On the relationship between biotic and abiotic habitat diversity and genetic diversity of Ranunculus acris L. (Ranunculaceae), Plantago lanceolata L. (Plantaginaceae), and Anthoxanthum odoratum L. (Poaceae) within and between grassland sites

Die Arbeit hat die Untersuchung der genetischen Diversitat von drei ausgewahlten Pflanzenarten (Ranunculus acris, Plantago lanceolata and Anthoxanthum odoratum) mittels molekularbiologischer Methoden (AFLP) und deren Zusammenhang zur phanotypischen Biodiversitat (Artenkomposition) von Bergwiesen zum Ziel. Die genetische Diversitat der drei jeweiligen Arten wurde innerhalb und zwischen verschiedenen Populationen quantifiziert. Weiterhin wurde die genetische Diversitat dieser drei Arten auf Korrelationen mit der Variation in der Zusammensetzung der Pflanzengesellschaften und den abiotischen Faktoren der Wiesenflachen Mitteldeutschlands untersucht. Die Ergebnisse dieser Arbeit vermitteln ein tieferes Verstandnis uber die Rolle von Biodiversitat und sind deshalb bedeutsam fur den Schutz der biologischen Vielfalt. In den drei untersuchten Pflanzenarten zeigt sich eine relativ hohe genetische Diversitat zwischen und innerhalb lokaler Populationen beim Vergleich verschiedener Wiesenflachen. Dies deutet darauf hin, dass verschiedene Pflanzengesellschaften zur Aufrechterhaltung genetisch diverser lokaler Populationen von konstituierenden Arten tendieren. Die hohe genetische Diversitat innerhalb und zwischen Wiesengesellschaften konnte auf die spezifischen Charakteristiken der untersuchten Pflanzen (z.B. Fortpflanzungs- und Verbreitungsmechanismen) und/oder die ausseren Standortsfaktoren der Habitate, auf welchen die Pflanzen siedeln, zuruckzufuhren sein. Die Ergebnisse zeigen, dass mit steigender Artenvielfalt in den Wiesengesellschaften sich die genetische Diversitat von P. lanceolata erhoht. Andererseits ist das Verhaltnis zwischen der Artenanzahl an Pflanzen in Wiesengesellschaften und der genetischen Diversitat von R. acris und A. odoratum relativ schwach und auf dem 5%-Niveau nicht signifikant. Die positive Korrelation zwischen genetischer Diversitat von P. lanceolata und der Artenvielfalt von Wiesengesellschaften scheint die Hypothese der Nischenvariation zu stutzen, dass in hochdiversen Habitaten mehr Nischen zu Verfugung stehen, welche wiederum die genetische Diversitat innerhalb der Anzahl von Arten, die diese Gesellschaft bilden, beeinflussen. Eine negative Beziehung konnte jedoch auch indirekt durch die bei hoheren Artenzahlen tendenziell geringere Populationsgrosse entstehen. Andererseits konnte die geringe Anzahl an untersuchten Populationen die Ursache dafur sein, dass eine mogliche schwache Korrelation zwischen der Artenvielfalt und der genetischen Diversitat von R. acris und A. odoratum noch nicht sicher nachgewiesen werden konnte (oder eine derartige Beziehung existiert fur beide Arten uberhaupt nicht). Desweiteren hat sich in dieser Arbeit gezeigt, dass die abiotischen Bedingungen der untersuchten Flachen die genetische Diversitat von P. lanceolata deutlich beeinflussen, jedoch die von R. acris und A. odoratum nur schwach. Statistische Analysen haben ergeben, dass der Einfluss der abiotischen Faktoren auf die genetische Diversitat einzelner Arten eher indirekt uber die Populationsgrosse wirkt. Diese Ergebnisse lassen sich durch die unterschiedlichen selektiven Krafte erklaren, die durch die Variation der Artenkomposition der Wiesengesellschaften entstehen. Zusatzlich zeig sich, dass die die genetische Differenzierung zwischen den lokalen Populationen der Arten jeweils klein, aber signifikant ist. Das Muster der genetischen Differenzierung ist sowohl mit der Variation der Pflanzengesellschaften auf den untersuchten Flachen als auch mit abiotischen Eigenschaften, wie der Verfugbarkeit von Bodennahrstoffen, korreliert. Die Korrelation ist statistisch signifikant bei R. acris und P. lanceolata, jedoch nicht bei A. odoratum. Diese Ergebnisse konnen durch zwei Prozesse erklart werden. Erstens, die Variationen in den Pflanzengesellschaften und abiotischen Faktoren konnten Variationen in der selektiven Kraft hervorrufen und somit das Muster der genetischen Diversitat zwischen lokalen Populationen einer Art beeinflussen. Zweitens, eine derartige okologische Variation zwischen den Flachen konnte eine Barriere gegen erfolgreichen Austausch von Samen und Pollen (Genfluss) bilden. Diese wurde zur Unterteilung der genetischen Diversitat zwischen den Flachen fuhren. Basierend auf den Ergebnissen in meiner Arbeit kann man schliessen, dass die Assoziation zwischen Habitatdiversitat und genetischer Diversitat innerhalb ausgewahlter Arten auf eine klare Genetik-Umwelt-Beziehung deuten. Dabei ist die Beziehung zu Habitatfaktoren und zur Artenzusammensetzung deutlich enger als zur Biodiversitat schlechthin (d.h. zur Artenzahl oder einem Diversitatsindex). Beide Diversitatsebenen (genetisch und artspezifisch) scheinen in ahnlicher Weise durch die spezifischen Habitatbedingungen (Qualitat und Quantitat) beeinflusst zu werden. Gegenwartige anthropogen bedingte Modifikationen der Habitatsmerkmale, wie zum Beispiel Veranderungen in der Landnutzung oder Habitatfragmentierung, wurden - nach den Ergebnissen dieser Arbeit - beide Diversitatsebenen in gleicher Weise beeinflussen. Kunftige Studien, die Experimente mit einer gesteuerten Manipulation der Artendiversitat in ansonsten gleichen Umweltbedingungen und auch quantitative genetische Methoden, wie genetische Marker, einsetzen, sind notwendig, um die Zusammenhange besser zu klaren.