SEARCH

SEARCH BY CITATION

Keywords:

  • biological invasion;
  • competition;
  • disturbance;
  • invasive plants;
  • matrix model;
  • rare plants
  • competencia;
  • invasión biológica;
  • plantas invasoras;
  • modelo matricial;
  • perturbación

Abstract: Demographic matrix models are an increasingly standard way to evaluate the effects of different impacts and management approaches on species of concern. Although invasive species are now considered among the greatest threats to biodiversity, matrix methods have been little used to explore and integrate the potentially complicated effects of invasions on native species. I developed stage-structured models to assess the impacts of invasive grasses on population growth and persistence of a federally listed (U.S.A.) endemic plant, the Antioch Dunes evening primrose (Oenothera deltoides subsp. howellii [Munz] W. Klein). I used these models to evaluate two frequently made assumptions: (1) when rare plant populations decline in invaded habitats, invasive species are the cause and (2) invasive plants suppress rare plants primarily through direct resource competition. I compared two control and two removal matrices based on previous experimental work that showed variable effects of invasive grasses on different life-history stages of O. deltoides. Matrix analysis showed that these effects translated into substantial changes in population growth rates and persistence, with control matrices predicting a mean stochastic population growth rate (λ) of 0.86 and removal matrices predicting growth rates from 0.92 to 0.93. Yet even the most optimistic invasive removal scenarios predicted rapid decline and a probability of extinction near one in the next 100 years. Competitive suppression of seedlings had much smaller effects on growth rates than did lowered germination, which probably resulted from thatch accumulation and reduced soil disturbance. These results indicate that although invasive grasses have important effects on the population growth of this rare plant, invasion impacts are not solely responsible for observed declines and are likely to be interacting with other factors such as habitat degradation. Further, changes in the disturbance regime may be as important a mechanism creating these impacts as direct resource competition. My results highlight the value of demographic modeling approaches in creating an integrated assessment of the threats posed by invasive species and the need for more mechanistic studies of invasive plant interactions with native plants.

Resumen: Los modelos demográficos matriciales son una forma cada vez más utilizada para evaluar los efectos de diferentes impactos y métodos de gestión sobre las especies en cuestión. Aunque actualmente se considera a las plantas invasoras entre las mayores amenazas a la biodiversidad, los modelos matriciales han sido poco utilizados para explorar e integrar los efectos potencialmente complicados de las invasiones sobre las especies nativas. Desarrollé modelos estructurados por etapas para evaluar los impactos de pastos invasores sobre el crecimiento poblacional y la persistencia de una especie de planta endémica, enlistada federalmente (E.U.A.), Oenothera deltoides ssp. howellii [Munz] W. Klein. Utilicé estos modelos para evaluar dos suposiciones frecuentes: (1) cuando las poblaciones de plantas raras declinan en hábitats invadidos, las especies invasoras son la causa y (2) las plantas invasoras suprimen a las plantas raras principalmente mediante la competencia directa por recursos. Comparé dos matrices de control y dos de remoción con base en trabajo experimental previo que mostró efectos variables de los pastos invasores sobre las diferentes etapas de la historia de vida de O. deltoides. El análisis de la matriz mostró que estos efectos se tradujeron en cambios sustanciales en las tasas de crecimiento y persistencia de la población, las matrices de control predijeron una tasa media de crecimiento poblacional estocástica (λ) de 0.86 y las matrices de remoción predijeron tasas de crecimiento de 0.92-0.93. Aun los escenarios más optimistas de remoción de invasores predijeron una rápida declinación y una probabilidad de extinción en 100 años cerca de uno. La supresión competitiva de plántulas tuvo mucho menor efecto sobre las tasas de crecimiento que la disminución en la germinación, que probablemente resultó de la acumulación de paja y reducción en la perturbación del suelo. Estos resultados indican que, aunque los pastos invasores tienen efectos importantes sobre el crecimiento poblacional de esta planta rara, los impactos de la invasión no son los únicos responsables de las declinaciones observadas y probablemente están interactuando con otros factores como la degradación del hábitat. Más aun, los cambios en el régimen de perturbación pueden ser un mecanismo tan importante en la creación de estos impactos como la competencia directa por recursos. Mis resultados resaltan el valor del enfoque de los modelos demográficos para la evaluación integral de las amenazas de especies invasoras y la necesidad de estudios más mecanicistas de las interacciones de plantas invasoras con plantas nativas.