Habitat Change and Plant Demography: Assessing the Extinction Risk of a Formerly Common Grassland Perennial

Authors

  • MATTHIAS SCHLEUNING,

    Corresponding author
    1. Philipps-Universität Marburg, Fachbereich Biologie, Pflanzenökologie, Karl-von-Frisch-Str. 8, D-35043 Marburg, Germany
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  • DIETHART MATTHIES

    1. Philipps-Universität Marburg, Fachbereich Biologie, Pflanzenökologie, Karl-von-Frisch-Str. 8, D-35043 Marburg, Germany
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* Current address: Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Zoologie, Abt. V –Ökologie, Becherweg 13, D-55128 Mainz, Germany, email schleuni@uni-mainz.de

Abstract

Abstract: An important aim of conservation biology is to understand how habitat change affects the dynamics and extinction risk of populations. We used matrix models to analyze the effect of habitat degradation on the demography of the declining perennial plant Trifolium montanum in 9 calcareous grasslands in Germany over 4 years and experimentally tested the effect of grassland management. Finite population growth rates (λ) decreased with light competition, measured as leaf-area index above T. montanum plants. At unmanaged sites λ was <1 due to lower recruitment and lower survival and flowering probability of large plants. Nevertheless, in stochastic simulations, extinction of unmanaged populations of 100 flowering plants was delayed for several decades. Clipping as a management technique rapidly increased population growth because of higher survival and flowering probability of large plants in managed than in unmanaged plots. Transition-matrix simulations from these plots indicated grazing or mowing every second year would be sufficient to ensure a growth rate ≥1 if conditions stayed the same. At frequently grazed sites, the finite growth rate was approximately 1 in most populations of T. montanum. In stochastic simulations, the extinction risk of even relatively small grazed populations was low, but about half the extant populations of T. montanum in central Germany are smaller than would be sufficient for a probability of survival of >95% over 100 years. We conclude that habitat change after cessation of management strongly reduces recruitment and survival of established individuals of this perennial plant. Nevertheless, our results suggest extinction processes may take a long time in perennial plants, resulting in an extinction debt. Even if management is frequent, many remnant populations of T. montanum may be at risk because of their small size, but even a slight increase in size could considerably reduce their extinction risk.

Abstract

Resumen: Una meta importante de la biología de la conservación es el entendimiento de los efectos del cambio de hábitat sobre la dinámica y el riesgo de extinción de las poblaciones. Utilizamos modelos matriciales para analizar el efecto de la degradación del hábitat sobre la demografía de la planta anual en declinación Trifolium montanum en nueve pastizales calcáreos en Alemania a lo largo de cuatro años y probamos el efecto del manejo del pastizal experimentalmente. Las tasas finitas de crecimiento poblacional (λ) decrecieron con la competencia por luz, medida como el índice de superficie foliar por encima de las plantas de T. montanum. En sitios sin manejo,λfue <1 debido al menor reclutamiento, supervivencia y probabilidad de floración de plantas grandes. Sin embargo, en las simulaciones estocásticas, la extinción de poblaciones de 100 plantas sin manejo se retrasó varias décadas. La poda como técnica de manejo rápidamente incrementó el crecimiento poblacional debido a una mayor supervivencia y probabilidad de floración de plantas grandes en parcelas con manejo. Simulaciones matriciales de estas parcelas indicaron que el pastoreo o la siega cada dos años sería suficiente para asegurar una tasa de crecimiento ≥1 si las condiciones permanecieran iguales. En sitios manejados más frecuentemente, la tasa finita de crecimiento fue ≈1 en la mayoría de las poblaciones de T. montanum. En las simulaciones estocásticas, el riesgo de extinción aun de poblaciones manejadas relativamente pequeñas fue bajo, pero casi la mitad de las poblaciones de T. montanum en Alemania central son más pequeñas que lo suficiente para una probabilidad de supervivencia de >95% en 100 años. Concluimos que el cambio de hábitat después del cese de manejo reduce fuertemente el reclutamiento y supervivencia de individuos establecidos de esta planta perenne. Sin embargo, nuestros resultados sugieren que los procesos de extinción pueden ser muy largos para plantas perennes, lo que resulta en una deuda de extinción. Aun si el manejo es frecuente, muchas poblaciones remanentes de T. montanum pueden estar en riesgo debido a su tamaño pequeño, pero un leve incremento en el tamaño pudiera reducir su riesgo de extinción considerablemente.

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