Exotic species invasion in grasslands: the role of disturbances of different scale

Las comunidades vegetales son generalmente más invadibles cuando están sujetas a alguna forma de disturbio. Los disturbios pueden jugar un papel “dual”. Por un lado ayudan al mantenimiento de las especies nativas menos competitivas, mientras que por otro lado facilitan la invasión de especies exóticas. El objetivo de esta tesis es determinar en qué medida disturbios de diferente frecuencia y extensión espacial promueven la invasión de plantas exóticas y contribuyen a la estructuración de la comunidad vegetal en pastizales de la Pampa Interior. Mediante experimentos manipulativos, evalué el efecto del fuego y de los disturbios de armadillos sobre la dinámica de la vegetación en un pastizal relictual y en un pastizal post agrícola. Mediante un estudio mensurativo, estudié el papel de la actividad natural de armadillos sobre la estructura de pastizales sucesionales post-agrícolas. En el pastizal relicto el fuego promovió cambios más dramáticos y persistentes que los disturbios de armadillos, ya que produjo un aumento de las dicotiledóneas nativas y facilitó la invasión de especies anuales exóticas. Al mismo tiempo, el fuego disminuyó la abundancia de Paspalum quadrifarium, la gramínea nativa dominante y aumentó la riqueza de especies en el largo plazo. La simulación de los disturbios de armadillos causó la invasión transitoria de dicotiledóneas anuales exóticas. La composición del pastizal post-agrícola luego de 4 años de sucesión post-fuego, no mostró cambios importantes debidos a la acción de los disturbios. En el pastizal sucesional, los disturbios naturales de armadillos proporcionaron sitios seguros para la persistencia de dicotiledóneas nativas, aunque también favorecieron a las especies exóticas bajo ciertas condiciones ambientales. Este trabajo aporta evidencia sobre la importancia de disturbios de diferente escala en la dinámica de estos pastizales y demuestran que el impacto de los disturbios depende de la estructura de la comunidad residente. Mis resultados señalan el papel fundamental de los disturbios en el mantenimiento de especies nativas subordinadas. La invasión de plantas exóticas en pastizales relictos solo aparece como una amenaza tangible cuando éstos son afectados por disturbios de gran escala.Plant communities are generally more invasible when affected by some form of disturbance. Disturbances may play a “dual” role. On the one hand, they help to the maintenance of least competitive native species, while on the other hand they facilitate exotic species invasions. The aim of this thesis was to determine the extent to which disturbance agents of different frequency and spatial extent promote plant invasions and contribute to structuring plant communities of Inland Pampa grasslands, eastern Argentina. I used large-scale, manipulative experiments to evaluate the effects of burning and armadillo activity on the vegetation dynamics of native relict and old-field grasslands. I studied the role of natural armadillo activity on the spatial structure of old-field successional grasslands. In relict grassland, fire promoted more dramatic and persistent changes than those produced by simulated armadillo diggings. Fire increased native forbs cover and facilitated invasion by annual exotic plants. Moreover, fire decreased the abundance of Paspalum quadrifarium, the dominant native tussock grass species and increased plant richness in the long term. Simulation of armadillo disturbance promoted invasion by exotic annual forbs, but this effect disappeared after one year. After four years of post-fire succession, the species composition of old-field grasslands showed no substantial change due to either type of disturbance. In old-field successional communities, natural armadillo disturbances created favourable conditions for the persistence of native forb species. However, they also facilitated exotic annuals under environmental conditions. This work provides evidence on the importance of disturbances of different scale and frequency on the dynamics of these grasslands, and demonstrates that disturbance impacts depend strongly on the structure of the resident plant community. In particular, my results highlight the primary role of disturbances in the persistence of subordinate native species. Exotic plant invasions into relict native grasslands may represent a considerable threat when remnant fragments are subjected to large-scale disturbances.Fil: Machera, Marina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Antagonistic effects of large- and small-scale disturbances on exotic tree invasion in a native tussock grassland relict

It is generally accepted that disturbances increase community invasibility. Yet the role of disturbance in plant invasions may be less predictable than often assumed, due to the influence of environmental stochasticity and interactions between disturbance regimes. We evaluated the single and interactive effects of prescribed burning (large-scale, infrequent event) and animal diggings (small-scale, frequent events) on the invasion success of Gleditsia triacanthos L. in a tussock grassland relict of the Inland Pampa, Argentina. Tree seedling emergence and survival were monitored over 4 years, after adjusting for propagule pressure through copious seed addition to all disturbance treatments. Burning altered community structure by suppressing tussock grasses and promoting exotic forbs, whereas simulated, armadillo-like diggings had little impact on herbaceous composition. Overall, seedling emergence rather than survival represented the main demographic bottleneck for tree invasion. Tree establishment success varied among seedling cohorts emerged in different climatic years. In a dry year, emergence was only slightly affected by disturbances. In contrast, for two consecutive wet years, initial burning and armadillo-like diggings exerted strong, antagonistic effects on tree recruitment. Whereas fire alone increased recruitment, the simulated burrowing regime prevented seedling emergence in both burned and unburned plots. The latter effect might be explained by reduced soil moisture, and increased seed burial and predation in excavated patches. Thus, the impact of a single, large-scale perturbation promoting woody plant invasion was overridden by a regime of small-scale, frequent disturbances. Our results show that grassland invasibility was contingent on inter-annual climatic variation as well as unexpected interactions between natural and anthropogenic disturbance agents. © 2010 Springer Science+Business Media B.V.Fil: Mazía, Cristina Noemí. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Producción Vegetal; ArgentinaFil: Chaneton, Enrique Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Machera, Marina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Uchitel, Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Feler, María Victoria. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Producción Vegetal; ArgentinaFil: Ghersa, Claudio Marco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; Argentin