Compensation of seed production after severe injury in the short-lived herb Barbarea vulgaris

Abstract

A pot experiment with the common ruderal herb Barbarea vulgaris (Brassicaceae) was set up to elucidate to what extent short-lived species sprouting from roots regenerate and compensate for seed production after damage. We tested if sprouting from roots ensures survival after severe aboveground biomass damage, but the number of seeds produced declines with increasing severity of injury, decreasing nutrient availability and progress in the life cycle at the time of injury. Plants of B. vulgaris were cultivated in a 3-year garden experiment at two nutrient levels (high vs. low). During the experiment, two levels of injury severity were applied: high (removal of all aboveground biomass) and low (removal of aboveground biomass leaving basal axillary buds intact). Damage was applied at four life-cycle phases: young rosette, overwintered rosette, flowering plant and fruiting plant. All injured plants survived and resprouted irrespective of life-cycle phase, severity of injury and nutrient availability. Injury significantly affected seed production and also the plants’ life cycle. Plants injured in the second year of their life (overwintered rosette, flowering plant and fruiting plant) postponed reproduction to the third season (in the case of high injury severity) or their seed production was lower than in intact plants (in the case of low injury severity). In plants injured in the first life year, seed production and life cycle were not influenced. Nutrient level only marginally affected resprouting after injury and seed production. The experiment showed that the ability to sprout from roots enables plants to survive a 100% loss of aboveground biomass, and to keep some seed production or even compensate it. The short-lived ruderal species B. vulgaris successfully copes with severe disturbance by resprouting and does not rely only on its seed bank. Mit der weit verbreiteten Ruderalpflanze Barbarea vulgaris (Brassicaceae) wurde ein Topfexperiment aufgestellt, um zu beleuchten, in welchem Ausmaß kurzlebige Arten, die aus Wurzeln sprießen, sich nach einer Beschädigung regenerieren und die Samenproduktion kompensieren. Das Ziel war zu testen, ob das Sprießen aus den Wurzeln das Überleben und die Samenproduktion nach einer ernsthaften oberflächlichen Beschädigung sichert. Pflanzen von B. vulgaris wurden in einem dreijährigen Gartenexperiment bei zwei Nährstoffgehalten (hoch vs. niedrig) kultiviert. Während des Experimentes wurden zwei Level der Beschädigungsschwere angewendet: schwer (Entfernung aller oberflächlichen Biomasse) und leicht (Entfernung aller oberflächlichen Biomasse, aber belassen von intakten basalen Achselknospen). Die Beschädigung wurde in vier Phasen des Lebenszyklus zugefügt: junge Rosette, überwinterte Rosette, blühende Pflanze und fruchtende Pflanze. Alle beschädigten Pflanzen überlebten unabhängig von der Phase des Lebenszyklus, der Schwere der Beschädigung und des Nährstoffgehaltes. Die Beschädigung beeinflusste die Samenproduktion und auch den Lebenszyklus der Pflanze signifikant. Pflanzen, die im zweiten Jahr beschädigt wurden (überwinterte Rosette, blühende Pflanze und fruchtende Pflanze) verschoben die Reproduktion in das dritte Jahr (im Falle der schweren Beschädigung) oder ihre Samenproduktion war geringer als bei intakten Pflanzen. Die Samenproduktion oder der Lebenszyklus wurde bei Pflanzen nicht beeinflusst, die im ersten Jahr beschädigt wurden. Der Nährstoffgehalt beeinflusste das Wiederaussprießen nach der Beschädigung und die Samenproduktion nur marginal. Das Experiment demonstrierte, dass die Fähigkeit aus den Wurzeln zu sprießen die Pflanzen in die Lage versetzt, einen 100% Verlust der oberflächlichen Biomasse zu überleben und die Samenproduktion nicht nur aufrechtzuerhalten, sondern den Verlust sogar wettzumachen. Die kurzlebige Ruderalart B. vulgaris kann erfolgreich mit einer schwerwiegenden Störung umgehen indem sie wiederaussprießt und ist nicht auf die Samenbank angewiesen.