Steckbriefe zum Keimverhalten von 240 Pflanzenarten: Teil 2: Zusammenhang zwischen Keimverhalten und verschiedenen Pflanzenmerkmalen

Abstract

Partzsch, M.: Steckbriefe zum Keimverhalten von 240 Pflanzenarten - Teil 2: Zusammenhang zwischen Keimverhalten und verschiedener Pflanzenmerkmale. - Hercynia N. F. 53/2 (2020): 357 – 384. Für 240 Pflanzenarten wurden die prozentuale Keimung und die Keimgeschwindigkeit (Timson-Index) nach sechswöchiger Versuchsdauer im Jahr der Ernte und nochmals nach Überwinterung (natürliche Kältestratifikation) unter kalten (8/4 °C), warmen (20/10 °C) und heißen (32/20 °C) Temperatur-Lichtwechsel-Bedingungen in Klimaschränken getestet. Die große Zahl der untersuchten Arten erlaubte es, Zusammenhänge zwischen dem Keimverhalten und verschiedenen morphologisch-anatomischen, phylogenetischen und ökologischen Pflanzenmerkmalen zu überprüfen. Alle untersuchten Arten zeigten eine ca. 40 % Keimung unter warmen Bedingungen. Eine Temperaturerhöhung führte nicht zu einer Steigerung der Keimung. Unter kalten Bedingungen war die Keimung generell sehr niedrig, allerdings führte hier die Überwinterung zu einer Verdopplung der Keimung. Die Vertreter der Campanulaceae, gefolgt von denen der Asteraceae, der Dipsacaceae und der Scrophulariaceae zeigten die höchsten Keimwerte zwischen 50 – 70 %. Nach Überwinterung keimten die Vertreter nahezu aller Familien besser unter kalten, aber nicht unter warmen und heißen Bedingungen. Nur bei den Vertretern der Apiaceae ergab sich eine signifikante Steigerung der Keimung nach Überwinterung unter allen drei Temperaturbedingungen, was auf eine physiologische bzw. morpho-physiologische Dormanz hinweist. Dies gilt auch für die Ranuculaceae (Baskin & Baskin 1994) und die krautigen Monokotyledonen (Asparagales). Auch die Vertreter der Fabaceae keimten schneller und besser nach Überwinterung (allerdings nicht signifikant). Für diese Familie ist auch eine pysikalische Dormanz bekannt, ähnlich wie für die Lamiaceae und die Boraginaceae. Für die Vertreter der anderen Pflanzenfamilien scheint keine ausgeprägte Dormanz vorzuliegen, allerdings keimten sie nicht vollständig aus, was als „asynchrone Keimung“ beschrieben wird. Hinsichtlich der Habitatpräferenz keimten die Arten der Salzstandorte sowie der Ruderalstandorte am besten. Die Vertreter der Hemikryptophyten, der Geophyten und der Chamaephyten zeigten eine signifikante Temperaturabhängigkeit und keimten am besten unter warmen und heißen Bedingungen. Nur die Therophyten keimten unter allen drei Temperaturbedingungen relativ ähnlich. Dieses Keimverhalten korrespondierte auch mit der Lebensdauer der Arten, wobei die annuellen Arten im Vergleich zu den biennen und perennierenden Arten keine signifikanten Unterschiede bezüglich der Temperaturen zeigten. Der Vergleich zwischen Arten ohne Möglichkeit der vegetativen Reproduktion, die nur zur generativer Reproduktion befähigt sind, mit Arten, die verschiedene Formen von vegetativen Reproduktionsorganen und damit die Möglichkeit zu vegetativen Vermehrung besitzen, ergab keinen eindeutigen Unterschied. Während der Temperatureinfluss bei den Arten ohne Speicherorgane nur signifikant war, waren die Unterschiede bei den Arten der übrigen vegetativen Reproduktionsorganen hoch signifikant. Nur Arten mit Wurzelsprossen oder Zwiebeln zeigten keine signifikanten Unterschiede. Die verschiedenen Strategietypen ähnelten sich sehr in ihrem Keimverhalten, wobei die beste Keimung die S-Strategen aufwiesen. Bei den R- und S-Strategen hatte die Temperatur keinen signifikanten Einfluss auf die Keimung. Trotz des großen Artensets sind nur geringe negative Korrelationen zwischen der prozentualen Keimung und dem Diasporengewicht (nicht für die Diasporengröße) unter warmen Temperaturen gefunden worden. Die Untersuchungen an 240 Pflanzenarten haben gezeigt, dass die Keimung ein sehr variabler Prozess ist, der zum einen mit verschiedenen morphologisch-anatomischen, phylogenetischen und ökologischen Pflanzenmerkmalen zusammenhängt und darüber hinaus von verschiedenen Umweltbedingungen beeinflusst wird.

Partzsch, M.: Characteristics of germination biology of 240 plant species - Part 2: Relationship between germination behavior and different plant traits. - Hercynia N. F. 53/2 (2020): 357 – 384. Germination percentage and germination velocity were investigated on 240 plant species at cold (8/4 °C), warm (20/10 °C) and hot (32/20 °C) temperature-light changing conditions in climate cambers over six weeks. One part of the diaspores was tested in the year of harvest and the other part after hibernation. The big data set allowed investigating the relationship between germination behavior and several morphological-anatomical, phylogenetical and ecological plant traits. All species showed a mean germination of 40 % under warm condition, which did not increased on hot conditions. Germination under cold conditions war generally low, but increased after hibernation. The species of the family Campanulaceae showed best germination, followed by species of Asteraceae, Dipsacaceae, and Scrophulariaceae with highest values between 50 – 70 %. After hibernation the species of all families germinated better under cold but not under warm and hot conditions. For the Apiaceen a significant increase of germination was found under all three temperature-light conditions after hibernation, which reflects a physiological and morpho-physiological dormancy, respectively. These were also relevant for the Ranuculaceae and the species of Asparagales. The species of Fabaceae germinated faster and better after hibernation, but the results were not significant. For this family a physical dormancy is known, similar like for the Lamiaceae and the Boraginaceae. The species of the other families did not show dormancy, but they did not germinate completely, which is called as asynchronical germination. In connection to the habitat preference the species of salt locations and ruderal locations showed best germination. Germination of the hemicryptyphytes, geophytes and chamaephytes was significantly depending on temperature, with best values under warm and hot conditions. The therophytes germinated similar under all three temperature conditions. This germination behavior strongly corresponds with the life duration of the species, where the annual species showed not significant differences in comparing with the biennial and the perennial species. The comparison of the species without organs for vegetative reproduction, which are just able for generative reproduction, with the species with different organs for vegetative reproduction, did not show clear differences. The effect of temperature of the species without organs for vegetative reproduction was only significant; the differences of the species with vegetative reproduction were highly significant. Only species with rootstock and onions showed no significant differences. The species with the different strategy types germinated very similar, but best results showed the species with S-strategy. Temperature had no significant effect on the germination of species with R- and S-strategy. Despite the big data set, there were found only low negative correlations between the germination percentage and the diaspore weight (but not of diaspore size), but only under warm conditions. The present study shows that germination is a very variable process which is in connection with several morphological-anatomical, phylogenetical and ecological plant traits. Over all it is strongly affected by the environmental conditions.