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Patterns of plant functional traits in the biogeography of West African grasses (Poaceae)

Authors

  • Marco Schmidt,

    1. Department of Botany and molecular Evolution, Senckenberg Research Institute, Senckenberganlage 25, 60325 Frankfurt am Main, Germany
    2. Institute for Ecology, Evolution and Diversity, Goethe University, Siesmayerstr 70, 60323 Frankfurt am Main, Germany
    3. Biodiversity and Climate Research Centre, Senckenberganlage 25, 60325 Frankfurt am Main, Germany
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  • Adjima Thiombiano,

    1. Laboratoire de Biologie et Écologie Végétales, UFR/SVT, University of Ouagadougou, 03 BP 7021 Ouagadougou 03, Burkina Faso
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  • Alexander Zizka,

    1. Department of Botany and molecular Evolution, Senckenberg Research Institute, Senckenberganlage 25, 60325 Frankfurt am Main, Germany
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  • Konstantin König,

    1. World Agroforestry Centre, Trav. Enéas Pinheiro s/n, 66.095-100 Belem, PA, Brazil
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  • Ulrike Brunken,

    1. Palmengarten, Abt. Garten, Wissenschaft & Pädagogik, Siesmayerstr 61, 60323 Frankfurt am Main, Germany
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  • Georg Zizka

    1. Department of Botany and molecular Evolution, Senckenberg Research Institute, Senckenberganlage 25, 60325 Frankfurt am Main, Germany
    2. Institute for Ecology, Evolution and Diversity, Goethe University, Siesmayerstr 70, 60323 Frankfurt am Main, Germany
    3. Biodiversity and Climate Research Centre, Senckenberganlage 25, 60325 Frankfurt am Main, Germany
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E-mail: mschmidt@senckenberg.de

Abstract

Grasses (Poaceae) are the largest family of vascular plants in Burkina Faso with 254 species. In the savannahs they are the most important family in terms of abundance and species richness, in other habitats, such as gallery forests, there are only few species. On the country scale there is a change in growth form: while in the Sahelian north most grasses are small therophytes, the Sudanian south is characterized by tall, often perennial grasses. To analyse these patterns in detail, we compiled a database on grass occurrences and used it in an ecological niche modelling approach with the programme Maxent to obtain country-wide distribution models. Secondly we used data on photosynthetic type, height, leaf width and growth form to aggregate the species distributions and quantified the relative importance of functional groups per grid cell. Pronounced latitudinal differences could be shown for life forms, photosynthesis and size: the drier north is characterized by smaller, mainly therophytic grasses with a high share of C4 NAD-ME photosynthesis, while the more humid south is characterized by tall, often hemicryptophytic grasses with C4 NADP-ME photosynthesis. For leaf width, no clear country-wide patterns could be observed, but local differences with more broad-leaved grasses in humid areas.

Résumé

Les graminées (Poaceae) sont la plus grande famille de plantes vasculaires du Burkina Faso avec 254 espèces. Dans la savane, elles constituent la famille la plus importante en termes d’abondance et de richesse en espèces; dans d’autres habitats, tels que les galeries forestières, il n’y en a que quelques espèces. À l’échelle du pays, il y a un changement dans la croissance: alors que dans le nord sahélien, la plupart des graminées sont de petits thérophytes, le sud soudanien se caractérise par de hautes graminées, souvent pérennes. Pour analyser ces schémas en détail, nous avons compilé une base de données sur l’occurrence des graminées et nous l’avons utilisée dans une approche de modélisation d’une niche écologique avec le programme Maxent, pour obtenir des modèles de distribution à l’échelle du pays. Deuxièmement, nous avons utilisé des données sur le type photosynthétique, la hauteur, la largeur des feuilles et la forme de croissance pour regrouper la distribution d’espèces et nous avons quantifié l’importance relative de groupes fonctionnels par cellule de grille. On pouvait montrer des différences latitudinales prononcées pour les formes, pour la photosynthèse et la taille observées; le nord, plus aride, se caractérise par des formes plus petites, surtout thérophytes, avec une grande proportion de photosynthèse de plantes C4 NAD-ME, alors que le sud, plus humide, se caractérise par de grandes graminées souvent hémicryptophytes avec une photosynthèse C4 NADP-ME. Pour la largeur des feuilles, on n’a pas pu observer de schémas clairs à l’échelle du pays, mais bien des différences locales, avec des graminées à feuilles plus larges dans les zones humides.

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