierte Endophyten nachweisen. Ein Zusammenhang zwischen dem prozentualen Anteil von mykorrhizierten Farnarten und sieben ökologischen Parametern war nicht nachweisbar, der Anteil mykorrhizierter Farnindividuen war jedoch signifikant höher auf flachen Böden mit hohen pH-Werten und hoher Basensättigung. Dies stützt die Vermutung, daß Mykorrhizen den besiedelten Farnen ökologische Vorteile bieten und daß diese Vorteile besonders auf Standorten mit beschränkter Nährstoffverfügbarkeit zum Tragen kommen. Dies führt zu der ungeklärten Frage warum, trotz dieser Vorteile nur 68% der Farnarten Mykorrhizen aufweisen, während dieser Prozentsatz bei Landpflanzen insgesamt 85% beträgt.