Population structure effect on reproduction of a rare plant: beyond population size effect

摘要

Several studies have evaluated the effect of population size on plant reproductive output, but there are few studies concerning the effect of other population structure variables on plant reproduction. In this study, we went beyond population size effect and we tested the effect of some population spatial variables such as plant density, plant aggregation, population structure, and population identity on plant reproductive success and fitness in large populations (>1000 individuals) of Centaurea hyssopifolia Vahl., an endemic species of central Spain. We analysed the reproductive output (capitula, flowers, and seeds) and another two components of plant fitness (seed mass and germinability) in 350 individuals from seven populations in 2002 and 2003. All populations were similar in size but differed in other population spatial characteristics (density, plant aggregation pattern, population plant size structure). We used Morisita's aggregation index to characterize the level of plant aggregation within populations. Population plant size structure variable determined the proportion of different sized plants in a population. We used generalized linear mixed models to model the contribution of these population spatial variables to several reproductive parameters. Our results showed that whereas the aggregation index exerted a positive control on plant seed set, plant density had a negative effect, and plant population size structure did not significantly influence any response variable. Density only exerted a negative effect on seed set. On the contrary, plant aggregation had a positive effect. Seed mass was also larger in more aggregated populations, although no differences in seed germinability were observed. We detected the effect of population attributes on reproduction in terms of seed set, but we did not detect any effect on other overall reproductive variables measured at plant level. To sum up, our results showed that if population fragments were large enough, spatial population attributes became crucial factors for plant reproductive output and fitness. These easily measurable population variables may improve the conservation management of rare plant species.Plusieurs études ont évalué l'effet de la dimension des populations sur le rendement reproductif des plantes, mais peu d'études concernent l'effet des autres variables de la structure des populations sur la reproduction des plantes. Dans cette étude, les auteurs vont au-delà de l'effet de la dimension des populations. Ils évaluent les effets de certaines variables spatiales des populations, telles que la densité des plantes, l'agrégation des plantes, la structure de la population et l'identité de la population sur le succès reproductif des plantes et l'adaptation, dans de grandes populations (>1000 individus) du Centaurea hyssopifolia Vahl., une espèce endémique du centre de l'Espagne. Ils ont analysé le rendement reproductif (capitules, fleurs et graines) et deux autres composantes de l'adaptation (dimension des graines et pouvoir germinatif), chez 350 individus provenant de sept populations, en 2002 et 2003. Toutes les populations étaient semblables en dimension, mais différaient quant à d'autres caractéristiques spatiales de la population (densité, patron d'agrégation des plantes, structure de la dimension des plantes dans la population). Les auteurs ont utilisé l'index d'agrégation de Morisita, pour caractériser le degré d'agrégation des plantes au sein des populations. La variable de la structure de la dimension des plantes de la population détermine la proportion des différentes dimensions de plantes dans la population. On a utilisé les modèles linéaires mixtes généralisés pour modéliser la contribution de ces variables spatiales des populations à plusieurs paramètres reproductifs. Les résultats montrent que si l'index d'agrégation exerce un contrôle positif sur la mise à graine des plantes, la densité des plantes a un effet négatif, et la structure de la dimension des plantes de la population n'influence significativement aucune variable de réaction. La densité n'exerce une influence négative que sur la mise à graine. Au contraire l'agrégation des plantes a un effet positif. La masse des graines est également plus importante dans les populations plus fortement agrégées, bien qu'il n'y ait pas de différences dans le pouvoir germinatif des graines.