Experimental Demonstration of an Allee Effect in American Ginseng

Authors

  • Erin E. Hackney,

    1. Department of Biology, P. O. Box 6057, West Virginia University, Morgantown, WV 26506–6057, U.S.A.
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  • James B. McGraw

    Corresponding author
    1. Department of Biology, P. O. Box 6057, West Virginia University, Morgantown, WV 26506–6057, U.S.A.
      * Address correspondence to J. B. McGraw, email jmcgraw@wvu.edu
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* Address correspondence to J. B. McGraw, email jmcgraw@wvu.edu

Abstract

Abstract: Harvesting of wild American ginseng (  Panax quinquefolius) for the herbal trade has lowered natural population sizes. We tested for reproductive limitation due to small population size (a form of the Allee effect) by experimentally planting “natural” populations numbering 4, 16, and 64 using 4-year-old cultivated plants. Plant size traits and reproductive traits ( bud, flower, green fruit, and mature fruit) were recorded through the ensuing summer. Fruit production per flower and per plant increased in proportion to flowering population size ( p = 0.0063 and p = 0.0017, respectively), strongly suggesting that an Allee effect occurs in very small populations. The increase in fruit production was not explained by either plant or inflorescence size differences. Although population size-dependent pollination, through insufficient pollinator visitation rate or pollen transfer rate, seems the most likely cause of the observed effects, our limited observations of pollinators were not sufficient to demonstrate a change in pollination rates as a function of population size. Knowledge of the presence as well as the mechanism underlying this Allee effect may be especially useful for management and determination of minimum viable population size of the species in the wild.

Abstract

Resumen: El uso comercial del ginseng silvestre americano ha disminuido el tamaño de su población natural. Evaluamos la limitación reproductiva debida a una reducción en el tamaño poblacional (que es una forma de efecto de “Allee”) experimentando con poblaciones “naturales” de 4, 16 y 64 plantas cultivadas por cuatro años. Censamos las características de tamaño y los rasgos reproductivos ( yema, fruto verde y fruto maduro) al verano siguiente. La producción de fruto por planta y por flor aumentó proporcionalmente con el tamaño de la población (  p = 0.0063 y p = 0.0017 respectivamente) sugiriendo enfáticamente que el efecto Allee ocurre en poblaciones muy pequeñas. El incremento en la producción de frutos no fue explicado por diferencias en tamaño de la planta, ni por diferencias en el tamaño de la inflorescencia. A pesar de que la polinización dependiente del tamaño, mediante una tasa de visita de polinizadores o una tasa de transferencia de polen insuficientes, parece ser la causa más probable de los efectos observados, nuestras limitadas observaciones de polinizadores no son suficientes para demostrar un cambio en las tasas de polinización como una función del tamaño poblacional. El conocimiento de la presencia, así como del mecanismo de acción de este efecto Allee puede ser especialmente útil para el manejo y determinación de un tamaño poblacional viable de las especies silvestres.

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