Potential Ecological Distribution of Alien Invasive Species and Risk Assessment: a Case Study of Buffel Grass in Arid Regions of Mexico

Authors

  • LAURA ARRIAGA,

    1. Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO), D.F., Mexico
    2. Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, Apdo. Postal 128, La Paz 2300, Baja California Sur, Mexico, email larriaga04@cibnor.mx
    Search for more papers by this author
  • ALEJANDRO E. CASTELLANOS,

    1. Departamento de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de la Universidad de Sonora, Universidad de Sonora, Hermosillo, Sonora, Mexico
    Search for more papers by this author
  • ELIZABETH MORENO,

    1. Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO), D.F., Mexico
    Search for more papers by this author
  • JESÚS ALARCÓN

    1. Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO), D.F., Mexico
    Search for more papers by this author

Abstract

Abstract:  Alien invasive species represent a severe risk to biodiversity. Such is the case of buffel grass (Cenchrus ciliaris L.), a native species of Southern Asia and East Africa, which was introduced to the United States and Mexico for use in improved pasture. Here we present a coarse-grain approach to determine areas where buffel grass can potentially invade in Mexico. Potential species distributions, suitable for an invasion by buffel grass, were obtained through genetic algorithms. We generated the algorithms with databases of herbaria specimens; environmental digital covers of climate, soil texture, and vegetation; and the program called Genetic Algorithm for Rule-Set Prediction. This spatial modeling approach was validated with a case study for the state of Sonora, Mexico, where the occurrence of buffel grass has been proven. The most threatened vegetation types for the specific case of Sonora were desert scrub, mesquite woodlands, and tropical deciduous forest. The model prediction agreed with the field observations recorded in Sonora and allowed us to apply the same procedure to produce a map of the potential sites of buffel grass invasion for Mexico. The areas at risk of invasion mostly occurred in desert scrub, located in the arid and semiarid regions of northern Mexico. This methodology provides an initial baseline for assessment, prevention, and management of alien species that may become invasive under certain environmental conditions. Additionally this modeling approach provides a tool for policy makers to use in making decisions on land-use management practices when alien species are involved.

Abstract

Resumen:  Las especies exóticas invasoras representan un riesgo para la biodiversidad. Tal es el caso de Cenchrus ciliaris, una especie nativa del sureste de Asia y este de África, que fue introducida a los Estados Unidos y México como un pasto mejora de pasturas. Presentamos un método de grano grueso para determinar áreas que potencialmente pueden ser invadidas por C. ciliaris en México. Las distribuciones potenciales de áreas susceptibles de invasión por C. ciliaris, se obtuvieron por medio de algoritmos genéticos. Generamos los algoritmos con bases de datos de especímenes de herbario, coberturas ambientales digitales (i. e. clima, textura del suelo y vegetación) y el programa Genetic Algorithm for Rule-Set Prediction. Este método de modelado espacial fue validado con un estudio de caso para el estado de Sonora, México, donde se había probado la ocurrencia de C. ciliaris. Para el caso específico de Sonora, los tipos de vegetación más amenazados fueron los matorrales xerófilos, mezquitales y el bosque tropical deciduo. La predicción del modelo coincidió con las observaciones de campo registradas en Sonora y nos permitió aplicar el mismo procedimiento para producir un mapa de los sitios potenciales de invasión por C. ciliaris en México. Las áreas con riesgo de invasión ocurrieron principalmente en matorrales xerófilos, localizados en regiones áridas y semiáridas del norte de México. Esta metodología proporciona una base de inicio para la evaluación, prevención y manejo de especies exóticas que pueden convertirse en invasoras bajo ciertas condiciones ambientales. Adicionalmente, este método de modelado constituye una herramienta para el uso de tomadores de decisiones en la gestión de prácticas sobre uso de suelo cuando están involucradas especies invasoras.

Ancillary