Research Paper

Climatic niche shift of aquatic plant invaders between native and invasive ranges: a test using 10 species across different biomes on a global scale

Changement de niche climatique de plantes aquatiques invasives des habitats natifs aux habitats envahis : un test utilisant 10 espèces de différents biomes à une échelle globale

School of Nature Conservation, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China

^* Corresponding author: zxzhang@bjfu.edu.cn

Abstract

Environmental niche conservatism defines a concept, stating that species could live in the same environmental condition in both native and invasive ranges. Niche modeling often used this as basis for the prediction of the range of invasive plants. However, it is debatable whether environmental niches of invasive plant species are conserved or shift between native and invasive ranges. Only few studies have investigated such a shift in aquatic plant invaders (APIs) on a meaningful global scale. Environmental niche modeling was used to project climatic niche distributions of 10 APIs based both on the native range and the invasive range of species. We found that niche shifts of APIs between native and invasive ranges may occur throughout the world. Moreover, we found niche shifts of APIs between native and invasive ranges across different biomes. The largest climatic niche shift was detected for Najas minor and the smallest for Alternanthera philoxeroides. For all 10 APIs, overlap between both ranges was maximal for large river deltas, while overlap was minimal for temperate floodplain rivers and wetlands. For APIs, the suitability of the climatic habitat was highest in temperate coastal rivers for invasive models in invasive ranges. More importantly, based on invasive models, climatic suitability was significantly higher for temperate coastal rivers and temperate floodplain rivers and wetlands in invasive ranges and compared to native models. We suggest to integrate climatic niches of both native and invasive ranges into projections of the global climatic niche distribution of APIs.

Résumé

Le conservatisme de niche environnementale définit un concept, affirmant que les espèces pourraient vivre dans les mêmes conditions environnementales dans les habitats indigènes et invasifs. La modélisation de niche a souvent servi de base à la prédiction de l'extension des plantes envahissantes. Cependant, cela est discutable si les niches environnementales des espèces de plantes envahissantes sont conservées ou se modifient entre les aires indigènes et invasives. Seules quelques études ont étudié un tel changement chez les plantes aquatiques invasives (API) à une échelle mondiale significative. La modélisation de niche environnementale a été utilisée pour projeter des distributions de niches climatiques de 10 API basées à la fois sur la répartition native et invasive d'espèces. Nous avons constaté que des changements de niche des API entre les aires indigènes et invasives peuvent se produire dans le monde entier. En outre, nous avons trouvé des changements de niche des API entre les aires indigènes et invasives entre différents biomes. Le plus grand changement de niche climatique a été détecté chez Najas minor et le plus petit pour Alternanthera philoxeroides. Pour les 10 API, le chevauchement entre les deux aires de répartition était maximal pour les grands deltas des rivières, alors que le chevauchement était minimal pour les rivières de plaine inondable et les zones humides. Plus important encore, selon les modèles d'invasion, la pertinence climatique était significativement plus élevée pour les rivières côtières tempérées et les rivières de plaine inondable et les zones humides tempérées dans les aires envahies comparées aux aires indigènes. Nous suggérons d'intégrer les niches climatiques des aires indigènes et invasives dans les projections de la répartition mondiale des niches climatiques des API.