Altitudinal variation in size effects on plant reproductive effort and somatic costs of reproduction

Abstract

Effects of plant size and altitude on reproductive effort (RE) and somatic costs of reproduction were examined for Ranunculus acris L. and Trollius europaeus L. (Ranunculaceae) in subarctic Swedish Lapland. We estimated investment and cost during one reproductive season in terms of biomass (indexed B), nitrogen (N), and phosphorus (P). Above the tree line, plants of both species had smaller size, and thus, smaller resource pools than at lower altitudes. For Ranunculus, reproductive effort did not depend on plant size. In terms of biomass, RE increased, while RE_n decreased, with altitude. For Trollius at lower altitudes, RE_b and RE_p varied inversely with size and altitude. However, above the tree line, RE_b and RE_p showed no relationship with size. In terms of nitrogen, RE decreased with size for all populations. Somatic costs of reproduction generally did not vary with plant size and/or altitude in a similar manner as RE. Only in terms of P for Ranunculus, somatic costs varied proportionally with reproductive effort. For plants of all sizes, somatic costs were often lower as compared to RE. Different effects of size and altitude on RE may result from varied environmental and morphological constraints along the altitudinal gradient. However, patterns of variation in RE were not reflected in the variation in somatic costs. We found an overall lack of conformity between reproductive effort and somatic costs of reproduction.

Résumé:

Nous avons étudié les effets de la taille des plantes et de l’altitude sur l’effort reproductif et les coûts somatiques de la reproduction de Ranunculus acris L. et Trollius europaeus L. (Ranunculaceae) en Laponie subarctique (Suède). Nous avons estimé, en termes de biomasse, d’azote et de phosphore, l’investissement et le coût reproductifs durant une saison de reproduction. Au-delà de la limite des arbres, les plantes des deux espèces ont une taille plus petite, et donc un pool de ressources plus limité qu’à plus basse altitude. Chez Ranunculus, l’effort reproductif ne dépend pas de la taille des plantes. Chez cette espèce, en terme de biomasse, l’effort reproductif augmente, alors qu’en terme d’azote, il diminue avec l’altitude. Chez Trollius à basse altitude, l’effort reproductif en terme de biomasse et de phosphore varie inversement avec la taille. Cependant, au-delà de la limite des arbres, ces deux variables semblent indépendantes de la taille des plantes. En terme d’azote, l’effort reproductif est inversement relié à la taille et ce, pour toutes les populations. Les coûts somatiques de la reproduction ne varient généralement pas avec la taille des plantes ou l’altitude. Chez Ranunculus, les coûts somatiques de la reproduction varient proportionnellement à l’effort reproductif seulement lorsqu’exprimés en terme de phosphore. Chez les plantes de toutes tailles, les coûts somatiques de la reproduction sont souvent plus faibles que l’effort reproductif lui-même. Ces effets variables de la taille des plantes et de l’altitude sur l’effort reproductif semblent être le résultat de contraintes environnementales et morphologiques variables le long du gradient altitudinal. Cependant, les variations observées au niveau de l’effort reproductif ne reflètent pas les variations notées au niveau des coûts somatiques. Il y a donc un manque général de correspondance entre l’effort reproductif et les coûts somatiques de la reproduction.

Key Words:

• Ranunculus acris
• Relative somatic cost
• Resource allocation
• Resource economy
• Size
• Subarctic plants
• Trollius europaeus
• Life history evolution

Mots-clés::

• Allocation des ressources
• Coût somatique relatif
• économie des ressources
• évolution des cycles biologiques
• Plantes subarctiques
• Ranunculus acris
• Taille
• Trollius europaeus