Ecologia de les Invasions Ecològiques

La paradoxa de les invasions planteja com és possible que algunes espècies siguin capaces d'envair regions a les que no han evolucionat i, fins i tot, arribar a ser més abundants que espècies autòctones que han tingut més oportunitat d’adaptars’hi. Comprendre l’ecologia de les invasions és especialment interessant perquè algunes d’aquestes espècies causen greus impactes ecològics i econòmics arreu del món. Per intentar resoldre la paradoxa en aquest treball s’ha seguit dues aproximacions. Per una banda, mitjançant anàlisis comparatius s’ha volgut identificar aquelles característiques que afecten el resultat de les introduccions d’ocells, i utilitzar-les com a predictors en protocols d’avaluació de riscos per prevenir futures invasions. Seguint en aquest nivell d’aproximació també s’ha volgut validar si, tal com prediu la teoria ecològica, les estratègies vitals de les espècies afecten l'èxit en l'establiment de poblacions d'ocells exòtics. D'altra banda, a través d'aproximacions descriptives i experimentals, s’ha volgut investigar els mecanismes d’invasió en un cas d’estudi concret, el del Rossinyol del Japó (Leiothrix lutea) als boscos de Collserola (Barcelona). Els anàlisis comparatius han mostrat que és possible de predir la probabilitat d’establiment de les espècies introduïdes a partir d’unes poques característiques amb notable precisió. Altrament, l’anàlisi sobre l’efecte de les estratègies vitals sobre el resultat de les invasions sembla indicar que hi ha un biaix en el registre històric d’introduccions que impedeix descobrir la naturalesa d’aquesta relació i suggereixen buscar una aproximació alternativa per al problema. Respecte el cas del Rossinyol del Japó, els resultats preliminars suggereixen que les raons del seu èxit als boscos de Collserola podrien ser que ha trobat un nínxol ecològic que està poc aprofitat per les espècies natives. Aquest treball vol mostrar com a través de la integració de diferents aproximacions podem ser capaços d’aportar una visió més completa per comprendre la paradoxa de les invasions.

Open minded and open access: introducing NeoBiota, a new peer-reviewed journal of biological invasions

The Editorial presents the focus, scope, policies, and the inaugural issue of NeoBiota, a new open access peer-reviewed journal of biological invasions. The new journal NeoBiota is a continuation of the former NEOBIOTA publication series. The journal will deal with all aspects of invasion biology and impose no restrictions on manuscript size neither on use of color. NeoBiota implies an XML-based editorial workflow and several cutting-edge innovations in publishing and dissemination, such as semantic markup of and enhancements to published texts, data publication, and extensive cross-linking within the journal and to external sources

The Argentine ant (Linepithema humile) invasion effects on Mediterranean forests’ trophic web: blue tit (Parus caeruleus) reproduction and development

Les invasions biològiques representen una greu amenaça per al funcionament dels ecosistemes i per a la preservació de la biodiversitat.. La formiga argentina (Linepithema humile) està considerada com una de les 100 espècies invasores més nocives. Prospera en extenses àrees de clima mediterrani de regions temperades i subtropicals de tots els continents amb l’excepció de l’Antàrtida. És una formiga dominant i una competidora agressiva que mitjançant múltiples mecanismes, des de predació directe a competència, produeix efectes negatius en una amplia varietat de taxons, principalment formigues i altres artròpodes, però també vertebrats. S’ha investigat, per primera vegada, els efectes de la formiga invasiva sobre les comunitats d’artròpodes de fullatge i com aquestes pertorbacions es transmeten en la xarxa tròfica del bosc esclerofil•le mediterrani. En les suredes estudiades la invasió de formiga argentina és causa directe de la extinció local de la gran majoria de poblacions de formigues natives. En el període mostrejat s’han constatat també impactes negatius en la diversitat i en l’abundància d’artròpodes natius en les capçades dels arbres, particularment d’erugues. Una avaluació preliminar basada únicament amb dades del 2005 indica que, reduint la disponibilitat d’erugues, la formiga argentina empobreix l’hàbitat reproductiu de la mallerenga blava (Parus caeruleus). La mallerenga blava basa la dieta insectívora estricte de la seva pollada fonamentalment en les erugues. No hem detectat impactes en l’èxit reproductiu de les mallerengues blaves en zones envaïdes. Els polls crescuts en àrees envaïdes assoleixen una condició física similar als de les zones no envaïdes, però la reducció en la disponibilitat d’erugues associada a la invasió de formiga argentina es tradueix en un creixement descompassat i en una menor mida estructural del polls volanders. Així, les pertorbacions en la comunitat d’artròpodes associades a la invasió de la formiga argentina promouen efectes bottom-up que acaben perjudicant el desenvolupament dels polls de mallerenga blava.

L’impacte de les institucions internacionals sobre la Unió Europea: presa de decisions, integració i europeïtzació

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Center for European Integration de la Freie Universität Berlin, Alemania, entre 2007 i 2009. El tema central del projecte consisteix en la descripció matemàtica de processos espai-temporals mitjançant la teoria dels Continuous-Time Random Walks. L'aportació més significativa del nostre treball en aquest camp consisteix en considerar per primera vegada la interacció entre diversos processos actuant de manera acoblada, ja que fins ara els models existents es limitaven a l'estudi de processos individuals o independents. Aquesta idea fa possible, per exemple, plantejar un sistema de transport en l'espai i a la vegada un procés de reacció (una reacció química, per exemple), i estudiar estadísticament com cada un pot alterar el comportament de l'altre. Això suposa un salt qualitatiu important en la descripció de processos de reacció-dispersió, ja que els nostres models permeten incorporar patrons de dispersió i comportaments temporals (cicles de vida) força realistes en comparació amb els models convencionals. Per tal de completar aquest treball teòric ha estat necessari també desenvolupar algunes eines numèriques (models de xarxa) per facilitar la implementació dels models. En la vessant pràctica, hem aplicat aquestes idees al cas de la dinàmica entre virus i el sistema immunològic que té lloc quan es produeix una infecció a l'organisme. Diferents estudis experimentals portats a terme els últims anys mostren com la resposta immunològica dels organismes superiors presenta una dinàmica temporal força complexa (per exemple, en el cas de la resposta programada). Per aquest motiu, les nostres tècniques matemàtiques són d'especial utilitat per a l'anàlisi d'aquests sistemes. Finalment, altres possibles aplicacions dels models, com ara l'estudi d'invasions biològiques, també han estat considerades.

Effect of Temperature on the Development and Survival of the Argentine Ant, Linepithema humile

The influence of temperature on the developmental times and survival of insects can largely determine their distribution. For invasive species, like the Argentine ant, Linepithema humile Mayr (Hymenoptera: Formicidae), these data are essential for predicting their potential range based on mechanistic models. In the case of this species, such data are too scarce and incomplete to make accurate predictions based on its physiological needs. This research provides comprehensive new data about brood survival and developmental times at a wide range of temperatures under laboratory conditions. Temperature affected both the complete brood development from egg to adult worker and each of the immature stages separately. The higher the temperature, the shorter the development times. Brood survival from egg to adult was low, with the maximum survival rate being only 16% at 26º C. Temperature also affected survival of each of the immature stages differently: eggs were negatively affected by high temperatures, while larvae were negatively affected by low temperatures, and the survival of pupae was apparentlyindependent of environmental temperature. At 32º C no eggs survived, while at 18º C less than 2% of the eggs hatched into larva. The data from the present study are essential for developing prediction models about the distribution range of this tramp species based on its physiological needs in relation to temperature

Fronts from two-dimensional dispersal kernels: Beyond the nonoverlapping-generations model

Most integrodifference models of biological invasions are based on the nonoverlapping-generations approximation. However, the effect of multiple reproduction events overlapping generations on the front speed can be very important especially for species with a long life spam . Only in one-dimensional space has this approximation been relaxed previously, although almost all biological invasions take place in two dimensions. Here we present a model that takes into account the overlapping generations effect or, more generally, the stage structure of the population , and we analyze the main differences with the corresponding nonoverlappinggenerations results

Reaction-diffusion wave fronts: Multigeneration biological species under climate change

A generalization of reaction-diffusion models to multigeneration biological species is presented. It is based on more complex random walks than those in previous approaches. The new model is developed analytically up to infinite order. Our predictions for the speed agree to experimental data for several butterfly species better than existing models. The predicted dependence for the speed on the number of generations per year allows us to explain the change in speed observed for a specific invasion

Flora aloctona de origen americano en los cultivos de CataluÑa

Se comentan las principales características corológicas, históricas y agronómicas de las treinta principales malas hierbas de origen americano que crecen en los cultivos de Cataluña. Las zonas litorales con elevada densidad de población constituyen las principales vías de entrada -posiblemente en forma de semillas que acompañan grano de importación-. Las áreas de regadío de las comarcas con agricultura intensiva suelen comportarse como centros receptores secundarios. Los cultivos más afectados son los de regadío, tanto herbáceos como leñosos, aunque también aparecen las tales malas hierbas entre los cultivos de secano y unas pocas se localizan en los arrozales.

Presence of the alien chinese pond mussel Anodonta woodiana (Lea, 1834) (Bivalvia, Unionidae) in the Iberian Peninsula

Nota sobre les conseqüències de la invasió del mol·lusc d'aigua dolça, Anodonta woodiana, a la Península Ibèrica

Influence of emergence timing of weeds on the establishment of woody natives and ground cover species

Les invasions biològiques són produïdes per espècies transportades per l'home fora de la regió d'origen a altres regions on s'estableixen i expandeixen. Són actualment de les majors causes de perduda de biodiversitat, amb el canvi d'usos del sòl, tret rellevant en zones insulars. Comprendre mecanismes de competència amb les espècies autòctones és clau per gestionar el problema. L’experiment evidencia diferències de creixement de 7 plantes natives australianes (3 espècies d’eucaliptus, 3 espècies d’acàcia, 1 pasturatge natiu), competint intraespecífica (entre mateixa espècie) i interespecíficament (acàcies o eucaliptus convivint amb pasturatge natiu) plantejant tres tractaments (sense males herbes, males herbes i males herbes a posteriori) per definir la naturalesa de la interacció dels diferents tipus funcionals d'espècies. S’analitzen tendències temporals de creixement de plàntules, així com la supervivència. S’ha detectat una moderada correlació entre taxes de creixement d’espècies i mida de la llavor, (p ≈ 0.6), així com una correlació entre la supervivència i la humitat del sòl (p ≈ 0.5); efectes estacionals. A curt termini i en escenari de primavera la convivència amb males herbes reporta creixement nul. Tractaments sense males herbes, presenten major supervivència en escenaris en competència interespecífica. A llarg termini les espècies amb major supervivència són les que conviuen amb pasturatge natiu i sense males herbes, indicant un efecte beneficiós en espècies millor adaptades a la sequera (E. loxophleba).

Natural or naturalized? phylogeography suggests that the abundant sea urchin arbacia lixula Is a recent Colonizer of the Mediterranean

We present the global phylogeography of the black sea urchin Arbacia lixula, an amphi-Atlantic echinoid with potential to strongly impact shallow rocky ecosystems. Sequences of the mitochondrial cytochrome c oxidase gene of 604 specimens from 24 localities were obtained, covering most of the distribution area of the species, including the Mediterranean and both shores of the Atlantic. Genetic diversity measures, phylogeographic patterns, demographic parameters and population differentiation were analysed. We found high haplotype diversity but relatively low nucleotide diversity, with 176 haplotypes grouped within three haplogroups: one is shared between Eastern Atlantic (including Mediterranean) and Brazilian populations, the second is found in Eastern Atlantic and the Mediterranean and the third is exclusively from Brazil. Significant genetic differentiation was found between Brazilian, Eastern Atlantic and Mediterranean regions, but no differentiation was found among Mediterranean sub-basins or among Eastern Atlantic sub-regions. The star-shaped topology of the haplotype network and the unimodal mismatch distributions of Mediterranean and Eastern Atlantic samples suggest that these populations have suffered very recent demographic expansions. These expansions could be dated 94-205 kya in the Mediterranean, and 31-67 kya in the Eastern Atlantic. In contrast, Brazilian populations did not show any signature of population expansion. Our results indicate that all populations of A. lixula constitute a single species. The Brazilian populations probably diverged from an Eastern Atlantic stock. The present-day genetic structure of the species in Eastern Atlantic and the Mediterranean is shaped by very recent demographic processes. Our results support the view (backed by the lack of fossil record) that A. lixula is a recent thermophilous colonizer which spread throughout the Mediterranean during a warm period of the Pleistocene, probably during the last interglacial. Implications for the possible future impact of A. lixula on shallow Mediterranean ecosystems in the context of global warming trends must be considered.

Niche Differentiation and Fine-Scale Projections for Argentine Ants Based on Remotely Sensed Data

Modeling ecological niches of species is a promising approach for predicting the geographic potential of invasive species in new environments. Argentine ants (Linepithema humile) rank among the most successful invasive species: native to South America, they have invaded broad areas worldwide. Despite their widespread success, little is known about what makes an area susceptible - or not - to invasion. Here, we use a genetic algorithm approach to ecological niche modeling based on high-resolution remote-sensing data to examine the roles of niche similarity and difference in predicting invasions by this species. Our comparisons support a picture of general conservatism of the species' ecological characteristics, in spite of distinct geographic and community contexts

Homogenization Dynamics and Introduction Routes of Invasive Freshwater Fish in the Iberian Peninsula

Nonnative invasive species are one of the main global threats to biodiversity. The understanding of the traits characterizing successful invaders and invasion-prone ecosystems is increasing, but our predictive ability is still limited. Quantitative information on biotic homogenization and particularly its temporal dynamics is even scarcer. We used freshwater fish distribution data in the Iberian Peninsula in four periods (before human intervention, 1991, 1995, and 2001) to assess the temporal dynamics of biotic homogenization among river basins. The percentage of introduced species among fish faunas has increased in recent times (from 41.8% in 1991 to 52.5% in 2001), leading to a clear increase in the similarity of community composition among basins. The mean Jaccard's index increase (a measure of biotic homogenization) from the pristine situation to the present (17.1%) was similar to that for Californian fish but higher than for other studies. However, biotic homogenization was found to be a temporally dynamic process, with finer temporal grain analyses detecting transient stages of biotic differentiation. Introduced species assemblages were spatially structured along a latitudinal gradient in the Iberian Peninsula, with species related to sport fishing being characteristic of northern basins. Although the comparison of fish distributions in the Iberian Peninsula and France showed significant and generalized biotic homogenization, nonnative assemblages of northeastern Iberian basins were more similar to those of France than to those of the rest of the Iberian Peninsula, indicating a main introduction route. Species introduced to the Iberian Peninsula tended to be mainly piscivores or widely introduced species that previously had been introduced to France. Our results indicate that the simultaneous analysis of the spatial distribution of introduced assemblages (excluding native species that reflect other biogeographical patterns) and their specific traits can be an effective tool to detect introduction and invasion routes and to predict future invaders from donor regions

Experimental assessment of the effects of a Neotropical nocturnal piscivore on juvenile native and invasive fishes

We experimentally examined the predator-prey relationships between juvenile spotted sorubim Pseudoplastystoma corruscans and young-of-the-year invasive and native fish species of the Paraná River basin, Brazil. Three invasive (peacock bass Cichla piquiti, Nile tilapia Oreochromis niloticus, and channel catfish Ictalurus punctatus) and two native (yellowtail tetra Astyanax altiparanae and streaked prochilod Prochilodus lineatus) fish species were offered as prey to P. corruscans in 300 L aquaria with three habitat complexity treatments (0%, 50% and 100% structure-covered). Prey survival was variable through time and among species (C. piquiti < O. niloticus < A. altiparanae < P. lineatus < I. punctatus), depending largely on species-specific prey behavior but also on prey size and morphological defenses. Habitat complexity did not directly affect P. corruscans piscivory but some prey species changed their microhabitat use and shoaling behavior among habitat treatments in predator’s presence. Pseudoplatystoma corruscans preyed preferentially on smaller individuals of those invasive species with weak morphological defensive features that persisted in a non-shoaling behavior. Overall, our results contrast with those in a companion experiment using a diurnal predator, suggesting that nocturnal piscivores preferentially prey on different (rather diurnal) fish species and are less affected by habitat complexity. Our findings suggest that recovering the native populations of P. corruscans might help controling some fish species introduced to the Paraná River basin, particularly C. piquiti and O. niloticus, whose parental care is expected to be weak or null at night

Ascertaining Key Factors Behind the Coexistence of the Native Ant Species Plagiolepis pygmaea with the Invasive Argentine Ant Linepithema humile (Hymenoptera: Formicidae)

The Argentine ant, Linepithema humile, is a world-wide invasive ant species. Its presence has a strong negative impact on ant diversity. The present study attempts to highlight the reasons for the coexistence of this highly dominant species with Plagiolepis pygmaea, the only native ant species that has proved able to resist the invasion in a natural ecosystem in the north-east of the Iberian Peninsula. To quantify the aggressiveness level of both species we performed aggressiveness tests on workers in different areas: a) Argentine ant workers from areas with P. pygmaea, b) Argentine ant workers from areas without P. pygmaea, c) P. pygmaea from a non-invaded area and d) P. pygmaea from an invaded area. We also confronted Argentine ant workers with P. pallidula and T. nigerrimum. These aggressiveness tests showed that the coexistence of these two species of ants was not due to a habituation process, since the aggressiveness level observed between the four kinds of confrontations were fairly similar. We also found a lack of aggressiveness between Argentine ant workers and P. pygmaea, and highly submissive behavior in the latter when confronted with the invader. The peaceful character of P. pygmaea together with its markedly submissive behavior may be the main factors behind the coexistence of these species in the study area