Basic and Applied Ecology 12 (2011) 21–28
Geographic variation in the response to drought in nine grassland species
Karoline Weißhuhn
a,∗
, Harald Auge
a
, Daniel Prati
b
a
UFZ - Helmholtz Centre for Environmental Research, Department Community Ecology, Theodor-Lieser-Straße 4, D-06120 Halle, Germany
b
Institute of Plant Sciences and Oeschger Centre for Climate Change Research, University of Bern, Altenbergrain 21, CH-3013 Bern, Germany
Received 30 April 2010; accepted 16 November 2010
Abstract
Summer precipitation is expected to decrease in Europe due to climate change, which in turn will increase the risk for plants
to suffer from drought. To maintain ecosystem functions in grasslands under the conditions of climate change, drought adapted
varieties of plant species may be needed. With our experiment, we bridge the gap between single species experiments and
field experiments with whole plant communities under proposed scenarios of climate change. In a greenhouse experiment,
we investigated the drought response of nine common grassland species which are normally utilized for restoration of mesic
grasslands. We chose five European provenances of each species to test for a consistent, provenance-specific drought response.
Plants of all nine species were negatively affected by drought with respect to their biomass production, and consistently allocated
less resources to roots than control plants. On the other hand, reproductive allocation increased under drought conditions in
some species whereas no response to drought could be detected in specific leaf area. In contrast to our expectation, we found
little evidence for intraspecific variation in response to simulated drought. However, we found a clear correlation between
responsiveness in root allocation, and climatic conditions at the provenance’s origin. This pattern became evident only when all
species were analysed together, highlighting the advantage of multi-species experiments.
Zusammenfassung
In Zukunft wird sich das Risiko erhöhen, dass Pflanzen in Europa unter Trockenstress leiden, denn durch den Klimawandel
sind geringere Sommerniederschläge zu erwarten. Um die Ökosystemfunktionen im Grasland aufrecht zu erhalten, werden
Pflanzenherkünfte benötigt, die an die Trockenheit angepasst sind. Mit unserem Experiment füllen wir die Lücke im Wissen
um mögliche Auswirkungen des Klimawandels, die sich hier zwischen Feldexperimenten und Experimenten mit einzelnen
Arten auftut. Hierzu haben wir in einem Gewächshausexperiment neun mesophile Graslandarten, die häufig für die Rena-
turierung von Grünland verwendet werden, Trockenstress ausgesetzt. Um zu sehen, ob es eine konsistente herkunftsspezifische
Reaktion über alle Arten hinweg gibt, untersuchten wir von jeder Pflanzenart Individuen aus denselben fünf europäischen
Herkünften. Im Vergleich zu normal bewässerten Kontrollpflanzen produzierten Pflanzen im Trockenstress weniger Gesamt-
biomasse und verlagerten weniger Ressourcen in ihre Wurzeln. Andererseits erhöhte sich in einigen Arten die reproduktive
Allokation unter Trockenheit, während die spezifische Blattfläche nicht auf Trockenstress reagierte. Im Gegensatz zu unserer
Erwartung fanden wir kaum Hinweise auf eine intraspezifische Differenzierung in der Reaktion auf Trockenstress. Allerdings
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Corresponding author. Present address: Freie Universitaet Berlin, Institut fuer Biologie/Dahlem Center of Plant Sciences, Plant Ecology, Altensteinstr. 6,
14195Berlin, Germany. Tel.: +49 30 838 53143; fax: +49 30 838 53886.
E-mail address: weisshuhn.karoline@googlemail.com (K. Weißhuhn).
1439-1791/$ – see front matter © 2010 Gesellschaft für Ökologie. Published by Elsevier GmbH. All rights reserved.
doi:10.1016/j.baae.2010.11.005