A seven-year study of flower-color polymorphism in a Mediterranean annual plant (original) (raw)

2016, Basic and Applied Ecology

Flower-color polymorphisms are well-documented, but how color morph frequencies change over time is usually unknown. We studied this question using the milk thistle, Silybum marianum (Asteraceae). Purple flowers commonly occur in Israel, but an infrequent white morph has been recorded since the 1920s, at first from the south of the country. Over seven years, we recorded the frequencies of the two color morphs in 17 populations along a 156 km south-north transect with a steep rainfall gradient. The proportion of white inflorescences per population consistently decreased from south to north, and their mean proportion decreased from 24% to 12% over the study period. Four of the populations went extinct, but two were recolonized, and two additional populations decreased to <10 individuals. To test whether the color morphs differ in fitness, we collected the ripe inflorescences shortly before seed dispersal from all dimorphic populations in two flowering seasons. The numbers of developed, partially eaten and aborted seeds did not differ between color morphs. There was also no geographical trend in the numbers of developed, aborted and partially eaten seeds in either morph. Insect pollinators did not discriminate against the white morph. Thus, the decline of white-flowering plants over the course of the study cannot be attributed to negative interactions with pollinators or with seed herbivores, two potentially important agents affecting seed output. Our findings are compatible with genetic drift, mediated through population bottlenecks and founder effects, but this interpretation was not directly tested. Our study contributes to the ongoing discussion of the role of natural selection vs. random events in maintaining flower-color polymorphisms. Zusammenfassung Farbpolymorphismus bei Blüten ist gut dokumentiert, aber wie die Häufigkeiten der Blütenmorphen sich mit der Zeit verändern, ist normalerweise unbekannt. Wir untersuchten diese Frage an der Mariendistel Silybum marianum (Asteraceae). Purpurfarbene Blüten treten in Israel weithin auf, aber eine seltene weiße Morphe wird seit den 1920iger Jahren nachgewiesen, zuerst im Südteil des Landes. Sieben Jahre lang registrierten wir die Häufigkeiten der beiden Farbmorphen in 17 Populationen entlang eines Nord-Süd-Transekts (156 km), das einen steilen Niederschlagsgradienten bildet. Der Anteil der weißen Blüten je Population nahm von Süden nach Norden ab, und der mittlere Anteil fiel im Laufe der Untersuchung von 24% auf 12%. Vier Populationen starben aus, aber zwei wurden wiederbegründet und zwei weitere Populationen gingen auf weniger als zehn Individuen zurück. Um mögliche Unterschiede in der Fitness der beiden Morphen festzustellen, sammelten wir in zwei Jahren reife Blütenstände kurz vor der Ausbreitung der Samen in allen dimorphen Populationen. Es gab keine Unterschiede zwischen den Farbmorphen hinsichtlich der Zahl der voll entwickelten, befressenen und verkümmerten Samen. Es gab auch keinen geographischen Trend. Bestäuber-Insekten mieden die weiße Morphe nicht. Damit konnte die Abnahme der weißen Morphe im Untersuchungszeitraum nicht durch negative Interaktionen mit Bestäubern oder Samenfressern erklärt werden.