Urte Bachmann

Die Gefährdung der Knäuel-Glockenblume Campanula Glomerata L. in Deutschland
The Endangerment of the clustered Bellflower Campanula Glomerata L. in Germany

Kumulative Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 30.01.2007

Abstract
In der vorliegenden Arbeit zur Gefährdung der Knäuel-Glockenblume in Deutschland wurden vier Forschungsschwerpunkte ausgearbeitet, in denen das zusammengefasste Spektrum des zur Gefährdungsabschätzung von Pflanzen nötigen Wissens beinhaltet ist.
Im Kapitel "Is the declining Campanula glomerata threatened by genetic factors?" wurde festgestellt, dass die genetische Konstitution der Bestände bisher kein Gefährdungsrisiko darstellt. Es wird vermutet, dass kleine C. glomerata Populationen bisher nicht von Isolation, genetischer Drift und Inzuchtereignissen betroffen sind. Da die genetische Diversität nicht im Zusammenhang mit der Populationsgröße und der Fitness der Pflanzen stand, wurde im Kapitel "Is habitat quality affecting population size and plant performance in the declining forb Campanula glomerata?" der Einfluss der Habitatqualität auf diese Faktoren untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Art auch mit zunehmender Dichte der Vegetation in der Lage ist, ausreichend Insekten anzulocken, so dass Bestäubung und Samenansatz gewährleistet sind. Die Größe von C. glomerata Populationen zeigte keine Abhängigkeit von der Habitatqualität. Die Ergebnisse dieser Untersuchung warfen die Frage auf, wie es nach Aufgabe der Nutzung zum in der Literatur beschriebenen Rückgang der Art kommt. Dazu wurden im Kapitel "Are population sizes of Campanula glomerata on the decline following the abandonment of traditional land-use-practices?" verschiedene Populationsgrößenparameter in nach wie vor landwirtschaftlich genutzten Gebieten und auf Flächen, die seit mindestens 10 Jahren von der Nutzung ausgenommen sind, miteinander verglichen. Es wurde kein Rückgang der Populationsgröße in von der Nutzung ausgenommenen Gebieten beobachtet. Bewirtschaftete und unbewirtschaftete Populationen unterschieden sich nicht in ihren Größen und waren durch starke Fluktuationen in der der Anzahl der fertilen Triebe gekennzeichnet. Da bei ausbleibender Nutzung mit Verschiebungen der Artenzusammensetzung und geänderten Konkurrenzverhältnissen zu rechnen ist, wurde experimentell die Reaktion der Art auf zunehmende Konkurrenz untersucht. Im Kapitel "Is Campanula glomerata threatened by competition of expanding grasses?" zeigte sich, dass die Konkurrenz von Poa angustifolia die Biomasseproduktion und die Fitness der Knäuel-Glockenblume negativ beeinflusst, während von Festuca rupicola keine Konkurrenz für C. glomerata ausgeht. Außerdem wurde nachgewiesen, dass Keimung und Etablierung von C. glomerata mit zunehmender Grasdichte behindert werden.
Abschließend lässt sich zusammenfassen, dass die allgemeine Konstitution der Knäuel-Glockenblume in den untersuchten Populationen gut ist, so dass von einer akuten Gefährdung nicht auszugehen ist.

The aim of this study was to investigate the relative importance of genetic, demographic or environmental factors for the probability of survival of Campanula glomerata populations that are not yet rare, but are increasingly on the decline due to land use changes.
We studied 20 populations in three regions in Germany (Saxony-Anhalt, Baden-Wuerttemberg, and North-Rhine Westphalia) in order to assess whether there is significant genetic differentiation among and between populations, whether genetic similarity of populations is associated with the geographical distance separating them, and whether there are relationships between genetic variation and either population size and/or fitness parameters. Our results showed that so far, C. glomerata populations have remained almost unaffected by isolation, inbreeding or genetic drift and are not as yet threatened by genetic factors. Besides leading to fragmentation and isolation of natural habitats, changes in land-use alter habitat characteristics that might influence plant performance. We analysed the effects of habitat related parameters such as vegetation cover, land-use, and soil conditions on C. glomerata population size and plant performance. Neither land-use nor soil conditions affected population size or plant performance. Height of flowering stems was positively related to flower number and seed weight and was found to correlate positively with vegetation cover. We conclude that C. glomerata is able to tolerate higher vegetation cover. We also monitored the development of several population size parameter, all in landscapes defined by traditional land use practices as well as in landscapes where land use has been halted. However, over a time span of three years we did not detect any constant tendency for decreasing sizes of populations of C. glomerata on disused land compared to those on traditionally used land. Populations in used and abandoned landscapes were characterized by a high variability and fluctuation of size, and did not differ in any of the size parameters we determined. The disappearance of low-intensity types of agricultural land-use has been the cause for the decline of many grassland species, as lack of biomass extraction leads to a new situation in competition. Here we evaluate the performance of the rare forb Campanula glomerata in competition with P. angustifolia and F. rupicola using a replacement design experiment. C. glomerata responded to the presence of these grass species in contrasting ways: whereas the presence of P. angustifolia had a negative effect on C. glomerata biomass and fitness, the presence of F. rupicola affected the forb in a positive way. The results of an additional sowing experiment revealed that the germination and establishment rates of C. glomerata decrease in accordance with increasing density of P. angustifolia.

Keywords:
Campanula glomerata, Gefährdungsanalyse, Genetik, Populationsgröße, Fitness, Nutzungsaufgabe, Konkurrenz

Campanula glomerata, Population viability analysis, genetics, population size, plant performance, abandonment of traditional land-use, competition

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Inhaltsverzeichnis
I Einleitung und Fragestellung (1-10)
II Is the declining Campanula Glomerata threatened by genetic factors? (11-24)
III Is habitat quality affecting population size and plant performance in the declining forb Campanula Glomerata? (25-34)
IV Are population sizes of Campanula Glomerata on the decline following the abandonment of traditional land-use practices? (35-44)
V Is Campanula Glomerata threatened by competition of expanding grasses? (45-56)
VI Zusammenfassung (57-64)
VII Erklärung über den persönlichen Anteil an den Publikationen (65-66)
Publikationsliste