The effect of roadbuilding on subarctic mountain vegetation and the introduction of nonnative species

Jonas

Lembrechts

Transport van zaden via het verkeer: een groter probleem dan gedacht

We zijn niet alleen als we ons reizend over deze aardbol verplaatsen. Vastgehecht aan autobanden en schoenzolen volgen plantenzaden ons overal waar we gaan. Zo schudden we zonder het te weten wereldwijd de natuur grondig door elkaar. – Antwerpen, juni 2013

Zo toonde een studie van de Universiteit Antwerpen aan hoe verschillende plantensoorten zich dankzij ons transportsysteem in de bergen kunnen verplaatsen. Ze maken van de toegenomen mobiliteit gebruik om zich vastgehecht aan auto’s en wandelaars mee naar boven te laten vervoeren. Op die manier kunnen ze zich over tientallen kilometers verplaatsen. Een studie in de onverstoorde bergen van Lapland bracht meer details over deze mobiliteit van planten aan het licht. Net omdat de menselijke invloed in de bergen in Lapland beperkt is tot enkele zeldzame wegen, kan hier het duidelijkst het effect van wegenbouw op de vegetatie worden bestudeerd.

Invasief onkruid

Het grootste gevaar komt van beneden, uit het dal. Daar heeft de mens, en dan vooral de landbouw, een groot aantal typische onkruidsoorten uit West-Europa binnengebracht. Nu verplaatsen die soorten zich langzaam maar zeker bergop, waarbij ze zich overal in de wegbermen vestigen. Dat ze daar zelfs in Lapland toe in staat zijn, is hoogst verontrustend, want wetenschappers hoopten dat het harde klimaat in het hoge noorden hen zou tegenhouden.

Dat die binnendringende exoten zich niets van de kou lijken aan te trekken, getuigt van hun grote flexibiliteit. Omdat ze kunnen overleven binnen een grote range aan temperaturen en in bijna alle weersomstandigheden, zijn ze perfect voorbereid op een invasie van kwetsbare natuurgebieden. Het zijn dan ook net deze soorten die wereldwijd aan een opmars bezig zijn. Hun status als typische onkruidsoorten is bovendien hun grote kracht, want ze profiteren van de open ruimte in wegbermen om als pioniers onmiddellijk te kiemen. Dat de mens met zijn voortdurende verstoring van bermen alleen maar meer opties creëert voor deze eerste kiemers, werkt uiteraard enkel in hun voordeel.

Niet alle exoten geraken echter even hoog, de berg dient nog altijd als een filter die op een gegeven moment één na één de invasieve soorten tegenhoudt. De verwachting is echter dat dit niet meer is dan een kwestie van tijd. Exoten die via de berm tot boven geraken, hebben het blijkbaar gemakkelijker om in de natuurlijke vegetatie binnen te dringen. Dat wijst er op dat de lage temperaturen op grote hoogte niet de belangrijkste filter vormen, maar dat vooral de duur van de invasie belangrijk is. Dat is slecht nieuws voor de kwetsbare gebergtevegetatie, want exoten staan er om bekend dat ze het natuurlijke systeem grondig kunnen ontregelen.

Bergafwaarts transport

Oprukkende exoten zijn echter niet de enige planten die zich langs wegen verplaatsen. Het onderzoek toont aan dat de lokale bergplanten zich ook wel eens aan een uitstapje durven wagen. Zij gebruiken de weg echter vooral om zich naar beneden te verplaatsen. Typische wegbermen (met veel steengruis en open plekken, weinig concurrentie en beschutting) blijken ideaal voor soorten aangepast aan de bittere omstandigheden van het hooggebergte. Waar ze normaal op lage hoogten worden weggeconcurreerd door de sneller groeiende dalsoorten, kunnen ze via de wegberm hun verspreidingsgebied uitbreiden tot bijna op zeeniveau.

Deze laatste conclusie toont aan dat het effect van menselijke verstoring op de natuur complexer is dan op het eerste zicht lijkt. Toch waarschuwt het onderzoek voor een al te positieve eindnoot. Bergplanten groeien te traag en zijn te sterk gespecialiseerd om van wegbermen in het laagland hun thuis te maken. Ze horen thuis op de bergtoppen en het is daar dat ze bescherming nodig hebben. Daarvoor is onmiddellijke actie nodig, want door de toenemende menselijke druk en de oprukkende exoten dreigen anders ook deze kwetsbare systemen te verdwijnen.

Bibliografie

Aikio, S., Duncan, R. P., Hulme, P. E. 2012. The vulnerability of habitats to plant invasion: disentangling the roles of propagule pressure, time and sampling effort. Global Ecology and Biogeography 21: 778–786.

Alba, C., Hufbauer, R. 2012. Exploring the potential for climatic factors, herbivory, and co- occurring vegetation to shape performance in native and introduced populations of Verbascum thapsus. Biological Invasions 14: 2505–2518.

Alexander, J. M., Naylor, B., Poll, M., Edwards, P. J., Dietz, H. 2009. Plant invasions along mountain roads: the altitudinal amplitude of alien Asteraceae forbs in their native and introduced ranges. Ecography 32: 334–344.

Alexander, J. M. et al. 2011. Assembly of nonnative ﬂoras along elevational gradients explained by directional ecological ﬁltering. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 108: 656–61.

Barni, E., Bacaro, G., Falzoi, S., Spanna, F., Siniscalco, C. 2012. Establishing climatic constraints shaping the distribution of alien plant species along the elevation gradient in the Alps. Plant Ecology 213: 757–767.

Bradley, B. A, Blumenthal, D. M., Wilcove, D. S., Ziska, L. H. 2010. Predicting plant invasions in an era of global change. Trends in ecology and evolution 25: 310–8.

Burke, M. J. W., Grime, J. P. 2012. An experimental study of plant community invasibility. Ecology 77: 776–790.

Catford, J. A., Vesk, P. A., Richardson, D. M., Pysek, P. 2012. Quantifying levels of biological invasion: towards the objective classiﬁcation of invaded and invasible ecosystems. Global Change Biology 18: 44–62.

Chuine, I. et al. 2012. Climate change might increase the invasion potential of the alien C4 grass Setaria parviﬂora (Poaceae) in the Mediterranean Basin. Diversity and Distributions 18: 661–672.

Colautti R.I., Grigorovich I.A., MacIsaac H.J. 2006. Propagule pressure: a null model for biological invasions. Biological Invasions 8: 1023–103.

Davies K.F. 2011. Community invasibility: spatial heterogeneity, spatial scale, and productivity. In: Harrison SP, Rajakaruna N, eds. Serpentine: the evolution and ecology of a model system. Berkeley, CA, US University of California Press: 237–248.

Davis, M.A., Thompson, K., Philip, G.J. 2005. Invasibility: the local mechanism driving community assembly and species diversity. Ecography 28: 696-704

Eckstein, R. L., Pereira, E., Milbau, A., Graae, B. J. 2011. Predicted changes in vegetation structure affect the susceptibility to invasion of bryophyte-dominated subarctic heath. Annals of botany 108: 177–83.

Finckh, M. 1996. Die Walder des Villarrica-Nationalparks: Sudchille-lebensgemeinsschaften als Grundlage fur ein Schutzkonzept. Dissertationes Botanicae 259: 1–181.

Forman, R. T. T. 2000. Estimate of the area affected ecologically by the road system in the United States. Conservation Biology 14: 31–35.

Gelbard, J. L., Belnap, J. 2003. Roads as conduits for exotic plant invasions in a semiarid landscape. Conservation Biology 17: 420–432.

Gonzalez-Moreno, P., Pino, J., Gasso, N., Vila, M. 2012. Landscape context modulates alien plant invasion in Mediterranean forest edges. Biological Invasions 15: 547–557.

Haider, S. et al. 2010. The role of bioclimatic origin, residence time and habitat context in shaping non-native plant distributions along an altitudinal gradient. Biological Invasions 12: 4003–4018.

Heliasz, M. et al. 2011. Quantiﬁcation of C uptake in subarctic birch forest after setback by an extreme insect outbreak. Geophysical research letters 38: L01704.

Keane, R. M., Crawley, M. J. 2002. Exotic plant invasions and the enemy release hypothesis. Trends in Ecology and Evolution 17: 164–170.

Körner C. 2007. The use of ‘altitude’ in ecological research. Trends in Ecology & Evolution 22: 569–574.

LaPaix, R., Harper, K., Freedman, B. 2012. Patterns of exotic plants in relation to anthropogenic edges within urban forest remnants. Applied Vegetation Science 15: 525–535.

Lee, M. A, Davies, L., Power, S. A. 2012. Effects of roads on adjacent plant community composition and ecosystem function: an example from three calcareous ecosystems. Environmental pollution 163: 273–80.

Levine, J.M., D’Antonio, C.M. 1999. Elton revisited: a review of evidence linking diversity and invasibility. OIKOS 87: 15–26.

Levine, J. M. et al. 2003. Mechanisms underlying the impacts of exotic plant invasions. Proceedings. Biological sciences / The Royal Society 270: 775–781.

Liu, H., Stiling, P. 2006. Testing the enemy release hypothesis: a review and meta-analysis. Biological Invasions 8: 1535–1545.

MacQuarrie, K., Lacroix, C. 2003. The upland hardwood component of Prince Edward Islands remnant Acadian forest: determination of depth of edge and patterns of exotic plant invasion. Canadian Journal of Botany 81: 1113–1128.

Mack, R.N. et al. 2000. Biotic invasions: causes, epidemiology, global consequences, and control. Ecological Applications 10: 689–710

ER - McDougall, K. L., Morgan, J. W., Walsh, N. G., Williams, R. J. 2005. Plant invasions in treeless vegetation of the Australian Alps. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics 7: 159–171.

Mcdougall, K. L., Alexander, J. M., Haider, S., Walsh, N. G., Kueffer, C. 2011. Alien ﬂora of mountains: global comparisons for the development of local preventive measures against plant invasions. Diversity: 103–11.

Mcdougall, K. L. et al. 2011. Plant Invasions in Mountains : Global Lessons for Better Management. Mountain Research and Development, 31: 380–387.

Milbau A., Stout J.C., Graae B.J., Nijs I. 2009. A hierarchical framework for integrating invasibility experiments incorporating different factors and spatial scales. Biological Invasions 11: 941–950.

Milbau, A., Shevtsova, A., Osler, N., Mooshammer, M., Graae, B. J. 2013. Plant community type and small-scale disturbances, but not altitude, inﬂuence the invasibility in subarctic ecosystems. The New Phytologist 197: 1002–1011.

Mossberg, B., Stenberg, L. 2010. Den nya nordiska Floran.: 928 pp.

Müllerova, J., Vıtkova, M., Vıtek, O. 2011. The impacts of road and walking trails upon adjacent vegetation: effects of road building materials on species composition in a nutrient poor environment. The science of the total environment 409: 3839–49.

Oksanen, J. 2013. Vegan: an introduction to ordination.

Paiaro, V., Cabido, M., Pucheta, E. 2011. Altitudinal distribution of native and alien plant species in roadside communities from central Argentina. Austral Ecology 36: 176–184.

Pauchard, A., Alaback, P. B. 2004. Inﬂuence of elevation, land use, and landscape context on patterns of alien plant invasions along roadsides in protected areas of South-Central Chile. Conservation Biology 18: 238–248.

Pauchard, A., C. et al. 2009. Ain’t no mountain high enough: plant invasions reaching new elevations. Frontiers in Ecology and the Environment 7: 479–486.

Pellissier, L. et al. 2010. Species distribution models reveal apparent competitive and facilitative effects of a dominant species on the distribution of tundra plants. Ecography 33: 1004–1014.

Pollnac, F., Seipel, T., Repath, C., Rew, L. J. 2012. Plant invasion at landscape and local scales along roadways in the mountainous region of the Greater Yellowstone Ecosystem. Biological Invasions 14: 1753–1763.

Pysek, P., Jarosık, V., Pergl, J., Wild, J. 2011. Colonization of high altitudes by alien plants over the last two centuries. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 108: 439–40.

Rose, M., Hermanutz, L. 2004. Are boreal ecosystems susceptible to alien plant invasion? Evidence from protected areas. Oecologia 139: 467–77.

Seipel, T. et al. 2012. Processes at multiple scales affect richness and similarity of non-native plant species in mountains around the world. Global Ecology and Biogeography 21: 236–246

Selva, N. et al. 2011. Roadless and low-trafﬁc areas as conservation targets in Europe. Environmental management 48: 865–877.

Soudzilovskaia, N.A. et al. 2011. How do bryophytes govern generative recruitment of vascular plants? The New Phytologist 190: 1019–1031.

Takahashi, K., Miyajima, Y. 2010. Effects of roads on alpine and subalpine plant species distribution along an altitudinal gradient on Mount Norikura, central Japan. Journal of plant research 123: 741–749.

Taylor, K., Brummer, T., Taper, M. L., Wing, A., Rew, L. J. 2012. Human-mediated long- distance dispersal: an empirical evaluation of seed dispersal by vehicles. Diversity and Distributions 18: 942–951.

Tenow, O., Bylund, H., Karlsson, P.S., Hoogesteger, J. 2004. Rejuvenation of a mountain birch forest by an Epirrita autumnata (Lepidoptera: Geometridae) outbreak. Acta Oecologica 25: 43–52.

Tomasetto, F., Duncan, R. P., Hulme, P. E. 2013. Environmental gradients shift the direction of the relationship between native and alien plant species richness. Diversity and Distributions 19: 49–59.

Trombulak, S. C., Frissell, C. A. 2000. Review of ecological effects of roads on terrestrial and aquatic communities. Conservation Biology 14: 18–30.

Ware, C., Bergstrom, . M., Müller, E., Alsos, I. G. 2011. Humans introduce viable seeds to the Arctic on footwear. Biological Invasions 14: 567–577.

Yager, L. Y., Miller, D. L., Jones, J. 2011. Woody shrubs as a barrier to invasion by cogongrass (Imperata cylindrica). Invasive Plant Science and Management 4: 207–211.

Zeiter, M., Stampﬂi, A. 2012. Positive diversity-invasibility relationship in species-rich semi-natural grassland at the neighbourhood scale. Annals of botany 110: 1385–1393.

Zeng, S.-L. et al. 2011. Effects of road age and distance on plant biodiversity: a case study in the Yellow River Delta of China. Plant Ecology 212: 1213–1229.