Phänotypische Plastizität und Fitness annueller Ackerwildkrautpopulationen von Standorten unterschiedlicher Nutzungsgeschichte

Abstract

Die Auswirkungen unterschiedlicher ackerbaulicher Nutzungsgeschichte auf die Fitness von Arabidopsis thaliana- und Viola arvensis-Populationen wurden untersucht. Die dabei verwendeten Versuchspflanzen wurden aus dem bis zu 50 Jahre alten Diasporenvorrat des Bodens alter, jetzt aus der Nutzung genommener Äcker gewonnen (Herkunftstyp 'Alt'), stammen aus der Samenbank biologisch-dynamisch bewirtschafteter Äcker (Herkunftstyp 'Ext') und aus dem Boden herkömmlich intensiv bewirtschafteter Flächen (Herkunftstyp 'Int'). Die Populationen beider Arten mit der Herkunft von intensiv genutzten Flächen ('Int') hoben sich durch mehrere signifikante Unterschiede im generativen Bereich von den anderen Herkunftstypen ab. Sie wiesen die höchste Anzahl generativer Organe (bei Arabidopsis thaliana => Sprossachsenmasse), den höchsten Biomasseanteil generativer Organe (bei Arabidopsis thaliana => Sprossachsenmasse %), die meisten Samen und ein verringertes Samengewicht auf (Abb. 55 & 56). In Verbindung mit einer signifikant schnelleren Keimung und einer signifikant höheren Keimungsrate lassen sich Rückschlüsse auf weitreichende Veränderungen in der Fitness von Viola arvensis und Arabidopsis thaliana ziehen. Individuen von Standorten mit einer durch intensive Produktionsbedingungen gekennzeichneten Nutzungsgeschichte weisen eine erhöhte Fitness auf, indem sie unter gleichen Bedingungen im Vergleich zu Konkurrenten von Flächen anderer Nutzungsgeschichte anteilig mehr Samen produzieren können, die zudem eine höhere Keimungsrate aufweisen. Offensichtlich gelang es den Arten innerhalb weniger Jahrzehnte, auf eine veränderte landwirtschaftliche Nutzung erfolgreich zu reagieren. Doch verdeutlichen Ergebnisse zu Untersuchungen der phänotypischen Plastizität der Samen von Viola arvensis und zur genetischen Diversität beider Arten, dass durch den starken Selektionsdruck der modernen, intensiven Landbewirtschaftung eine genetische Verarmung festzustellen ist. Es stellt sich die Frage inwiefern diese Verarmung die weitere Entwicklung der untersuchten Arten einschränkt und vor allem das plastische Reaktionsvermögen auf künftige Änderungen ihres Lebensraumes verhindert. In this thesis, the effects of different agricultural land-use on fitness of popula-tions of Arabidopsis thaliana and Viola arvensis were studied. The plants used in the experiments were obtained by germinating plants from soil samples of the up to 50 years old seed bank of old, abandoned fields (Origin: old ), of ecologically managed fields (Origin: ext ), or of ordinary, intensively managed fields (Origin: int ). Populations of both species from intensively managed fields ( int ) differed significantly from the other two origins in several reproductive traits. They were characterised by larger reproductive biomass (measured as shoot mass in Arabidopsis thaliana), higher proportions of reproductive biomass (measured as percentage shoot mass in Arabidopsis thaliana), higher seed numbers and a reduced seed mass (Figs. 57 & 58). Together with a significantly faster germina-tion and a higher germination rate, these differences suggest considerable differences in fitness between populations of Viola arvensis and Arabidopsis thaliana. Individuals from habitats characterised by a history of intensive land use exhibited a higher fitness as compared to individuals from habitats of the other land use types through the production of higher relative seed mass and seeds that in addition showed higher germination rates. Apparently, the study species responded to changing land management within only some decades. However, studies on the phenotypic plasticity of seeds of Viola arvensis and on the genetic diversity of both species indicated that there was a genetic depletion, probably through a high selection pressure of modern, intensive agricultural management. It remains to be investigated whether this reduction in genetic diversity will ham-per the further evolutionary development and lower especially the ability of plastic response on future environmental changes of the study species.