Vrba laponská (Salix lapponum L.) ve střední Evropě: biosystematika a ekologie

Mgr. Michal HRONEŠ

Doctoral thesis

Downy willow (Salix lapponum L.) in Central Europe: biosystematics and ecology

Abstract:

Downy willow (Salix lapponum) is small dioecious shrub distributed mainly in boreal and subarctic vegetation belt of Europe. It is also present in several mountain ranges of Central and southern Europe where it forms isolated populations. This Thesis is focused on one of such isolated populations in the Krkonoše/Karkonosze Mts. (northern Czech Republic/southwestern Poland). Salix lapponum was studied using multi-discipline approach. At first, herbarium revision to establish the historical distribution was performed. After that, all populations were revisited in field. Sex of plants and proportion of non-reproducing individuals were surveyed in selected larger populations. Habitat preferences were established using vegetation survey and soil sample analyses. Individuals were also sampled for genetic structure analysis. Morphometric analysis was performed on herbarium specimens. The species was in the Krkonoše/Karkonosze Mts. recorded on 38 historical localities from which only 21 were confirmed in field. The habitat conditions were generally similar to those reported in the literature except of the higher content of organic nitrogen in soil samples. The sex ratio was consistently female-biased and the overall proportion of non-reproducing individuals was 35 %. Soil and vegetation analyses suggested that at least some of non-reproducing individuals grew in less favourable conditions. No correlations of sex ratio with altitude, proportion of non-flowering individuals and no differences in spatial sex segregation and microhabitat preferences were found between males and females at a fine scale within the studied populations suggesting that the biased sex ratio in S. lapponum probably originates during early stages of ontogenetic development. Population structure genetic analysis found low proportion of clonality, strong genetic differentiation among populations and deficit of heterozygotes in all larger populations which indicate the occurrence of inbreeding. Morphometric analysis revealed slight shift in morphology of the Krkonoše Mts. populations when compared with main range population. Moreover, occurrence of complete glabrous individuals of S. lapponum in the Krkonoše Mts. populations suggests that these populations are under current speciation due to their long-term isolation.

Abstract:

Vrba laponská (Salix lapponum) je poměrně drobný dvoudomý keř, který se vyskytuje především v boreální a subarktickém pásmu Evropy. Dále se vyskytuje také v několika izolovaných populacích v horách střední a jižní Evropy. Tato disertační práce je zaměřena na jednu z těchto izolovaných makropopulací, která se nachází v Krkonoších. Ke studiu S. lapponum byl použit multioborový přístup. Nejprve byla provedena herbářová revize historického rozšíření. Následovala revize zjištěných lokalit v terénu. U větších nalezených populací byl stanoven poměr pohlaví a také proporce nekvetoucích jedinců. Stanovištní nároky rostlin byly stanoveny pomocí fytocenologických snímků a analýzy půdních vzorků. Morfometrická analýza byla provedena na herbářových položkách. Pro analýzu genetické populační struktury byly sbírány listy vybraných jedinců. Na základě herbářové revize byla vrba laponská v Krkonoších zaznamenána na 38 historických lokalitách z nich 21 bylo potvrzeno terénním průzkumem. Stanovištní podmínky se, kromě vyššího obsahu organického dusíku v půdních vzorcích, významně nelišily od údajů v literatuře. Poměr pohlaví byl u většiny populací vychýlen ve prospěch samic a celková proporce sterilních rostlin činila zhruba třetinu. Analýzy půdy a vegetace v okolí sterilních rostlin naznačují, že alespoň některé sterilní rostliny se vyskytují na méně vhodných stanovištích. Absence korelace proporce pohlaví s nadmořskou výškou, proporcí sterilních jedinců v populacích a také absence rozdílů v prostorovém rozšíření a mikrostanovištních podmínkách mezi samci a samicemi naznačují, že vychýlený poměr pohlaví vzniká u S. lapponum již v prvotních stádiích ontogeneze. Analýza genetické populační struktury zjistila nízkou proporci klonality, silnou genetickou mezipopulační diferenciaci a deficit heterozygotů ve všech větších populacích, což může ukazovat na existenci inbreedingu. Morfometrická analýza naznačila, že rostliny z krkonošských populací se mírně odlišují od rostlin ze souvislého areálu. Tento poznatek a také výskyt zcela lysých jedinců S. lapponum v Krkonoších naznačují, že krkonošské populace procházejí speciací v důsledku jejich dlouhodobé izolace.

Keywords

dvoudomost, genetický drift, hybridizace, Krkonoše, ohrožený druh, nevyrovnaný poměr pohlaví, Salicaceae, stanovištní podmínky, vysokohorské křoviny

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 10. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 13. 12. 2018
• Supervisor: doc. RNDr. Bohumil Trávníček, Ph.D., doc. RNDr. Bohumil Trávníček, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology / Botany