Het is geen geheim dat globalisering, geholpen door klimaatverandering, helpt invasieve soorten voet aan de grond te krijgen over de hele planeet. Wat voor de onderzoekers van Virginia Tech als een verrassing kwam, was hoe veranderlijk deze indringers zijn.

De wetenschappers ontdekten dat invasieve plantensoorten niet alleen zeer adaptief zijn, ze zijn in wezen in staat om te veranderen om te gedijen op nieuwe continenten en in verschillende soorten klimaten, de aanname dat soorten dezelfde omgeving bezetten in inheemse en invasieve verspreidingsgebieden in twijfel trekken.

De studie, door Jacob Barney, een universitair hoofddocent aan de afdeling Plantenpathologie van het College of Agriculture and Life Sciences, Fysiologie, en Weed Science en Dan Atwater, een docent aan de afdeling Biologische Wetenschappen van de North Carolina State University en Barney's voormalige postdoctorale adviseur, werd dinsdag gepubliceerd in Natuurecologie en evolutie , een online tijdschrift.

"Dit is belangrijk voor zowel het veranderen van hoe we denken over soorten en waar ze groeien, " zei Barney, die ook een fellow is bij het Fralin Life Science Institute en een filiaal van het Global Change Center. "De bevindingen veranderen ook ons ​​vermogen om te voorspellen waar ze zullen groeien, en hoe ze kunnen reageren in een veranderend klimaat. Dit zou een game-changer kunnen zijn voor de beoordeling en het behoud van invasieve soorten."

Atwater gebruikte gegevens verzameld door niet-gegradueerde Carissa Ervine, ook een auteur op het papier, om een ​​lang gekoesterde veronderstelling in de ecologie te testen - dat de klimaatbeperkingen van planten niet veranderen, wat betekent dat we kunnen voorspellen waar ze zullen groeien. Kleine studies ondersteunden deze veronderstelling. Echter, de Virginia Tech-onderzoekers bliezen deze veronderstelling weg door meer dan 800 soorten te testen met behulp van nieuwe modellen die zijn ontwikkeld door Atwater en Barney.

"Sommige mensen zouden zeggen dat invasieve soorten verschillende verspreidingsgebieden hebben in een nieuw klimaat. Maar we ontdekten dat ze een groter aantal nieuwe klimaten bezetten, " zei Atwater. "Soorten veranderen in hun ecologie wanneer ze van het ene continent naar het andere gaan. We mogen verwachten dat soorten zullen veranderen, mogelijk permanent, wanneer ze continenten doorkruisen."

De resultaten hebben grote gevolgen voor het toepassen van milieu-nichemodellen om het risico van invasieve soorten te beoordelen en voor het voorspellen van de reacties van soorten op klimaatverandering. Soorten die in staat zijn om hun ecologie en de klimaten die ze thuis noemen te veranderen, kunnen een uitdaging vormen voor onderzoekers die inheemse verspreidingsgegevens gebruiken om de verspreiding van invasieve soorten te voorspellen.

De drijvende kracht achter het onderzoek was de wens om de toekomstige verspreiding van invasieve soorten te voorspellen die een ernstige bedreiging vormen voor de mens, milieu, en economische gezondheid. De onderzoekers begonnen met het stellen van de vraag:Bezetten invasieve soorten hetzelfde klimaat in invasief bereik als in hun oorspronkelijke verspreidingsgebied? Er achter komen, ze vergeleken inheemse en invasieve soorten.

Barney en Atwater onderzochten 815 terrestrische plantensoorten uit elk continent, samen met miljoenen voorvalpunten, of locaties waarvan bekend is dat de planten voorkomen, en vergeleken modellen in de grootste wereldwijde studie naar invasieve soorten tot nu toe. Ze vonden bewijs van klimatologische nicheverschuivingen in alle 815 plantensoorten die op vijf continenten werden geïntroduceerd. Een klimatologische niche verwijst naar de reeks klimaten waarin een soort een stabiele of groeiende populatie heeft.

Over het algemeen, hun bevindingen suggereren dat nicheverschuivingen veranderingen in de beschikbaarheid van het klimaat op continentaal niveau weerspiegelen en de grootste waren in langlevende en gecultiveerde soorten. Als soorten naar een warmer continent verhuizen, bijvoorbeeld, ze hebben de neiging om te verschuiven naar het bezetten van warmere klimaten. Kortom, gecultiveerde planten met een lange levensduur zijn bijzonder bedreven in het zich thuis voelen in gloednieuwe klimaten.

"Er zijn niet alleen implicaties voor het voorspellen waar invasieve soorten zullen voorkomen, er zijn ook gevolgen voor het management, "zei Barney. "Als voorbeeld, voor bepaalde soorten gebruiken we biocontrole, het ene organisme introduceren om het andere te beheersen, een aanpak die mogelijk niet effectief of veilig is als de beoogde soort ecologische veranderingen ondergaat. Als we klimaatmodellering doen, we gaan ervan uit dat de klimaatniche hetzelfde kan zijn als dat niet zo is. Dus, er zijn een breed scala van implicaties in een breed scala van gebieden."

Barney bracht nog een zorg naar voren.

"Door soorten te cultiveren - ze te buigen voor landbouw- of sierdoeleinden en te selecteren op eigenschappen zoals winterhardheid, we duwen ze in omgevingen die ze niet zouden hebben bezet, " zei hij. "Die selectiedruk in de fokkerij, plus de omgevingen waarin we ze plaatsen, kan deze verandering overdrijven. Kortlevende soorten, bijvoorbeeld, naar drogere klimaten gaan. Dus de conclusie is dat de eigenschappen van verschillende soorten de richting van een nicheverschuiving beïnvloeden."

Zodra Atwater en Barney deze drijfveren beter begrijpen, ze hopen te kunnen voorspellen hoe het geografische bereik van een invasieve soort zal toenemen om gebieden te kunnen lokaliseren die waarschijnlijk zullen worden binnengevallen.

"Het andere stuk dat hierop is gelaagd, is de veronderstelling dat het klimaat stabiel is, wat niet het geval is, " zei Atwater. "We hebben ook vertrouwd op de veronderstelling dat een soort een soort is en dat zijn ecologische tendensen constant blijven. Ook dit is niet het geval. Soorten variëren in ruimte en tijd. Ze gedragen zich verschillend op verschillende continenten en in verschillende klimaten. Bijgevolg, het concept van een soort klimatologische niche is minder stabiel en minder duidelijk gedefinieerd."

Met voedselproductie, menselijke gezondheid, veerkracht van ecosystemen, en biodiversiteit die op het spel staan ​​nu wereldwijde invasies ons reactievermogen overtreffen, een beter begrip van klimaatnicheverschuivingen is van cruciaal belang voor toekomstige pogingen om de dynamiek van soorten te voorspellen, volgens de onderzoekers.