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Charlotte Møller

• In our rapidly changing world, land use has been recognized as having one of the strongest impacts on species and genetic diversity. The present state of temperate forests in Europe is a product of decisions made by former and current management and policy actions, rather than natural factors. Alterations of crown projection areas, structural complexity of the forest stand caused by thinning and cuttings, and changes in tree species composition caused by regeneration or plantings not only affect forest interior buffering against warming, but also the understorey light environment and nutrient availability. Ultimately, current silvicultural management practices have deep impact on the forest ecosystems, microenvironmental changes and forest floor understorey herbs. In response to environmental changes, plants rely on genetically heritable phenotypic variation, an important level of variation in the population, as it is prerequisite for adaptation. However, until now most studies on plant adaptation to land use focus on grassland management. Yet, studies on the adaptation of forest understorey herbs to forest management have been absent so far. This is important because understanding adaptation of understorey herbs is crucial for biodiversity conservation, forest restoration, and climate change mitigation. Studying current adaptation of understorey herbs to forest management yields insights into the evolutionary consequences of management practices, which could be employed to improve sustainable use of forest habitat. In sum, my conducted experiments complement each other well and managed to fill in research gaps on the topic of genetically heritable phenotypic variation in understorey herbs and how it is affected by forest management and related microenvironmental variables. I showed that forest management has direct evolutionary consequences on the genetic basis of understorey herbs, but also indirectly through the microenvironment. Furthermore, I revealed that local adaptation and phenotypic plasticity of understorey herbs to forest structural attributes act along continuous gradients. And lastly, I highlighted the important role of intra-individual variation by revealing plastic responses to drought and shading, urging researchers to not ignore this important level of trait variation. Ultimately, understorey herbs in temperate forests employ phenotypic plasticity as a flexible strategy to adapt to varying environmental conditions. By adjusting their leaf characteristics, reproductive investment, and phenology, they can optimize their fitness and survival in response to changes in light availability, resource availability, and seasonal cues. The anthropogenic impact on temperate forests and understorey herbs will continue and likely increase in the future. This should urge foresters to adapt their silvicultural management decisions towards the long-term preservation of genetic diversity and, through this, the evolvability and adaptability of forest understorey herbs and associated organisms. Based on the results shown in my dissertation, variation in forest management regimes and types could be beneficial for promoting genetic diversity within several species of forest understorey herbs. Lastly, in the face of future climatic changes, the mechanisms by which plants can cope with increasing stressful environmental conditions might very well rely heavily on intra-individual variation, providing the necessary rapid plastic adjustment to changing microclimatic conditions within populations and thus increase climate change resilience.
• In unserer sich rapide verändernden Welt ist die Landnutzung als einer der stärksten Einflüsse auf Arten- und genetische Vielfalt anerkannt. Der gegenwärtige Zustand der gemäßigten Wälder in Europa ist das Ergebnis von Entscheidungen früherer und aktueller Bewirtschaftung und politischer Maßnahmen, und nicht natürlicher Faktoren. Veränderungen in der Kronendichte und strukturellen Komplexität des Waldbestandes durch Auflichtung und Holzeinschlag sowie Veränderungen der Baumarten-zusammensetzung durch Naturverjüngung oder Pflanzungen beeinflussen nicht nur das Waldinnenraumklima, sondern auch die Lichtverhältnisse und Nährstoffverfügbarkeit im Unterwuchs. Die derzeitigen forstwirtschaftlichen Praktiken haben somit eine tiefgreifende Auswirkung auf die Waldökosysteme, die unmittelbare Umwelt und den Bodenbewuchs. Als Reaktion auf Umweltveränderungen sind Pflanzen auf genetisch vererbbare phänotypische Variation angewiesen, die eine wichtige Ebene der Variation in der Population darstellt und eine Voraussetzung für Anpassungsfähigkeit ist. Bisher konzentrieren sich die meisten Studien zur Anpassung von Pflanzen an die Landnutzung auf Grünlandbewirtschaftung, während Studien zur Anpassung von Pflanzen der Krautschicht an die Waldbewirtschaftung fehlen. Diese sind jedoch wichtig, da das Verständnis der Anpassungsfähigkeit der Krautschicht im Wald für den Erhalt der Biodiversität, die ökologische Verbesserung der Waldstruktur der Wälder und die Minderung des Klimawandels von entscheidender Bedeutung ist. Die Untersuchung der aktuellen Anpassung von Pflanzen der Krautschicht an die Waldbewirtschaftung liefert Erkenntnisse über die evolutionären Folgen der Bewirtschaftungspraktiken, die zur Verbesserung der nachhaltigen Nutzung von Wäldern genutzt werden könnten. Um die Anpassungsfähigkeit der Krautschicht an die Waldbewirtschaftung zu verstehen, habe ich in einer Reihe von Experimenten Populationen fünf verschiedener Arten der Krautschicht untersucht. Genauer gesagt habe ich die genetische Differenzierung der Populationen untersucht und ob phänotypische Merkmalsvariationen mit der Waldstruktur und Umweltvariablen korrelieren, Außerdem habe ich untersucht ob die Waldstruktur einen direkten Einfluss auf genetisch bedingte phänotypische Variation hat oder indirekte Effekte über die unmittelbare Umgebung vermittelt (Kapitel 1). Darüber hinaus habe ich die lokale Anpassung der Unterwuchskräuter Anemone nemorosa und Milium effusum an die Waldbewirtschaftung und die waldbaulichen Merkmale untersucht und die Begrenzungen der Ausbreitung im Vergleich zur Ansiedlung getestet (Kapitel 2). Schließlich habe ich mich mit dem neu aufgekommenen ökologischen Thema der intra-individuellen Variation beschäftigt und dabei die Waldpflanze Galium odoratum als Untersuchungsart verwendet. Ich habe die Merkmalsvariation in verschiedenen verwandtschaftlichen Ebenen verglichen, die genetische Grundlage der intra-individuellen Merkmalsvariation sowie die Auswirkungen von Waldbewirtschaftung und damit einhergehenden Umfeldveränderungen untersucht und die Effekte von experimentell induzierter Trockenheit und früher Schattierung auf plastische Reaktionen und Merkmalsmittelwerte untersucht.