Inbreeding and soil conditions affect dispersal and components of performance of two plant species in fragmented landscapes

SummaryDuring habitat fragmentation, plant populations become smaller and more isolated from each other, resulting in increasing inbreeding rates within populations. Furthermore, fragmentation is often accompanied by a progressive deterioration of soil conditions. Overall, high inbreeding rates and poor soil conditions decrease plant performance and so increase the probability of extinction of fragmented plant populations. The goal of this study was to investigate the effects of inbreeding and soil acidification on seed and offspring traits of Succisa pratensis and Hypochaeris radicata, two plant species differing in mating system, lifespan and dispersal ability. For each species, plants from four populations of different sizes were hand-pollinated. The selfed and outcrossed progeny were grown at two soil pH levels. Overall, results showed that the dispersal potential of H. radicata was reduced by selfing, indicating that dispersal capacity is not independent from the genetic erosion process. Variation among seed families and its interactions with pollination treatments indicate that dispersal capacity may have a genetic basis. The performance of both species decreased sharply as soil conditions became more acidic, but inbreeding did not aggravate the process. These results suggest that S. pratensis and H. radicata populations may decline in the long term; however, family level variation suggests a potential for adaptation to new conditions.

ZusammenfassungHabitatfragmentierung resultiert in kleinen, voneinander isolierten Populationen, die ein höheres Maß an Inzucht aufweisen können. Desweiteren findet neben der Fragmentierung oft eine Verschlechterung der Bodenverhältnisse statt. Im Allgemeinen wird angenommen, dass hohe Inzuchtraten und verschlechterte Bodenverhältnisse die Vitalität von Pflanzen reduzieren und damit das Aussterben der fragmentierten Pflanzenpopulationen fördert. Das Ziel unser Forschung war es, die Effekte von Inzucht und Bodenversauerung an Sameneigenschaften und Eigenschaften der Nachkommenschaft von Succisa pratensis und Hypochaeris radicata zu untersuchen. Beide Pflanzenarten underscheiden sich in ihren Fortpflanzungsstrategien, der Langlebigkeit und der Samenausbreitung. Wir führten Handbestäubungen an Pflanzen von vier Populationen unterschiedlicher Populationsgrössen durch. Die Nachkommenschaft der fremd- und selbstbestäubten Pflanzen wurde in Böden mit unterschiedlichem pH aufgezogen. Die Resultate zeigen, dass das Ausbreitungsvermögen von H. radicata nach Selbstbestäubung reduziert wurde, was darauf hinweist, dass Samenverbreitung nicht unabhängig vom Prozess der genetischen Erosion ist. Variationen zwischen Pflanzenfamilien und Wechselwirkungen zwischen Familien und Bestäubungsbehandlung deuten darauf, dass die Variation im Samenausbreitungsvermögen einen genetischen Ursprung hat. Die Vitalität der Pflanzen beider Arten wurde stark reduziert, wenn die Bodenverhältnisse saurer waren, obwohl Inzucht diesen Prozess nicht verschlechterte. Diese Resultate deuten darauf hin, dass beide Arten in Zukunft zurückgehen werden. Die Variation auf dem Familienniveau dagegen zeigt die Anwesenheit eines Vermögens sich an neue Umweltverhältnisse anzupassen.