Growth and reproductive performance in bilberry (Vaccinium myrtillus) along an elevation gradient

Abstract

Elevation gradients provide ideal scenarios to study plant responses to environmental factors and to global warming. Physiological and morphological traits, growth, and reproduction in bilberry were investigated at 6 elevations along an elevation gradient from 350 to 2000 m asl. Chlorophyll content and growth increased with elevation, reaching a maximum at 950 m, and then decreased, with both variables being negatively influenced by high soil pH. By contrast, after removing the positive effect of tree canopy cover, the efficiency of photosynthesis did not show differences between elevations. The number of stomata per area increased with elevation, while leaf area reached maximum values at 950 m. Regarding reproductive traits, densities of flowers and fruits were not affected by elevation, and fruit set, seed set, and seed viability only varied between localities within elevation. Moreover, flower production was negatively correlated with soil pH. Reproductive success was not limited by pollen quantity at any of the elevations. However, elevation affected number of ovules, number of mature seeds per fruit, and fruit dry weight; these variables reached their highest values at around 1700 m. These results show that, while bilberry exhibited the most favourable vegetative performance at mid elevations, maximum reproductive output was observed at higher elevations.

Résumé

Les gradients altitudinaux représentent des scénarios idéaux pour étudier les réponses des plantes aux facteurs environnementaux et au réchauffement climatique. Les traits physiologiques et morphologiques, la croissance et la reproduction de la myrtille ont été examinés à six altitudes le long d'un gradient allant de 350 à 2000 m au-dessus du niveau de la mer. Le contenu en chlorophylle et la croissance augmentaient avec l'altitude pour atteindre un maximum à 950 m et diminuaient par la suite. Un pH élevé du sol avait un effet négatif sur ces deux variables. Á l'opposé, l'efficacité photosynthétique ne montrait pas de différence en fonction de l'altitude, une fois retiré l'effet positif du couvert forestier. La densité des stomates augmentait avec l'altitude tandis que la surface foliaire atteignait son maximum à 950 m. Quant aux traits reproducteurs, l'altitude n'avait pas d'effet sur la densité de fleurs et de fruits, alors que le nombre de fruits et de graines et la viabilité des graines variaient seulement entre les différents sites d'une même altitude. De plus, la production de fleurs était corrélée négativement avec le pH du sol. Le succès reproducteur n'était pas limité par la quantité de pollen à aucune des altitudes. Cependant, l'altitude avait un effet sur le nombre d'ovules et de graines matures par fruit ainsi que sur le poids sec des fruits. Ces variables atteignaient leurs valeurs maximales à environ 1700 m. Ces résultats montrent que même si les altitudes moyennes étaient les plus favorables à la performance végétale de la myrtille, le rendement reproductif maximal a été observé aux altitudes plus élevées.

Keywords:

• bilberry
• Cantabrian Range
• elevation gradients
• global warming
• reproductive success

Mots-clés:

• chaîne Cantabrique
• gradient altitudinal
• myrtille
• réchauffement climatique
• succès reproducteur