Intraspecific habitat adaptation: How the germinability of herbaceous plant seeds change due to environmental conditions in West African savannas

Adaptation intraspécifique à l'habitat: Comment la capacité de germination des graines des plantes herbacées change-t-elle en function des conditions environnementales dans les savanes Ouest Africaines

Intraspezifische Habitatanpassung: Wie sich die Keimfähigkeit von Samen krautiger Pflanzen durch Umweltbedingungen in der westafrikanischen Savanne verändert

  • Knowledge about the herbaceous layer in relation to environmental factors in West African savannas is still scarce. Early life-cycle events like germination of the herbaceous species are of special interest, as these stages can play critical roles in establishing of the plants and determine population and community dynamics. We aim to assess intraspecific differences in the germinability of herbaceous savanna species with respect to environmental conditions to reveal adaptations in this early life cycle stage. The study was conducted in the Sudanian savanna of Burkina Faso in West Africa. We collected seeds of two annual herbs (Chamaecrista mimosoides, Spermacoce stachydea) along a climatic gradient from different habitats and land use types and conducted germination experiments under equal conditions in climate chambers. For both species several environmental factors showed a significant impact on the germination rates. While higher precipitation caused an increase in the germination rate only for S. stachydea, habitat conditions had a significant influence for both species. Intermediate habitats with balanced soil moisture caused an enhancement of the germination success. Moreover shrub cover had a positive effect on the germinability of C. mimosoides, whereas the germinability of S. stachydea decreased due to an increasing herbaceous cover. The study showed that certain environmental factors are able to modify the intraspecific variability of the germinability trait, which might affect the establishment of the species populations.
  • Les connaissances sur la strate herbacée en relation avec les facteurs environnementaux dans les savanes Ouest africaines sont encore rares. Les événements précoces du cycle biologique, comme la germination des espèces herbacées, présentent un intérêt particulier, car ces stades peuvent jouer un rôle crucial dans l'établissement des plantes et être déterminant dans la dynamique des populations et des communautés. Notre objectif est d'évaluer les différences intraspécifiques dans la capacité de germination des espèces herbacées de savane selon les conditions environnementales afin de révéler les adaptations à ce stade précoce du cycle biologique. L'étude a été menée dans la savane soudanienne du Burkina Faso en Afrique de l'Ouest. Nous avons collecté des graines de deux espèces herbacées annuelles (Chamaecrista mimosoides, Spermacoce stachydea) le long d'un gradient climatique en fonction de différents types d’habitats et d'utilisation du terres. Nous avons ensuite mené des expériences de germination dans des conditions identiques à celles des savanes en utilisant des chambres climatiques. Pour les deux espèces, plusieurs facteurs environnementaux ont eu un impact significatif sur les taux de germination. Alors que les fortes précipitations n'ont provoqué une augmentation du taux de germination que pour S. stachydea, les conditions d'habitat quant à eux, ont eu une influence significative sur les deux espèces. Les habitats intermédiaires avec une humidité du sol équilibrée ont permis d'améliorer le succès de la germination. De plus, le taux de recouvrement des arbustes a eu un effet positif sur la germination de C. mimosoides, tandis que la capacité de germination de S. stachydea diminue avec l’augmentation du taux de recouvrement des herbacées. L'étude a montré que certains facteurs environnementaux sont capables de modifier la variabilité intraspécifique du trait de germination, ce qui pourrait affecter l'établissement de la population des espèces.
  • Der Wissensstand zur Krautschicht westafrikanischer Savannen im Zusammenhang mit verschiedenen Umweltfaktoren ist relativ lückenhaft. Von besonderem Interesse sind frühe Lebenszyklusereignisse, wie die Keimung der krautigen Arten, da diese Phasen eine entscheidende Rolle bei der Etablierung der Pflanzen spielen und die Dynamik von Population und Gemeinschaft bestimmen können. Ziel unserer Studie ist es intraspezifische Unterschiede in der Keimfähigkeit von krautigen Savannenarten in Bezug auf die Umweltbedingungen zu untersuchen, um ökologische Anpassungen in diesem frühen Lebenszyklusstadium zu erkennen. Die Studie wurde in der Sudanzone von Burkina Faso in Westafrika durchgeführt. Wir sammelten Samen von zwei einjährigen krautigen Arten (Chamaecrista mimosoides, Spermacoce stachydea) entlang eines Klimagradienten in verschiedenen Habitaten und Landnutzungstypen und führten damit Keimungsversuche unter gleichen Bedingungen in Klimakammern durch. Für beide Arten zeigten sich signifikante Einflüsse mehrerer Umweltfaktoren auf die Keimungsraten. Während höhere Niederschläge nur bei S. stachydea zu einer Erhöhung der Keimungsrate führte, hatten die Habitatbedingungen einen signifikanten Einfluss auf den Keimungserfolg bei beiden Arten. Intermediäre Habitat mit einer ausgewogenen Bodenfeuchte führten zu einem höheren Keimungserfolg. Darüber hinaus wirkte sich eine höhere Strauchbedeckung positiv auf die Keimungsfähigkeit von C. mimosoides aus, während die Keimungsfähigkeit von S. stachydea durch eine zunehmende krautige Bedeckung abnahm. Die Studie zeigte, dass bestimmte Umweltfaktoren in der Lage sind, die intraspezifische Merkmalsvariabilität der Keimungsfähigkeit von Arten zu verändern, was die Etablierung in Populationen beeinflussen kann.

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Metadaten
Author:Susanna E. Schmidt-Groh, Markus Bernhardt-Römermann, Adjima Thiombiano, Karen Hahn
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-525638
ISSN:1868-3606
Parent Title (German):Flora et Vegetatio Sudano-Sambesica
Publisher:Institute of Ecology, Evolution & Diversity Chair of Ecology and Geobotany
Place of publication:Frankfurt am Main
Document Type:Article
Language:English
Year of Completion:2019
Year of first Publication:2019
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Release Date:2019/12/19
Tag:Keimfähigkeit; Klimagradient; Savanne; Westafrika; annuelle Arten; intraspezifische Merkalsvariabilität; krautige Schicht
West Africa; annual species; climatic gradient; germinability; herbaceous layer; intraspecific trait variability; savanna
Afrique de l'Ouest; capacité de germination; espèces annuelles; gradient climatique; savane; strate herbacée; variabilité intraspécifiques des traits
Volume:22
Page Number:7
First Page:36
Last Page:42
HeBIS-PPN:458137960
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 58 Pflanzen (Botanik) / 580 Pflanzen (Botanik)
Sammlungen:Universitätspublikationen
Sammlung Biologie / Sondersammelgebiets-Volltexte
Afrika südlich der Sahara
Zeitschriften / Jahresberichte:Flora et Vegetatio Sudano-Sambesica / Flora et Vegetatio Sudano-Sambesica : Volume 22 - 2019
Journal:urn:nbn:de:hebis:30:3-520067