Es gibt einen Drei-Wege-Kompromiss bei adaptiven Strategien für Pflanzen, der durch die CSR-Dreieckstheorie (Konkurrent, Stresstolerant, Ruderal) erklärt wird. Das Dreieck stellt verschiedene Merkmalskombinationen dar, die bei unterschiedlichem Konkurrenzniveau, abiotischer Wachstumsbeschränkung (Stress) oder periodischer Biomassezerstörung (Störung) auftreten. Einige Pflanzen könnten bessere Konkurrenten sein, als Störungen zu tolerieren, und haben andere Eigenschaften.

Hodgson und Kollegen aus Großbritannien, Spanien, der Slowakei, Marokko und Mexiko analysierten 19 Pflanzenmerkmale und CSR-Strategien von über 800 einjährigen Pflanzen in Europa. Das fanden die Forscher heraus Der Samenmassenertrag pro Pflanze nahm mit der Pflanzengröße und der Konkurrenzfähigkeit zu und war weitgehend unabhängig von der Samengröße. Zu verstehen, ob Pflanzen ihren Samenertrag in wenige große Samen oder in viele kleine aufteilen, kann Naturschützern helfen, vorherzusagen, welche Arten sich unter verschiedenen Bedingungen etablieren können.

Das CSR-Strategie-Dreieck und die Position der hochkonkurrierenden Engelwurz (Angelica archangelica), die leichten abiotischen Stress verträgt, aber keine Störungen toleriert, und der Heide (Calluna vulgaris), die nicht konkurrenzfähig ist, aber hohe Störungen toleriert. Quellen Robert Flogaus-Faust/WikimediaCommons und Peter O'Connor/Flickr.

Die Forscher verwendeten Daten aus Vegetationserhebungen in England, Tortosa (Spanien) und Saragossa (Spanien), die einen Gradienten von einem kühlen, feuchten („atlantischen“) zu einem „mediterranen“, halbtrockenen Klima darstellten. Neunzehn Pflanzenmerkmale wurden basierend auf geschätzt mehrere Pflanzenmerkmalsdatensätze in Bezug auf Pflanzenkronen, Blätter und Samenmasse für über 868 einjährige Pflanzenarten.

Die Forscher untersuchten den Samenertrag (Samenmasse und Samenzahl) pro Pflanze und den Samenertrag pro m2 anhand früherer Datensätze aus Großbritannien und den USA vorhergesagt werden, wie eine Pflanze wächst (z. B. Pflanzenhöhe, Blattgröße, Kronendachgröße). Sie untersuchten auch, welche Pflanzenarten im Vereinigten Königreich zu- und abnahmen.

Die Wissenschaftler führten eine Hauptkomponentenanalyse zur Untersuchung der CSR-Strategie anhand von vier funktionalen Merkmalen (Trockensubstanzgehalt der Blätter, Blattbreite, Blattmasse pro Knoten und Kronengröße) durch. Konturen wurden hinzugefügt, um die Samenmasse pro Pflanze und den Stickstoffgehalt der Blätter zu visualisieren, um mutmaßliche Positionen der CSR-Strategietypen zu lokalisieren.

Die Hauptkomponentenanalyse (PCA) von 868 einjährigen Pflanzenarten. Die Punkte stellen Pflanzenarten dar, der hervorgehobene Text deutet auf die CSR-Strategie hin (z. B. stellt Ann_S eine Gruppe stresstoleranter Arten dar), die blaue Kontur stellt die Samenmasse pro Pflanze dar, die rote Kontur stellt den Stickstoffgehalt der Blätter dar, während die gelben gepunkteten Linien den Anteil Ruderalarten pro vegetativer Probe. Quelle Hodgsonet al. 2020

Insgesamt gab es bei 8 einjährigen Pflanzenarten eine mehr als 250-, 1000-, 10000- und 886-fache Variation in Blattstruktur, Pflanzengröße, Blattgröße und Samenmasse. Die Reichweite des Lebensraums und sogar die Lebensgeschichte unterschied sich zwischen Spanien und dem Vereinigten Königreich für einige Arten deutlich.

Viele Arten, die zuvor als R-Strategen identifiziert wurden, wurden als Zwischenstrategie eingestuft (z poa annua, Senecio vulgaris) laut PCA. Statistische Analysen identifizierten die Strategie als die wichtigere Determinante der Samengröße als den lokalen Lebensraum.

Eine größere Pflanzen- und Blattgröße korrelierte mit einer größeren Samenmasse und Samenzahl pro Pflanze. Die Samenmasse könnte basierend auf Strategien als R < S < C und basierend auf dem Standort als Mittelengland < Nordostspanien < Nordzentralspanien geordnet werden.

Arten in städtischen Landschaften und mit Ödland und verderben Lebensräumen mit C- und CR-Strategie nahmen in der Häufigkeit zu, was auch dazu neigte, mehr Samen zu produzieren, aber bei gleichem Gewicht. Im Vergleich dazu haben Pflanzen mit „gestressteren“ Strategien auf Weideland (Hochland), Feuchtgebieten und Ackerhabitaten abgenommen.

„Auf der Grundlage von Daten aus unserem Untersuchungsgebiet sagen wir voraus, dass es wahrscheinlich eine Selektion für größere Samen und möglicherweise eine erhöhte Überlebensrate der Sämlinge in Populationen seltener Arten geben wird, die auf kleine, isolierte Habitate beschränkt sind. Im Gegensatz dazu kann die Produktion einer größeren Anzahl kleinerer, weit verbreiteter Samen die Ausbreitung zunehmender Arten erleichtern“, schrieben Hodgson und Kollegen.

Einige prognostizierten Änderungen der Merkmale durch Einjährige als Reaktion auf die sich ändernde Landnutzung im Vereinigten Königreich. Quelle Hodgsonet al. 2020

„[T]rait-basierte Ökologie ist noch weit von dieser Synthese entfernt, aber wir machen bedeutende Fortschritte. Wichtig ist, dass unsere neue regenerative Dimension der merkmalsbasierten Pflanzenökologie bereits wichtige, aber kaum verstandene ökologische Prozesse anspricht, die Etablierung von „Gewinnern“ durch Samen und das damit verbundene Aussterben von „Verlierern“ während Episoden von Vegetationsveränderungen. Wir laden andere ein, das Potenzial der beigefügten Datenbank zu erkunden, die Methodik zu verbessern und die ‚regenerative funktionelle Pflanzenökologie‘ auf die nächste Stufe zu heben.“