Populationsbiologische und genetische Konsequenzen von Habitatfragmentierung bei Pflanzen - wissenschaftliche Grundlagen für die Naturschutzpraxis

Population-biological and genetic consequences of habitat fragmentation for plants - scientific background for nature conservation practice

  • Neben dem Habitatverlust gelten populationsbiologische und genetische Konsequenzen der Habitatfragmentierung seit den 1990er Jahren als wesentliche Ursache der Gefährdung von Pflanzen und stehen damit nun auch im Fokus des botanischen Artenschutzes. Der vorliegende Beitrag gibt anhand von Beispielen einen Überblick über den Stand der Forschung in diesem Bereich und versucht abzuschätzen, welche Bedeutung Habitatfragmentierung und die dadurch entstehenden kleinen, isolierten Populationen auf heimische Pflanzenarten haben können. Als wesentliche und offenbar sehr weit verbreitete negative Effekte werden Gendrift, Inzuchtdepression, Zufallsereignisse, Bestäuberlimitierung und Randeffekte identifiziert. Zusammen mit verringerter Habitatqualität durch Eutrophierung, Entwässerung oder Nutzungsänderung und sich gegenseitig verstärkend wirken sie zumeist negativ auf die Fitness der Individuen und Populationen und erhöhen so deren Aussterberisiko. Dieser negative Effekt kleiner Populationen auf die Fitness des Individuums wird - unabhängig von der Ursache, die sich häufig nur durch wissenschaftliche Experimente ermitteln lässt - als Allee-Effekt bezeichnet. Eine durch einen Biotopverbund geförderte Metapopulationsdynamik kann das dauerhafte Aussterben von Pflanzenpopulationen verhindern und mindert die negativen genetischen Effekte der Habitatsfragmentierung über einen erhöhten Genfluss durch Pollen und Samen. Die bisherigen wissenschaftlichen Studien in Mitteleuropa beruhen allerdings in überproportionaler Weise auf bestimmten Pflanzenfamilien (Gentianaceae, Primulaceae), Habitaten (Trocken- und Magerrasen, Wirtschaftsgrünland), insekten- und obligat fremdbestäubten sowie weitgehend auf sexuelle Fortpflanzung angewiesenen Arten. Dagegen liegen etwa über Grasartige, Ruderal- und Segetalpflanzen, Neophyten, wind- und selbstbestäubende Arten und solche, die sich weitgehend vegetativ oder über apomiktisch gebildete Samen fortpflanzen, nur wenige Erkenntnisse vor. Gerade diese und Pflanzenarten mit hohem Ausbreitungspotenzial müssen aber nach derzeitigem Wissensstand als weniger sensitiv gegenüber Habitatfragmentierung eingestuft werden. Auf diesen Befunden aufbauend werden für die Naturschutzpraxis Biotoptypen hinsichtlich ihrer Sensitivität gegenüber Habitatfragmentierung klassifiziert und biologisch-ökologische Merkmale von sensitiven und weniger sensitiven Arten gegenübergestellt. Schließlich werden allgemeine Konsequenzen für die Naturschutzpraxis (Zielarten und Zielbiotope von Biotopverbundsystemen, Mindestgröße sowie genetische Rettung von Populationen, Wiederausbringung aus Erhaltungskulturen) präsentiert.
  • Besides habitat loss, population-biological and genetic consequences of habitat fragmentation are thought to be a major threat to species since the 1990’s and thus are now in the focus of plant species conservation. Using examples, this article gives an overview on the state of the art. It aims to evaluate the relevance habitat fragmentation and the resulting small size and isolation of populations may have for Central European plant populations. Genetic drift, inbreeding depression, stochasticity, pollinator limitation and edge effects are identified as important and very widespread negative effects. Together with changed habitat quality due to eutrophication, drainage or altered land use they negatively affect the fitness of individuals and populations, resulting in an increased risk of extinction. This negative effect of small populations on the fitness of individuals is called the Allee-effect, irrespective of the underlying causes, which can only be identified by scientific experiments. Metapopulation dynamics that are supported by a habitat network may prevent a permanent extinction of plant populations and minimize the negative genetic effects of habitat fragmentation by increasing gene flow via pollen and seeds. However, existing studies from Central Europe mainly concentrated on certain plant families ('Gentianaceae, Primulaceae), habitats (species-rich grasslands), insect-pollinated and outcrossing species, and species mainly relying on sexual reproduction. On the other hand, few insights exist about grasses, ruderal plants and weeds, non-indigenous, wind- and self-pollinated species, and species mainly- reproducing vegetatively or via apomictic seeds. However, according to the present state of knowledge especially these plant species, and those with a high dispersal potential, have to be considered as less sensitive to habitat fragmentation. Based on these findings, habitat types are classified with regard to their sensitivity to fragmentation, and ecological characters and species traits of sensitive and less sensitive species are compared. Finally, general consequences for conservation practice are presented with regard to target species and habitats for the formation of habitat networks, minimum viable population sizes, genetic rescue of populations, and deploying plants from ex-situ conservation to natural habitats.

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Metadaten
Author:Thilo Heinken
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-449718
Parent Title (German):Tuexenia : Mitteilungen der Floristisch-Soziologischen Arbeitsgemeinschaft
Publisher:Floristisch-Soziologische Arbeitsgemeinschaft
Place of publication:Göttingen
Document Type:Article
Language:German
Year of first Publication:2009
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Release Date:2018/01/05
Tag:Allee-effect; extinction risk; genetic drift; inbreeding; metapopulation concept; pollinator limitation; species traits; target species
Volume:29
First Page:305
Last Page:329
HeBIS-PPN:426221737
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 58 Pflanzen (Botanik) / 580 Pflanzen (Botanik)
Sammlungen:Sammlung Biologie / Sondersammelgebiets-Volltexte
Zeitschriften / Jahresberichte:Tuexenia : Mitteilungen der Floristisch-Soziologischen Arbeitsgemeinschaft / Tuexenia : Mitteilungen der Floristisch-Soziologischen Arbeitsgemeinschaft, Band 29 (2009)
Journal:urn:nbn:de:hebis:30:3-305113
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht