Get access

Effects of Earthworm Invasion on Plant Species Richness in Northern Hardwood Forests

Authors


Current address: Minnesota Department of Natural Resources, Office of Management and Budget Services, 500 Lafayette Road, Box 10, St. Paul, MN 55155, U.S.A., email andy.holdsworth@dnr.state.mn.us

Abstract

Abstract: The invasion of non-native earthworms (Lumbricus spp.) into a small number of intensively studied stands of northern hardwood forest has been linked to declines in plant diversity and the local extirpation of one threatened species. It is unknown, however, whether these changes have occurred across larger regions of hardwood forests, which plant species are most vulnerable, or with which earthworm species such changes are associated most closely. To address these issues we conducted a regional survey in the Chippewa and Chequamegon national forests in Minnesota and Wisconsin (U.S.A.), respectively. We sampled earthworms, soils, and vegetation, examined deer browse in 20 mature, sugar-maple-dominated forest stands in each national forest, and analyzed the relationship between invasive earthworms and vascular plant species richness and composition. Invasion by Lumbricus was a strong indicator of reduced plant richness in both national forests. The mass of Lumbricus juveniles was significantly and negatively related to plant-species richness in both forests. In addition, Lumbricus was a significant factor affecting plant richness in a full model that included multiple variables. In the Chequamegon National Forest earthworm mass was associated with higher sedge cover and lower cover of sugar maple seedlings and several forb species. The trends were similar but not as pronounced in Chippewa, perhaps due to lower deer densities and different earthworm species composition. Our results provide regional evidence that invasion by Lumbricus species may be an important mechanism in reduced plant-species richness and changes in plant communities in mature forests dominated by sugar maples.

Abstract

Resumen: La invasión de lombrices de tierra (Lumbricus spp.) no nativas en un pequeño número de sitios estudiados intensivamente en bosques deciduos del norte ha sido relacionada con declinaciones en la diversidad de plantas y con la extirpación local de una especie amenazada. Sin embargo, se desconoce si estos cambios han ocurrido en regiones más extensas de bosques deciduos, cuales especies de plantas son más vulnerables o con cual especie de lombriz de tierra se asocian más estrechamente los cambios. Para abordar estos temas, realizamos un muestreo regional en los bosques nacionales Chippewa y Chequamegon en Minnesota y Wisconsin (E.U. A.), respectivamente. Muestreamos lombrices de tierra, suelos y vegetación, examinamos el ramoneo de venados en 20 sitios dominados por arce en cada bosque nacional, y analizamos la relación entre lombrices invasoras y la riqueza y composición de especies de plantas vasculares. La invasión por Lumbricus fue un indicador robusto de una reducción en la riqueza de especies de plantas en ambos bosques nacionales. La masa de Lumbricus juveniles se correlacionó significativa y negativamente con la riqueza de especies de plantas en ambos bosques. Adicionalmente, Lumbricus fue un factor que afectó significativamente la riqueza de especies en un modelo total que incluyó múltiples variables. En el Bosque Nacional Chequamegon, la masa de lombrices se asoció con una mayor cobertura de juncia y una menor cobertura de plántulas de arce y varias especies de hierbas. Las tendencias fueron similares, pero no tan pronunciadas en Chippewa, probablemente debido a menores densidades de venado y una composición de especies de lombrices diferente. Nuestros resultados proporcionan evidencia regional de que la invasión por especies de Lumbricus puede ser un mecanismo importante en la reducción de la riqueza de especies de plantas y en los cambios en comunidades de plantas en bosques maduros dominados por arces.

Ancillary