Ex situ conservation in botanical gardens – challenges and scientific potential preserving plant biodiversity

In the Anthropocene, the world’s plant diversity is threatened with extinction and the erosion of the genetic diversity of natural populations. According to the State of the World’s Plants and Fungi 2020 of the Royal Botanic Gardens, Kew, two out of five of the ~350,000 known vascular plant species are at risk of extinction. Despite the considerable toolkit of biodiversity conservation practices, usually it is hard to choose the best option to stop biodiversity loss. Ex situ conservation has seen massive development due to radical losses of natural ecosystems, and its incrementing necessity has been underscored by Target 8 of the 2011-2020 Global Strategy for Plant Conservation. As we crossed the finish line of this strategy in 2020, a review of the accumulated knowledge on the ex situ living collections has become particularly important. Despite the increasing attention received by ex situ conservation, studies on the sustainability, quality, and usability of the plant material prior to establishing the garden collections are few, leaving major gaps unfilled in terms of best ex situ conservation practices. Here we present an overview of the results and experiences in ex situ conservation focusing on living plant collections, with the aim of guiding conservation practitioners towards the most efficient working methods. We evaluate the future needs and perspectives of this conservation technique, based on case studies on both woody and herb species. Possible conservation applications and priorities suggested for future works are summarized

Evaluating biodiversity dimensions of a small isolated outcrop (Csóka-kő, Keszthely Mountains)

Dolomite outcrops are well known for their high ability to retain plant diversity. Due to isolation and reduced sizes, they often support small plant populations, which may be exposed to anthropic pressure due to tourism. We evaluated the botanical and ecological importance of the small isolated outcrop Csóka-kő and of the surrounding Kő-hát, located in the Keszthely Mountains. We grasped the concept of biodiversity by assessing its three different aspects: species richness, diversity of plant families and the number of protected species, and we evaluated the influence of climate on the geoelement composition. In a relatively short study period, we identified 188 vascular plant species across 141 genera and 55 families, of which several were red listed. Submediterranean geoelements were the third most frequent, indicating the expected influence of the Submediterranean climate in this region. Our findings signal outstanding floristic diversity and conservation value of Csóka-kő and its surroundings

Időszakos tócsák biodiverzitását meghatározó tényezők vizsgálata a Csíki-medencében (Románia)

Az időszakos tócsák, kis méretüknek és jellegzetes ökológiájuknak köszönhetően hatványozottan kitettek a környezetük által gyakorolt hatásoknak. Az életközösségeiket kialakító tényezők megértése kulcsfontosságú a helyes természetmegőrzési eljárások megtervezéséhez. A Keleti-Kárpátokban elhelyezkedő Csíki-medence 48 boreális jellegű időszakos tócsájában megvizsgáltuk a fajszám-terület összefüggést a növények összfajszámának, illetve a különböző szociális magatartástípusok fajszámának figyelembevételével. A tócsák területe szignifikáns pozitív hatást gyakorolt az összfajszámra, illetve a specialista és a kompetítor növényfajok számára. A vizsgált tócsák viszonylag jó állapotban maradtak fenn, azonban természetes egyensúlyuk könnyen felborulhat. Működésük megértéséhez úgy az ökológiai, mint a regionálisan ható, tájhasználati tényezők áttekintése szükségesnek látszik

A Gymnadenia frivaldii Hampe ex Griseb. újrafelfedezése areája északi határán (Keleti Kárpátok, Románia)

A Frivaldszky-bibircsvirág a Délkeleti-Kárpátok orchideaflórájának egyik ritkasága, amelynek fajneve híres Balkán kutatónk, Frivaldszky Imre (1799–1870) emlékét őrzi. Hegyvidéki lápokon, vízszivárgós, üde helyeken fordul elő a Balkán-félsziget hegyvidékein (Bulgária, Románia, Görögország, Macedónia, Montenegró, Albánia). A fajra a Kárpátokban először Heuffel János bukkant rá a Szárkő-hegységben. Habár a fajt Simonkai 1874-ben gyűjtötte a Retyezátban (Zenóga- és Bukura-tó), a példánya (BP33967) azonosságában bizonytalan volt, ezért az a halvány bibircsvirág (Gymnadenia albida) alá sorolva szerepel monográfiájában. Azóta több helyről előkerült a Retyezátból, így a Peleaga-havasról, a Zănoaga-, Zănoguţa-, Ana- és Bucura-tavak mellől és a Judele-völgyből, továbbá a Szárkő-hegység egy-két pontjáról is. Az utolsó szerzőnek a faj egy öt évtizeddel korábbi, csupán egy fitocönológiai tabellában dokumentált előfordulását sikerült megerősítenie a Hargita hegységben (Keleti-Kárpátok). Ez a lelőhely a faj areájának északi határán helyezkedik el, ezért növényföldrajzi szempontból igazán fontos adat. A közlemény bemutatja a faj felfedezésének történetét és jelenleg ismert elterjedését és veszélyeztetettségi státuszát a Kárpátokban, továbbá a Hargita hegységi élőhelyét.</jats:p

Weed species composition of small-scale farmlands bears a strong crop-related and environmental signature

Weed species loss due to intensive agricultural land use has raised the need to understand how traditional cropland management has sustained a diverse weed flora. We evaluated to what extent cultivation practices and environmental conditions affect the weed species composition of a small-scale farmland mosaic in Central Transylvania (Romania). We recorded the abundance of weed species and 28 environmental, management and site context variables in 299 fields of maize, cereal and stubble. Using redundancy analysis, we revealed 22 variables with significant net effects, which explained 19.2% of the total variation in species composition. Cropland type had the most pronounced effect on weed composition with a clear distinction between cereal crops, cereal stubble and maize crops. Beyond these differences, the environmental context of croplands was a major driver of weed composition, with significant effects of geographic position, altitude, soil parameters (soil pH, texture, salt and humus content, CaCO3, P2O5, K2O, Na and Mg), as well as plot location (edge vs. core position) and surrounding habitat types (arable field, road margin, meadow, fallow, ditch). Performing a variation partitioning for the cropland types one by one, the environmental variables explained most of the variance compared with crop management. In contrast, when all sites were combined across different cropland types, the crop-specific factors were more important in explaining variance in weed community composition

Populációk térbeli fenotípusos és neutrális genetikai változatosságának vizsgálata óceáni szigeteken és szárazföldön

Az élőhelyek fragmentációjának, végsőképpen elszigetelődésének globális méreteire tekintettel szükségessé vált olyan prediktív ökológiai modellek kidolgozása, amelyek időben előre jelezhetik az izolációval járó kockázatokat. Ehhez mindenek előtt az elszigetelődés fogalmának tisztázása szükséges. Az óceáni szigetvilágra kidolgozott szigetjelenség aspektusai (egyensúlyi dinamika, izolált populációkat érintő új ökológiai-evolúciós nyomások) a szárazföldön is azonosíthatók. Azonban a szárazföldi populációk közötti génáramlást gyakran megkönnyíti az élőhelyek térbeli és időbeli érintkezése, mely esetben a térbeli variabilitás fő várható oka a földrajzi távolság általi elszigetelődés. Az óceáni szigetek és szárazföldi populációk térbeli változatosságának összehasonlítása tágabb fogalmi keretet nyújthat a földrajzi elszigetelődés mechanizmusainak vizsgálatára. Ugyanakkor a populációk térbeli változatosságát kiváltó okok nem mindig földrajzi jellegűek, hiszen gyakran még a szigetvilág egyediségét is az ökológiai, és nem a földrajzi távolság határozza meg. Tanulmányunkban megvizsgáltuk a földrajzi és ökológiai távolság hatását a növény- és állatpopulációk térbeli fenotípusos és neutrális genetikai változatosságára, összehasonlításban óceáni szigeteken és a szárazföldön. A vizsgálathoz 129 olyan publikáció adatait digitalizáltuk, amely egyazon faj legalább két-két populációját tanulmányozta szigeteken, illetve a szárazföldön (összesen 1193 szigeti és 1021 szárazföldi populáció 13037 adatát használva fel). A Bayes-i inferenciára épülő modellekben a függő változó a populáció-párok arányának logaritmusa volt, a fix hatás a földrajzi helyzet (sziget vagy szárazföld), földrajzi távolság, ökológiai (klimatikus) távolság és a taxonómiai besorolás (növény vagy állat), a random hatás a tanulmány, faj, filogenetika, taxonómiai csoportok voltak. A genetikai modellek heterozigótaság, lókuszonkénti allélszám, genetikai polimorfizmus, genotípus változatosság stb. értékeket, míg a tágabb értelemben vett fenotípusokra vonatkozó modellek jellegeket (méret, súly), életmenet-összetevőket (túlélés, szaporodás), fiziológiai stb. méréseket foglaltak össze. A genetikai sokféleséget nem befolyásolta jelentősen a populációk földrajzi és ökológiai távolsága, földrajzi helyzete vagy taxonómiai besorolása, habár a földrajzi távolság valamivel gyakrabban növelte a populációk közötti különbségeket. A szigeteken már minimális földrajzi távolság mellett is magas volt a populációk térbeli fenotípusos variabilitása (jóval magasabb, mint a szárazföldön), míg a szárazföldi populációk között csupán a földrajzi távolság növekedése emelte némileg a különbségeket. Tehát az óceáni szigeteken erőteljesebben megmutatkozott, hogy a fenotípusos variabilitás és a neutrális genetikai diverzitás eltérő folyamatok eredménye. A szigeteken a neutrális genetikai diverzitási mintázatoknál kifejezettebb volt a fenotípusok változatossága, jelezve a szigetek kapcsán jól ismert erőteljes evolúciós folyamatokat. Eközben a szárazföldi populációk valószínűleg kedvezőbb térbeli és időbeli kapcsolatai a fenotípusos változatosságot alacsonyabb szinten tartották. Összefoglalásként elmondható, hogy a populációk térbeli fenotípusos variabilitása elsősorban az élőhely-rendszerek alacsony átjárhatóságának köszönhető, míg a neutrális genetikai diverzitási mintázatokra a földrajzi, és különösen a klimatikus távolság lassabban vagy ritkábban fejti ki a hatását

GrassPlot v. 2.00 – first update on the database of multi-scale plant diversity in Palaearctic grasslands

Abstract: GrassPlot is a collaborative vegetation-plot database organised by the Eurasian Dry Grassland Group (EDGG) and listed in the Global Index of Vegetation-Plot Databases (GIVD ID EU-00-003). Following a previous Long Database Report (Dengler et al. 2018, Phyto- coenologia 48, 331–347), we provide here the first update on content and functionality of GrassPlot. The current version (GrassPlot v. 2.00) contains a total of 190,673 plots of different grain sizes across 28,171 independent plots, with 4,654 nested-plot series including at least four grain sizes. The database has improved its content as well as its functionality, including addition and harmonization of header data (land use, information on nestedness, structure and ecology) and preparation of species composition data. Currently, GrassPlot data are intensively used for broad-scale analyses of different aspects of alpha and beta diversity in grassland ecosystems