Invasive planter har en hidtil uset evne til at være pioner på nye kontinenter og klimaer

Det er ingen hemmelighed, at globalisering, hjulpet af klimaændringer, hjælper invasive arter med at få fodfæste over hele planeten. Hvad der kom som noget af en overraskelse for Virginia Tech-forskere var, hvor foranderlige disse angribere er.

Forskerne opdagede, at invasive plantearter ikke kun er meget adaptive, de er i det væsentlige i stand til at ændre sig for at trives på nye kontinenter og i forskellige typer klimaer, udfordrer antagelsen om, at arter indtager det samme miljø i indfødte og invasive områder.

Studiet, af Jacob Barney, en lektor ved College of Agriculture and Life Sciences' Institut for Plantepatologi, Fysiologi, og Weed Science og Dan Atwater, en underviser i Institut for Biologiske Videnskaber ved North Carolina State University og Barneys tidligere post-doc rådgiver, blev offentliggjort tirsdag i Naturens økologi og evolution , en online journal.

"Dette er vigtigt både for at ændre, hvordan vi tænker om arter, og hvor de vokser, " sagde Barney, som også er fellow i Fralin Life Science Institute og tilknyttet Global Change Center. "Resultaterne ændrer også vores evne til at forudsige, hvor de vil vokse, og hvordan de kan reagere i et skiftende klima. Dette kunne være en game-changer for risikovurdering og bevaring af invasive arter."

Atwater brugte data kompileret af bachelor Carissa Ervine, også en forfatter på papiret, at teste en langvarig antagelse i økologi - at planters klimabegrænsninger ikke ændrer sig, hvilket betyder, at vi kan forudsige, hvor de vil vokse. Små undersøgelser understøttede denne antagelse. Imidlertid, Virginia Tech-forskerne blæste denne antagelse væk ved at teste mere end 800 arter ved hjælp af nye modeller udviklet af Atwater og Barney.

"Nogle mennesker vil sige, at invasive arter har forskellige udbredelser i et nyt klima. Men vi fandt ud af, at de indtager en bredere vifte af nye klimaer, "sagde Atwater." Arter ændrer sig i deres økologi, når de bevæger sig fra et kontinent til et andet. Vi bør forvente, at arter ændrer sig, muligvis permanent, når de krydser kontinenter."

Resultaterne har store konsekvenser for anvendelse af miljømæssige nichemodeller til at vurdere risikoen for invasive arter og for at forudsige arters reaktion på klimaændringer. Arter, der er i stand til at ændre deres økologi og de klimaer, de kalder hjem, kan udgøre en udfordring for forskere, der bruger native data til at forudsige fordelingen af ​​invasive arter.

Driveren bag undersøgelsen var et ønske om at forudsige den fremtidige udbredelse af invasive arter, som udgør en alvorlig trussel mod mennesker, miljø, og økonomisk sundhed. Forskerne startede med at stille spørgsmålet:Optager invasive arter det samme klima i invasivt udbredelsesområde, som de gør i deres oprindelige udbredelsesområde? At finde ud af, de sammenlignede hjemmehørende og invasive arter.

Barney og Atwater undersøgte 815 landlevende plantearter fra alle kontinenter, sammen med millioner af forekomstpunkter, eller steder, hvor planterne har været kendt for at forekomme, og sammenlignede modeller i den største globale undersøgelse af invasive arter til dato. De fandt tegn på klimatiske nicheskift i alle de 815 plantearter, der blev introduceret på fem kontinenter. En klimatisk niche refererer til det sæt af klimaer, hvor en art har en stabil eller voksende befolkning.

Generelt, deres resultater tyder på, at nicheskift afspejler ændringer i klimatilgængelighed på kontinentskala og var de største i langlivede og dyrkede arter. Hvis arter flytter til et varmere kontinent, for eksempel, de har en tendens til at skifte mod at indtage varmere klimaer. Kort sagt, kulturplanter med lang levetid er særligt dygtige til at gøre sig hjemme i helt nye klimaer.

"Der er ikke kun implikationer for at forudsige, hvor invasive arter vil forekomme, der er også ledelsesmæssige konsekvenser, " sagde Barney. "Som et eksempel, for visse arter bruger vi biokontrol, introducere en organisme til at kontrollere en anden, en tilgang, der muligvis ikke er effektiv eller sikker, hvis den målrettede art undergår økologiske ændringer. Når vi laver klimamodellering, vi antager, at klimanichen kan være den samme, når den måske ikke er det. Så, der er en lang række implikationer på en lang række områder. "

Barney rejste en anden bekymring.

"Ved at dyrke arter - bøje dem til landbrugs- eller prydformål og selektere efter egenskaber som kuldehårdhed, vi skubber dem ind i miljøer, de ikke ville have besat, " sagde han. "Disse selektionspres i avlen, plus de miljøer, vi sætter dem i, kan overdrive denne ændring. Kortlivede arter, for eksempel, gå ind i tørre klimaer. Så hovedet er, at forskellige arters træk påvirker retningen af ​​et nicheskift."

Når først Atwater og Barney forstår disse drivere mere fuldt ud, de håber at være i stand til at forudsige, hvordan den geografiske udbredelse af en invasiv art vil stige for at udpege områder, der sandsynligvis vil blive invaderet.

"Den anden del af lag på dette er antagelsen om, at klimaet er stabilt, hvilket ikke er tilfældet, " sagde Atwater. "Vi har også stolet på den antagelse, at en art er en art, og dens økologiske tendenser forbliver konstante. Dette er heller ikke tilfældet. Arter varierer i rum og tid. De opfører sig forskelligt på forskellige kontinenter og i forskellige klimaer. Følgelig, konceptet med en arts klimatisk niche er mindre stabilt og mindre klart defineret. "

Med fødevareproduktion, menneskets sundhed, økosystemets modstandsdygtighed, og biodiversitet på spil, da globale invasioner overskrider vores evne til at reagere, en større forståelse af klimatiske nicheskift er afgørende for fremtidige forsøg på at forudsige arternes dynamik, ifølge forskerne.