Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Daniel Sol - Invasions biològiques claus de l’èxit de les espècies exòtiques

1,368 views

Published on

  • Be the first to comment

Daniel Sol - Invasions biològiques claus de l’èxit de les espècies exòtiques

  1. 1. Universitat d'Estiu de l'Autònoma 8 de Juliol de 2010 La paradoxa de les invasions Daniel Sol Center for Ecological Research and Applied Forestry (CREAF) Spanish National Research Council (CSIC)
  2. 2. Les activitats humanes resulten en molts perdedors i uns pocs guanyadors population size since 1968 Percentage of change in The StatThe State of the Birds (2009) The State of the Birds (2009)
  3. 3. Les activitats humanes resulten en molts perdedors i uns pocs guanyadors population size since 1968 Percentage of change in The StatThe State of the Birds (2009)
  4. 4. Els guanyadors: Les espècies invasores
  5. 5. “Paradoxa de les invasions” Why are exotic organisms, which come from distant locations and have had no opportunity to adapt to the local environment, able to become established and sometimes even become more abundant than native species, which have had a long period to adapt to local conditions? Sax & Brown (2000) Global Ecol. Biogeogr.
  6. 6. Introducció de l’estornell a Nord-Amèrica European starling
  7. 7. Introducció de l’estornell a Nord-Amèrica SHAKESPEARE’S Henry IV “The king forbade my tongue to speak of Mortimer. But I will find him when he is asleep, and in his ear I’ll holler ‘Mortimer!’ Nay I’ll have a starling shall be taught to speak nothing but Mortimer, and give it to him to keep his anger still in motion.” European starling
  8. 8. Introducció de l’estornell a Nord-Amèrica
  9. 9. Introducció de l’estornell a Nord-Amèrica
  10. 10. Introducció de l’estornell a Nord-Amèrica
  11. 11. Introducció de l’estornell a Nord-Amèrica
  12. 12. Introducció de l’estornell a Nord-Amèrica
  13. 13. Introducció de l’estornell a Nord-Amèrica
  14. 14. Contribució dels ocells a resoldre la “Paradoxa de les invasions” 3205 introductions of 450 species (Long 1982, Lever 2003)
  15. 15. La majoria d’introduccions fracassen Probabilitat Éxit Fracàs es es es es es m m m m rm or or ifo r ifo r ifo l if r if se r a l e b ac G ss um itt An Pa ol Ps C Blackburn & Duncan (2001) J. Biogeogr.
  16. 16. Les introduccions solen involucrar un nombre reduit d’individus Histogram of X$y 700 600 500 Frequency 84% < 500 indiv 400 Frequency 300 200 100 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 Size of the founder population X$y
  17. 17. Les introduccions solen involucrar un nombre reduit d’individus Histogram of X$y Les poblacions petites Histogram of X$z són més vulnerables a 700 factors estocàstics: 300 600 250 • Demogràfics 200 49% < 50 indiv 500 Frequency Frequency • Genètics 150 400 Frequency • Ambientals 100 300 50 0 200 0 50 100 150 200 250 300 X$z 100 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 Size of the founder population X$y
  18. 18. Les introduccions solen involucrar un nombre reduit d’individus 16 Failure Frequency of observations 12 Success Frequency 8 4 0 2-10 10-100 > 100 Size of the founder population Size of the founder population Cassey et al. (2004) Biol. Lett.
  19. 19. Alguns animals són capaços d’establir-se quan s’originen a partir de pocs individus Long-tailed macaque (Macaca fascicularis)
  20. 20. La sort i l’entorn no expliquen les diferències en l’èxit d’introduccions entre espècies Propagule pressure Invasion potential Region of introduction
  21. 21. La sort i l’entorn no expliquen les diferències en l’èxit d’introduccions entre espècies GLMM: yij = β0 + β1xij + u0j + e0ij Propagule pressure Invasion potential Region of introduction Blackburn & Duncan (2001) Nature
  22. 22. Les espècies difereixen en el potencial invasor 35 30 25 Frequency 20 15 10 5 0 -1.58 -1.24 -0.89 -0.55 -0.21 0.13 0.47 0.81 1.15 1.49 Sol, D. (2007) In Biological Invasions (Nentwig, W., ed), Invasion potential Springer
  23. 23. Les espècies difereixen en el potencial invasor 35 30 25 Frequency 20 15 Bons invasors 10 5 0 -1.58 -1.24 -0.89 -0.55 -0.21 0.13 0.47 0.81 1.15 1.49 Sol, D. (2007) In Biological Invasions (Nentwig, W., ed), Invasion potential Springer
  24. 24. Rutes cap a l’extinció Ruta 1 Ruta 2 Ruta 3 Incapacitat de Fluctuacions Incapacitat trobar un nínxol estocàstiques d’adaptar-se a ecològic apropiat de la població llarg termini
  25. 25. Per sobreviure i reproduir- se en el nou ambient, l’espècie ha de: Tolerar les condicions ambientals Trobar recursos no monopolitzats per altres espècies Respondre als enemics
  26. 26. Trobar un nínxol hauria de ser més difícil en comunicats riques en espècies Exotic richness Native richness
  27. 27. Trobar un nínxol hauria de ser més difícil en comunicats riques en espècies Exotic richness Exotic Species sp4 sp3 sp1 niche sp2 Native richness Ecological niche Stohlgren et al. 2003, 2006
  28. 28. Com s’ho fan les espècies ìnvasores per trobar un nou nínxol? Hipòtesi de la superioritat competitiva Exotic Species sp4 sp3 sp1 niche sp2 Ecological niche
  29. 29. Com s’ho fan les espècies ìnvasores per trobar un nou nínxol? Hipòtesi de la superioritat competitiva Exotic Species sp4 sp3 sp1 niche sp2 Ecological niche
  30. 30. Com s’ho fan les espècies ìnvasores per trobar un nou nínxol? Hipòtesi de la superioritat competitiva Exotic Species sp4 sp3 sp1 niche sp2 Ecological niche
  31. 31. La correlació entre riquesa d’espècies Exotic richness natives i exòtiques sovint és positiva Native richness Stohlgren et al. 2003, 2006
  32. 32. La correlació entre riquesa d’espècies Exotic richness natives i exòtiques sovint és positiva Exotic richness Native richness Native richness Stohlgrenet al., In prep. Bartomeus et al. 2003, 2006
  33. 33. No hi ha evidències sobre la superioritat competitiva de les espècies exòtiques Contest competition experiments
  34. 34. No hi ha evidències sobre la superioritat competitiva de les espècies exòtiques Contest competition experiments Australian white ibis Australian raven Rainbow lorikeet Galah Australian magpie Exotics Feral pigeon Silver gull Natives Australian wood duck Noisy miner Com on starling m Com on m m yna Spotted turtle-dove Magpie-lark Dusky moorhen Crested pigeon 0 20 40 60 80 100 120 Percentage of time in the centre
  35. 35. No hi ha evidències sobre la superioritat competitiva de les espècies exòtiques Contest competition Agonistic attacks experiments Australian white ibis Australian magpie Australian raven Rainbow lorikeet Noisy miner Galah Australian raven Australian magpie Feral pigeon Feral pigeon Silver gull Common myna Australian wood duck Noisy miner Magpie-lark Com on starling m Laughing Kookaburra Com on m m yna Spotted turtle-dove Spotted turtle-dove Attacks Magpie-lark Attacked Dusky moorhen Common starling Victories Crested pigeon Crested pigeon 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 Percentage of time in the centre Frequency
  36. 36. Segregació en l’ús de l’hàbitat entre ocells exòtics i natius Proportion of exotic species 0.6 Native species richness 20 0.5 15 0.4 0.3 10 0.2 5 0.1 0.0 Wildland bush Suburbs suburb Urban urban bush Wildland suburb Suburbs urban Urban
  37. 37. Opportunism hypothesis: Ecological Com s’ho fan les espècies ìnvasores per opportunities available in disturbed trobar un nou nínxol? habitats Hipòtesi de l’oportunisme ecològic Exotic Species sp1 sp2 Ecological niche
  38. 38. Opportunism hypothesis: Ecological Com s’ho fan les espècies ìnvasores per opportunities available in disturbed trobar un nou nínxol? habitats Hipòtesi de l’oportunisme ecològic Exotic Species sp1 sp2 Ecological niche
  39. 39. Els ocells exòtics són oportunistes
  40. 40. Els ocells exòtics són oportunistes
  41. 41. Els ocells exòtics són oportunistes Number of individuals/transect 30 25 20 15 10 5 No supermarket No.supermarket Supermarket Supermarket
  42. 42. Els ocells exòtics són oportunistes Opportunistic foraging Parameter SE t P Urbanised exotics 0.000 . . . Urbanised natives -0.044 1.147 -0.04 0.9694 Wildland natives -1.894 1.062 -1.78 0.0432 Flight distance Parameter SE t P Urbanised exotics 0.000 . . . Urbanised natives 0.028 0.186 0.15 0.8836 Wildland natives 0.460 0.183 2.51 0.0184
  43. 43. Els ocells exòtics són oportunistes Opportunistic foraging Parameter SE t P Urbanised exotics 0.000 . . . Urbanised natives -0.044 1.147 -0.04 0.9694 Wildland natives -1.894 1.062 -1.78 0.0432 Flight distance Parameter SE t P Urbanised exotics 0.000 . . . Urbanised natives 0.028 0.186 0.15 0.8836 Wildland natives 0.460 0.183 2.51 0.0184
  44. 44. Els ocells exòtics són oportunistes Opportunistic foraging Parameter SE t P Urbanised exotics 0.000 . . . Urbanised natives -0.044 1.147 -0.04 0.9694 Wildland natives -1.894 1.062 -1.78 0.0432 Flight distance Parameter SE t P Urbanised exotics 0.000 . . . Urbanised natives 0.028 0.186 0.15 0.8836 Wildland natives 0.460 0.183 2.51 0.0184
  45. 45. Els ocells exòtics són oportunistes Respond 90 Ignore Percentage of tests 75 60 Ecological 45 opportunity experiments 30 15 0 Spotted Common 1 2 House Common 3 4 Feral 5 turtle-dove starling sparrow myna pigeon Less opportunist More opportunist
  46. 46. Els ocells exòtics són oportunistes Respond 90 Ignore Percentage of tests 75 60 Ecological 45 opportunity experiments 30 15 0 1 2 3 4 5 18 15 Flight distance 12 Flight 9 distance 6 measures 3 0 Spotted Common House Common Feral turtle-dove starling sparrow myna pigeon
  47. 47. Els ocells exòtics són oportunistes Respond 90 Ignore Percentage of tests 75 60 10 45 Abundance in Abundance habitats 30 8 15 Feral urban pigeon 0 6 1 2 3 4 5 18 15 4 Flight distance 12 European 9 starling 2 6 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3 x1 Response, in minutes 0 Spotted Common House Common Feral turtle-dove starling sparrow myna pigeon
  48. 48. Com és que les espècies invasores poden explotar ambients pertorbats i moltes espècies natives no?
  49. 49. Per explotar el nínxol, els organismes desenvolupen atributs fenotípics
  50. 50. La relació fenotip-ecologia és el resultat de la selecció natural Phenotype Performance Fitness Arnold (1983) Am. Zool. Benkman & Miller (1996) Evolution
  51. 51. La relació fenotip-ecologia és el resultat de la selecció natural Phenotype Performance Fitness Pics adaptatius Benkman & Miller (1996) Evolution Benkman (2003) Evolution
  52. 52. El gran problema: Com creuar entre pics adaptatius? Mean Fitness Fitness function Frequency of phenotypes Phenotypic values Price et al. (2003) Proc. R. Soc. B
  53. 53. El gran problema: Com creuar entre pics adaptatius? Mean Fitness Phenotypic values Price et al. (2003) Proc. R. Soc. B
  54. 54. El gran problema: Com creuar entre pics adaptatius? Mean Fitness Low fitness Phenotypic values Price et al. (2003) Proc. R. Soc. B
  55. 55. El gran problema: Com creuar entre pics adaptatius? Mean Fitness Espècies invasores Low fitness Phenotypic values Estornell vulgar Price et al. (2003) Proc. R. Soc. B
  56. 56. Pathways to succeed in novel environments Native Novel Mean Fitness Low fitness Phenotypic values
  57. 57. Pathways to succeed in novel environments (1) Adaptive peaks are not so different Mean Fitness Native Novel Mean Phenotypic values Fitness Low fitness Phenotypic values
  58. 58. Pathways to succeed in novel environments (1) Adaptive peaks are not so different Mean Fitness Native Novel Mean Phenotypic values Fitness Environmental matching hypothesis Low fitness (Williamson, 1996) Phenotypic values
  59. 59. Pathways to succeed in novel environments (1) Adaptive peaks are not so different Mean Fitness 0.62 Phenotypic values 0.60 Probability of success 0.58 Environmental matching hypothesis 0.56 (Williamson, 1996) 0.54 0.52 0.50 0.48 0.46 0.44 YES NO Urban Other habitats habitats Sol et al. (2002) Anim. Behav.
  60. 60. Pathways to succeed in novel environments (1) Adaptive peaks are not so different Mean Fitness Native Novel Mean Phenotypic values Fitness (2) The peaks overlap Low fitness Mean Fitness Phenotypic values Phenotypic values
  61. 61. Pathways to succeed in novel environments (1) Adaptive peaks are not so different Mean Fitness Native Novel Mean Phenotypic values Fitness (2) The peaks overlap Low fitness Mean Fitness Phenotypic values Phenotypic values Niche breadth hypothesis (Vazquez, 2005)
  62. 62. Pathways to succeed in novel environments (1) Adaptive peaks are not so different Mean Fitness 3.6 Phenotypic values 3.3 (2) The peaks overlap Habitat generalism 3.0 Mean Fitness 2.7 2.4 2.1 Phenotypic values Non- Established established Niche breadth hypothesis (Vazquez, 2005) Cassey et al. (2004) Biol. Lett. Sol et al. (2008) Am. Nat.
  63. 63. Pathways to succeed in novel environments (1) Adaptive peaks are not so different Mean Fitness Native Novel Mean Phenotypic values Fitness (2) The peaks overlap Low fitness Mean Fitness Phenotypic values Phenotypic values (3) Traits that facilitate the shift Mean Fitness Phenotypic values
  64. 64. Què fa que una espècie sigui bona invasora? Life history traits (Moulton & Pimm 1986) Brain size (Sol et al. 2005) Migratory behaviour (Veltman et al. 1996) Comensalism (Brown 1989) Social behaviour Sexual dimorphism (Brown 1989) (McLain et al. 1995) Trophic level (Crawley 1986)
  65. 65. Trets dels bons invasors o dels mals invasors? Hipòtesi de la selecció sexual (McLain 1995, 1999, Sorci et al. 1998)
  66. 66. Trets dels bons invasors o dels mals invasors? Hipòtesi de la selecció sexual (McLain 1995, 1999, Sorci et al. 1998)
  67. 67. Estratègies de vida i èxit d’invasió (Green 1998; Duncan et al. 2003; Cassey et al. 2009 ) Vida ràpida Vida lenta Elevada fecunditat, Baixa fecunditat, baixa supervivència elevada supervivència
  68. 68. Estratègies de vida i èxit d’invasió (Green 1998; Duncan et al. 2003; Cassey et al. 2009 ) Vida ràpida Elevada fecunditat, Population size baixa supervivència Critical period Time
  69. 69. Estratègies de vida i èxit d’invasió (Green 1998; Duncan et al. 2003; Cassey et al. 2009 ) Vida lenta 1.2 Probability of success High survival 1 0.8 0.6 Low survival 0.4 0.2 Baixa fecunditat, 0 elevada supervivència 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Propagule pressure
  70. 70. Realment existeixen trets que adapten als organismes a nous nínxols?
  71. 71. Realment existeixen trets que adapten als organismes a nous nínxols? Plasticitat fenotípica Phenotypic change - Novelty +
  72. 72. LaIs behavioural plasticity useful to ajuda a flexibilitat de comportament invade novel environments? envaïr nous ambients? Flexibilitat de comportament
  73. 73. La flexibilitat de comportament ajuda a envaïr nous ambients? Flexibilitat de comportament Everest en helicopter!
  74. 74. La flexibilitat de comportament ajuda a envaïr nous ambients? Flexibilitat de comportament Everest en helicopter! “Risc de generalitzar en base a un únic cas”
  75. 75. Els ocells són capaços d’inventar comportaments sofisticats per fer front a nous reptes ecològics Green-backed heron Clever crows (David fishing Attenborough)
  76. 76. La flexibilitat de comportament és útil en molts contextes ecològics Us de nous recursos (Estes et al. [1998] Science) Resposta a nous predadors (Berger et al. [2001] Science) Flexibilitat comportament Ajust a condicions ambientals noves (Brooker et al. [1998] Proc.R.Soc.Lond.B.)
  77. 77. La capacitat d’innovació varia entre diferents grups d’ocells Feeding innovations Lefebvre et al. 1997 Anim Behav
  78. 78. La capacitat d’innovació varia entre diferents grups d’ocells Feeding Brain innovations size Lefebvre et al. 1997 Anim Behav
  79. 79. La capacitat d’innovació varia entre diferents grups d’ocells Feeding Brain innovations size Partridges Pigeons Greebes Lefebvre et al. 1997 Anim Behav
  80. 80. La capacitat d’innovació varia entre diferents grups d’ocells Feeding Brain innovations size Woodpeckers Parrots Crows Lefebvre et al. 1997 Anim Behav
  81. 81. La flexibilitat de comportament ajuda a envaïr nous ambients? New Zealand 2.8 P = 0.0015 2.4 Frequency of innovations 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0 Established Non-established Sol & Lefebvre (2000) Oikos
  82. 82. La flexibilitat de comportament ajuda a envaïr nous ambients? New Zealand Worldwide 2.8 1.4 P = 0.0015 P = 0.003 2.4 1.2 Frequency of innovations 2.0 Innovation frequency 1.0 1.6 0.8 1.2 0.6 0.8 0.4 0.4 0.2 0.0 0.0 Established Non-established Successful Unsucessful Sol & Lefebvre (2000) Oikos Sol et al. (2002) Anim. Behav.
  83. 83. La flexibilitat de comportament ajuda a envaïr nous ambients? 0.3 P < 0.0001 0.2 Invasion potential contrasts 0.1 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Relative brain size contrasts Sol et al. (2005) PNAS
  84. 84. La flexibilitat de comportament ajuda a envaïr nous ambients? 0.3 Best causal Model: P < 0.0001 0.2 Expl. Var. = 98.2% Invasion potential contrasts 0.1 Innovation U = 0.65 0.0 residuals 0.60 -0.1 Invasion 0.72 -0.2 potential -0.3 Relative 0.19 -0.4 brain size -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Relative brain size contrasts Sol et al. (2005) PNAS
  85. 85. La flexibilitat de comportament ajuda a envaïr nous ambients? Sol et al. (2008) Am. Nat. 0.03 P = 0.008 Relative size of the brain 0.02 0.01 0.00 -0.01 -0.02 -0.03 -0.04 0 1 Unsuccessful Successful
  86. 86. La flexibilitat de comportament ajuda a envaïr nous ambients? Pardal comú Resident Invader Martin II & Fitzgerald (2005) Behav Ecol
  87. 87. La flexibilitat de comportament ajuda a envaïr nous ambients? Pardal comú Resident Invader Martin II & Fitzgerald (2005) Behav Ecol
  88. 88. La flexibilitat de comportament ajuda a envaïr ambients urbanitzats? • Conflicte entre adoptar i evitar noves oportunitats ecològiques
  89. 89. La flexibilitat de comportament ajuda a envaïr ambients urbanitzats? Urbanitzat No urbanitzat Oportunitats Oportunitats ecològiques freqüents ecològiques infreqüents Baixa densitat de Elevada densitat de predadors predadors
  90. 90. La flexibilitat de comportament ajuda a envaïr ambients urbanitzats? Consumer innovation Motor innovation Proportion that did not eat Proportion that did not eat 0.8 0.8 0.4 0.4 0.0 0.0 0 400 800 1200 0 400 800 1200 Latency to eat (sec) Latency to eat (sec) Neophobia Exploration Proportion that did not eat Frequency of pecks 8 0.8 6 0.4 4 2 0.0 0 0 400 800 1200 Suburbs Urban Latency to eat (sec) Environment
  91. 91. Resolent la “paradoxa de les invasions” Why are exotic organisms, which come from distant locations and have had no opportunity to adapt to the local environment, able to become established and sometimes even become more abundant than native species, which have had a long period to adapt to local conditions? Sax & Brown (2000) Global Ecol. Biogeogr.
  92. 92. Aplicacions en conservació Habitat < 2.5 habitat < 2.5 | Brain < -0.27 brain < -1.19804 Propagule < 1.5 events < 1.5 Brain < -0.11brain < -0.118582 1.0 0.5 0.8 1.0 0.5 0.8 0.2 0.8 0.2 0.8 Vall-llosera & Sol (2009) J. Appl. Ecol.
  93. 93. La paradoxa de les invasions Qüestions per resoldre … Merla als boscos de Rossinyol del Japó a Nova Zelanada Collserola
  94. 94. Agraïments Louis Lefebvre Trevor Price Gray Stirling Project Spanish Ministry: Simon Reader CGL2007-66257 Richard Duncan Tim Blackburn ALARM Phill Cassey Miquel Vall-llosera Nacho Bartomeus Dario Moreira Cesar González Oriol Lapiedra Consolider project CSD 2008-00040 Julie Morand-Ferron David Santos Jordi Clavell Montse Vilà EBCC Organization committee

×