Genetic diversity affects productivity in early but not late stages of stand development

Recent declines in the genetic diversity of populations have stimulated research on the importance of genetic diversity for the functioning of natural communities. Current studies on this topic are based on the exploration of a limited number of clones and do not allow distinctions to be made between the effects of genetic identity and genetic diversity per se and to evaluate the effects of genetic diversity in genetically diverse communities. Also, most information comes from short-term studies, which are insufficient for evaluating the long-term effects relevant in relatively undisturbed communities of perennial species.We explored the importance of clone diversity vs. clone identity for stand productivity and the changes of the pattern over time. We used 18 clones of a perennial grass, Festuca rubra, to establish a set of communities composed of 1, 6 or 18 clones in two environments and studied the effects of genetic diversity on stand productivity over 3 years.Genetic diversity had a significant effect on stand productivity in the 1st year but not in the 2nd or 3rd year. In most cases, the observed yield was not significantly different from the total expected yield. The biomass of the mixtures never outperformed the biomass of the most productive clone, suggesting that clone identity is an important determinant of total biomass.The results indicate that the effects of genetic diversity on stand productivity may be transient and suggest that the conclusions of short-term studies on diversity effects should be evaluated carefully. They also suggest that individual clones are not complementary and that the properties of the stands are mainly additive results of the properties of the constituent clones.

ZusammenfassungDie derzeitige Abnahme der genetischen Diversität von Populationen hat die Forschung über die Wichtigkeit der genetischen Diversität für die Funktionsfähigkeit von natürlichen Gemeinschaften stimuliert. Aktuelle Studien in diesem Bereich beruhen auf Untersuchungen einer begrenzten Anzahl von Klonen und erlauben keine Unterscheidungen zwischen den Auswirkungen der genetischen Identität und der genetischen Diversität per se und keine Evaluation der Auswirkung von genetischer Diversität in genetisch diversen Gemeinschaften. Auch kommen die meisten Informationen aus kurzfristigen Untersuchungen, die ungeeignet sind, um die langfristigen Auswirkungen zu bewerten, die in relativ ungestörten Gemeinschaften perennierender Arten von Bedeutung sind. Wir untersuchten die Bedeutung der Klondiversität vs. Klonidentität für die Bestandsproduktivität und die Veränderungen der Muster mit der Zeit. Wir nutzten 18 Klone des perennierenden Gras Festuca rubra um in zwei verschiedenen Umwelten Gemeinschaften einzurichten, die aus 1, 6 oder 18 Klonen zusammengesetzt waren, und wir untersuchten die Auswirkungen der genetischen Diversität auf die Bestandsproduktivität über drei Jahre.Die genetische Diversität hatte einen signifikanten Effekt auf die Bestandsproduktivität im ersten, aber nicht im zweiten und dritten Jahr. In den meisten Fällen unterschied sich die beobachtete Ernte nicht signifikant von der insgesamt erwarteten Ernte. Die Biomasse der Mischungen übertraf niemals die Biomasse des produktivsten Klons und lässt vermuten, dass die Klonidentität eine wichtige Determinante der Gesamtbiomasse ist. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Auswirkungen der genetischen Diversität auf die Bestandsproduktivität kurzlebig sein könnten und lassen erkennen, dass die Schlussfolgerungen aus kurzfristigen Untersuchungen zur genetischen Diversität vorsichtig bewertet werden sollten. Sie lassen ebenfalls erkennen, dass die individuellen Klone nicht austauschbar sind und die Eigenschaften der Bestände hauptsächlich additive Ergebnisse aus den Eigenschaften der beteiligten Klone sind.