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Predicting the Landscape-Scale Distribution of Alien Plants and Their Threat to Plant Diversity

Authors

  • Steven I. Higgins,

    Corresponding author
    1. Institute for Plant Conservation , Department of Botany, University of Cape Town, Private Bag,
      Rondebosch 7700, South Africa
       Current address: Department of Botany, University of the Witwatersrand, Private Bag 3, WITS 2050, South Africa, email steve@gecko.biol.wits.ac.za
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  • David M. Richardson,

    1. Institute for Plant Conservation , Department of Botany, University of Cape Town, Private Bag,
      Rondebosch 7700, South Africa
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  • Richard M. Cowling,

    1. Institute for Plant Conservation , Department of Botany, University of Cape Town, Private Bag,
      Rondebosch 7700, South Africa
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  • Terry H. Trinder-Smith

    1. Bolus Herbarium , Department of Botany, University of Cape Town, Private Bag, Rondebosch 7700, South Africa
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 Current address: Department of Botany, University of the Witwatersrand, Private Bag 3, WITS 2050, South Africa, email steve@gecko.biol.wits.ac.za

Abstract

Abstract: Invasive alien organisms pose a major threat to global biodiversity. The Cape Peninsula, South Africa, provides a case study of the threat of alien plants to native plant diversity. We sought to identify where alien plants would invade the landscape and what their threat to plant diversity could be. This information is needed to develop a strategy for managing these invasions at the landscape scale. We used logistic regression models to predict the potential distribution of six important invasive alien plants in relation to several environmental variables. The logistic regression models showed that alien plants could cover over 89% of the Cape Peninsula. Acacia cyclops and Pinus pinaster were predicted to cover the greatest area. These predictions were overlaid on the current distribution of native plant diversity for the Cape Peninsula in order to quantify the threat of alien plants to native plant diversity. We defined the threat to native plant diversity as the number of native plant species (divided into all species, rare and threatened species, and endemic species) whose entire range is covered by the predicted distribution of alien plant species. We used a null model, which assumed a random distribution of invaded sites, to assess whether area invaded is confounded with threat to native plant diversity. The null model showed that most alien species threaten more plant species than might be suggested by the area they are predicted to invade. For instance, the logistic regression model predicted that P. pinaster threatens 350 more native species, 29 more rare and threatened species, and 21 more endemic species than the null model would predict. Comparisons between the null and logistic regression models suggest that species richness and invasibility are positively correlated and that species richness is a poor indicator of invasive resistance in the study site. Our results emphasize the importance of adopting a spatially explicit approach to quantifying threats to biodiversity, and they provide the information needed to prioritize threats from alien species and the sites that need urgent management intervention.

Abstract

Resumen: Organismos invasores poseen una amenaza grave para la biodiversidad global. La Península Cape, en Sudáfrica provee un caso de estudio de la amenaza de plantas invasoras sobre la diversidad nativa de plantas. Intentamos identificar si las plantas pueden invadir el paisaje y cual sería su amenaza sobre la diversidad de plantas. Esta información es necesaria para desarrollar una estrategia para el manejo de estas invasiones a escala de paisaje. Mediante el uso de modelos de regresion logística predecimos la distribución potencial de seis especies de plantas invasoras importantes en relación con diversas variables ambientales. Los modelos de regresión logística mostraron que las plantas invasoras podrían cubrir mas de un 89% de la Península Cape. Acacia cyclops y Pinus pinaster fueron predecidas como las especies que cubrirían mas área. Estas predicciones fueron sobrepuestas en un mapa de distribución actual de la diversidad de plantas nativas de la Península Cape con la intención de cuantificar la amenaza de las especies invasoras sobre la diversidad de especies nativas. Definimos la amenaza a la diversidad de plantas nativas como el número de especies de plantas nativas (divididas como: todas las especies, especies raras y amenazadas y especies endémicas) que tienen su rango total cubierto por la distribución predecida de plantas invasoras. Un modelo nulo que asume una distribucióñ aleatoria de sitios invadidos se empleó para evaluar si el área invadida estaba siendo confundida con la amenaza de la diversidad sobre plantas nativas. De hecho, el modelo de regresión logística predijo que Pinus pinaster amenaza a 350 especies nativas, 29 consideradas raras y amenazadas y 21 especies endémicas mas de lo que el modelo nulo predijo. Las comparaciones entre los modelos nulos y logísticos sugieren que la riqueza de especies y la invisabilidad estan positivamente correlacionadas y que la riqueza de especies es un indicador pobre de la resistencia contra invasiones en el área de estudio. Nuestros resultados hacen énfasis en la importancia de adoptar aproximanciones espacialmente explícitas para cuantificar las amenazas contra la biodiversidad y proveer la información necesaria para priorizar amenazas por especies invasoras y los sitios que necesitan una intervención de manejo urgente.

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