Intra- und interspezifische Interaktionen in Xerothermrasen zwischen dem dominanten Gras Bromus erectus und der dikotylen Art Linum austriacum

Abstract

Splith, M., Hensen, I., Partzsch, M., Meier, T.: Intra- und interspezifische Interaktionen in Xerothermrasen zwischen dem dominanten Gras Bromus erectus und der dikotylen Art Linum austriacum. - Hercynia N. F. 54/2 (2021): 157 – 179. Innerhalb der Xerothermrasen interagieren Pflanzenarten in vielfältiger Weise. Die Interaktionen können einen positiven (Förderung) oder negativen (Konkurrenz) Effekt auf Individuen gleicher (intraspezifisch) oder verschiedener (interspezifisch) Arten haben. Diese Interaktionen werden durch die vielfältigen Prozesse des Globalen Wandel beeinflusst, was besonders in den Xerothermrasen spürbar wird, wo limitierte Ressourcen eine entscheidende Rolle für das Wachstum der Arten spielen. Vor allem Gräser, wie Bromus erectus, nehmen in ihrer Dominanz zu und scheinen konkurrenzstärker als Dikotyle zu sein. In dieser Studie wurden die intra- und interspezifischen Interaktionen zwischen B. erectus und Linum austriacum, einer dikotylen Art, untersucht. Dafür wurde ein Freiland-Topf-Experiment nach dem „replacement design“ mit verschiedenen Dichtestufen (Mono- und Mischkulturen) durchgeführt und folgende funktionellen Merkmale erhoben: oberirdische Biomasse, Wuchshöhe, Blattfläche, Blatttrockenmasse, SLA, LDMC, von L. austriacum auch Anzahl der Blütenstände, Kapselanzahl, Samenmasse und Samenfläche. Anschließend wurde zu jedem Parameter der „Relative Interaction Index“ (RII) berechnet. Die funktionellen Merkmale und der RII wurden mithilfe von einfaktoriellen ANOVA‘s und Tukey-Post-Hoc-Tests auf signifikante Unterschiede geprüft. Die Entwicklung der vegetativen Merkmale von L. austriacum zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen der Monokultur und den verschiedenen Mischungen, nur die generativen Merkmale Kapselanzahl und Samenfläche waren in der Monokultur signifikant höher und sanken mit steigender Anzahl von B. erectus-Individuen in den Töpfen. Bei B. erectus war nur eine signifikante Zunahme der Biomasse mit abnehmender Anzahl der Grasindividuen im Topf nachweisbar. Die Interaktionen bezüglich der vegetativen Parameter von L. austriacum lagen mehr oder weniger im neutralen Bereich, nur bei der Anzahl der Kapseln wurde ein signifikant negativer Effekt deutlich, wobei der Konkurrenzdruck auf L. austriacum mit zunehmender Grasdichte in den Töpfen anstieg. Bei B. erectus ergab sich ein starker Konkurrenzdruck auf die Biomasse vor allem in der Monokultur, der allerdings in den Mischungen mit abnehmender Grasdichte signifikant geringer wurde. Das zeigt, dass durch verstärkte intraspezifische Konkurrenz eine Selbstlimitierung von B. erectus entstehen kann. Generell ist das Ausmaß der Interaktionen zwischen L. austriacum und B. erectus als relativ gering einzuschätzen. Die Ergebnisse der Studie zeigten jedoch deutlich negative Effekte von B. erectus auf die Fitness von L. austriacum, was längerfristig die Populationsdichte von L. austriacum in den Xerothermrasen negativ beeinflussen kann. Um einen eventuellen Verlust an Phytodiversität durch expandierende Gräser entgegenzuwirken, sollte die traditionelle Beweidung der Xerothermrasen wieder eingeführt bzw. fortgesetzt werden.

Splith, M., Hensen, I., Partzsch, M., Meier, T. (2021): Intra- and interspecific interactions in xerothermic grasslands between the dominant grass Bromus erectus and the dicotyledonous species Linum austriacum. - Hercynia N. F. 54/2: 157 – 179. Within xerothermic grasslands, plant species interact in a variety of ways. The interactions can have a positive (facilitation) or negative (competition) effect on individuals of the same (intraspecific) or different species (interspecific). These interactions are influenced by the multiple processes of ‘Global Change’, which is particularly noticeable in xerothermic grasslands, where limited resources play a crucial role in the growth of species. In particular, grasses, such as Bromus erectus, are increasing in dominance and seem to be more competitive than dicots. In this study, the intra- and interspecific interactions between B. erectus and Linum austriacum, a dicotyledonous species, were investigated. A field-pot-experiment was conducted according to the ‘replacement design’ with different density levels (monocultures and mixtures) and the following functional traits were collected: aboveground biomass, plant height, leaf area, leaf dry mass, SLA, LDMC, of L. austriacum also number of inflorescences, number of capsules, seed mass and seed area. Afterwards, the Relative Interaction Index (RII) was calculated for each parameter. The functional traits and the RII were tested for significant differences using one-way ANOVA's and Tukey post-hoc tests. The development of the vegetative traits of L. austriacum showed no significant differences between the monoculture and the different mixtures, only the generative traits capsule number and seed area were significantly higher in the monoculture and decreased with increasing number of B. erectus individuals in the pots. For B. erectus, only a significant increase in biomass with decreasing number of grass individuals in the pot was detectable. The interactions regarding the vegetative parameters of L. austriacum were more or less in the neutral range, only the number of capsules showed a significant negative effect, whereby the competitive pressure on L. austriacum increased with increasing grass density in the pots. In the case of B. erectus, there was strong competitive pressure on biomass, especially in the monoculture, but this became significantly less in the mixtures with decreasing grass density. This shows that increased intraspecific competition can lead to self-limitation of B. erectus. In general, the extent of interactions between L. austriacum and B. erectus can be considered relatively low. However, the results of the study showed clearly negative effects of B. erectus on the fitness of L. austriacum, which may negatively influence the population density of L. austriacum in the xerothermic grasslands in the longer term. In order to counteract a possible loss of phytodiversity due to expanding grasses, traditional grazing of the xerothermic grasslands should be reintroduced or continued.