Thesis (MSc)--University of Stellenbosch, 2004. / ENGLISH ABSTRACT: With only 1.76% conserved West Coast Renosterveld remaining it is crucial to prioritize the conservation and management of this fragile vegetation type. Because of its occurrence on fertile soils, renosterveld has been cleared for cultivation and other agricultural use and is thus fragmented to a critical point. These remaining fragments are subject to extensive edge effects and the exact parameters of a viable fragment must still be determined. The extent of alien grass species invasion into remnant renosterveld patches was determined using data collected using the line-intercept method. Sampling included three different management treatment areas adjacent to old lands: 1) a recently burned area, 2) a grazed area and 3) an unburnedlungrazed area providing a control sample. Additionally all small-scale soil disturbances along the lines were recorded. Results showed that Briza spp., Bromus spp. and Avena fatua were the most significant invading alien grass species. There was a significantly high variation between alien grass cover in each treatment, with the grazed area containing the highest overal! level of alien grass invasion. The control area, with the exclusion of fire and animal activity, showed minimum alien grass invasion. Edge effects were apparent in all treatments, but were lowest in the control area, where percentage alien grass cover significantly decreased after a distance of fifteen meters into the remnant patch. A weak positive correlation between the occurrence of alien grass and indigenous grass was found, as well as evidence of a weak association between alien grass cover and shrub cover. The possibility that small-scale soil disturbances could be an important contributing factor to alien grass invasion was supported by the positive correlation between disturbances and percentage alien grass cover. A positive correlation was found between the occurrence of indigenous grass and small-scale soil disturbances, while shrub cover tended to be less associated with animal activity. It is concluded that the correct management regime could effectively control the excessive invasion of alien grass species into the remnant renosterveld patches. Grazing (including all animal activity and small-scale soil disturbances) was the main facilitator of alien grass establishment - even dominating the prominent consequences of edge effects by facilitating alien grass establishment much deeper into the remnant patches. It could be assumed that a precise balance of low-pressure grazing and fire management should be established to enable the effective control of alien grass species while maintaining optimum biodiversity. Keywords: renosterveld, alien grass, grazing, fire, management, small-scale soil disturbances / AFRIKAANSE OPSOMMING: Met slegs 1.76% oorblywende Weskus Renosterveld wat bewaar word, is die beskerming en effektiewe bestuur van hierdie bedreigde plantegroei 'n prioriteit. Die vrugbare grond waarop renosterveld voorkom, het veroorsaak dat dit uitgeroei word om eerder die kultivering van ekonomies produktiewe landbou gewasse moontlik te maak. Dus het renosterveld verminder en gefragmenteer tot 'n kritieke punt. Hierdie ooblywende klein areas bedek met renosterveld, is blootgestel aan ekstensiewe invloede van die omliggende areas en die presiese afmetings vir 'n effektiewe grate renosterveld fragment vir bewarings doeleindes, moel nog vasgestel word. Die male van uitheemse gras spesie indringing in hierdie renosterveld fragmente is ondersoek deur die versameling van data deur die lyn-onderskep metode. Drie verskillende bestuursstelsels vir renosterveld is ondersoek om vas te stel wat die ergste graad van uitheemse gras indringing voorkom. Die studie het 'n 1) onlangs gebrande area, 2) 'n beweide area en 3) 'n kontrole area (wat nie gebrand of bewei is nie) ondersoek. Alle kleinskaalse grond-versteurings langs die lyne is ook aangeteken. Die resultate het aangetoon dat Briza spp., Bromus spp. en Avena fatua, as uitheemse grasse, die belangrikste indringers was en dus die grootste bedreiging inhou. Daar was 'n beduidende hoë variasie tussen die mate van uitheemse gras bedekking aangeteken in elk van die bestuurs-stelsels. Die beweide area het die hoogste graad van uitheemse gras indringing getoon, terwyl die kontrole area (in die afwesigheid van vuur en weidings aktiwiteite) die meeste weerstand teen uitheemse gras indringing getoon het. Die invloed van die omliggende omgewing was ook duidelik sigbaar in al drie die bestuurs-stelsels, maar was duidelik minder in die kontrole area waar die persentasie uitheemse gras indringing aansienlik verminder het na 'n afstand van vyftien meter in die renosterveld fragment in. 'n Swak positiewe korrelasie tussen die voorkoms van uitheemse grasse en inheemse gras spesies was aangeteken, asook bewyse van 'n swak negatiewe assosiasie tussen die uitheemse gras spesies en die inheemse bosse. Soos verwag, is daar bewyse gevind vir die teorie dat kleinskaalse grond-versteurings 'n belangrike fasiliterende faktor is vir uitheemse gras vestiging. Daar was 'n duidelike positiewe korrelasie tussen hierdie grond-versteurings en die persentasie uitheemse gras grondbedekking. Dieselfde positiewe assosiasie was gevind tussen die inheemse gras en hierdie kleinskaalse grond-versteurings, terwyl die inheemse bossie duidelik minder verbind was met die verskynsel. Die gevolgtrekking is gemaak dat 'n korrekte bestuurs-plan die indringing van uitheemse grasse effektief sal kan beheer. Dier aktiwiteite (insluitende beweiding, grawe van gate, mier en termiet neste ens.), en dus kleinskaalse grond-versteurings. was die grootste fasiliteerders van uitheemse gras indringing en vestiging binne hierdie renosterveld stukke. Dit oorheers selfs die aansienlike effek wat invloede van die omringende omgewing op hierdie areas het, deur die uitheemse gras indringing selfs dieper in die fragmente in aan te help. Daar kan dus aangeneem word dat 'n presiese balans tussen lae-intensiteit beweiding (en dus fauna aktiwiteit) en veld brande vasgestel moet word vir die effektiewe beheer van uitheemse gras spesies terwyl die optimum bio-diversiteit terselfde tyd gehandhaafword. Sleutelwoorde: renosterveld, uitheemse grasse, beweiding, vuur, veldbestuur, kleinskaalse grond-versteurings

Invasive exotic species threaten native biodiversity, alter ecosystem structure and function, and annually cost over $100 billion in the US alone. Determining the ecological traits and interactions that affect invasion success are thus critical for predicting, preventing, and mitigating the negative effects of biological invasions. Native herbivores are widely assumed to facilitate exotic plant invasions by preferentially consuming native plants and avoiding exotic plants. Here, I use freshwater plant communities scattered broadly across the Southeastern U.S. to show that herbivory is an important force driving the ecology and evolution of freshwater systems. However, native consumers often preferentially consume rather than avoid exotic over native plants. Analyses of 3 terrestrial datasets showed similar patterns, with native herbivores generally preferring exotic plants. Thus, exotic plants appear defensively nave against these evolutionarily novel consumers, and exotic plants may escape their coevolved, specialist herbivores only to be preferentially consumed by the native generalist herbivores in their new ranges. In further support of this hypothesis, a meta-analysis of 71 manipulative field studies including over 100 exotic plant species and 400 native plant species from terrestrial, aquatic, and marine systems revealed that native herbivores strongly suppressed exotic plants, while exotic herbivores enhanced the abundance and species richness of exotic plants by suppressing native plants. Both outcomes are consistent with the hypothesis that prey are susceptible to evolutionarily novel consumers. Thus, native herbivores provide biotic resistance to plant invasions, but the widespread replacement of native with exotic herbivores eliminates this ecosystem service, facilitates plant invasions, and triggers an invasional meltdown. Consequently, rather than thriving because they escape their co-evolved specialist herbivores, exotic plants may thrive because their co-evolved generalist herbivores have stronger negative effects on evolutionarily nave, native plants.

L'objectif général de la thèse est d'examiner la variation et l'évolution des traits fonctionnels<p>susceptibles de sous-tendre des variations de capacité d'invasion, au sein du complexe de plantes envahissantes F. japonica, F. xbohemica et F. sachalinensis en Belgique. Ces trois taxons d'origine asiatique présentent un intérêt majeur en écologie des invasions car ils possèdent une aptitude à l'invasion contrastée bien qu'ils fassent partie du même complexe hybride, aient la même forme de vie, et la même distribution géographique. <p>En particulier, la thèse examine si Fallopia sachalinensis présente une combinaison particulière de traits fonctionnels liés à la capture et à l'utilisation des ressources susceptible d'expliquer sa capacité d'invasion plus faible. La thèse tâche également de déterminer si les hybrides sont intermédiaires entre les parents pour ces traits ou manifestent des propriétés originales susceptibles<p>d'entraîner un comportement plus invasif. Les traits fonctionnels pris en considération comprennent notamment l'architecture des parties aériennes, le SLA (surface foliaire spécifique), les teneurs foliaires en nutriments, la vitesse de décomposition des litières et la plasticité phénotypique de ces caractères. La stratégie scientifique repose sur trois approches complémentaires:<p>- des comparaisons in situ entre les taxons dans des sites ou ils coexistent;<p>- des cultures en conditions semi-contrôlées au jardin expérimental;<p>- une expérience de décomposition des litières.<p>Les résultats mettent en lumière la stratégie unique de capture et d'utilisation des ressources<p>de F. sachalinensis, ainsi que ses réponses plastiques moins adaptées (moins d'accroissement de la hauteur et de la surface foliaire totale en réponse a l'ombre, et de la biomasse et du nombre de tiges en réponse a une augmentation de la fertilité du sol). Cette stratégie contribue a sa capacité d'invasion plus faible en réduisant son efficacité d'utilisation et de capture de la lumière et des nutriments. D'autre part, l'hybride ne présente pas de valeurs transgressives pour les traits étudiés et est similaire à F. japonica en termes de traits et de plasticité. Toutefois, le nombre limité de<p>populations hybrides étudiées ne nous permet pas d'en conclure que l'hybride ne présente pas de<p>variation transgressive a l'échelle européenne. De plus, la variabilité génétique de l'hybride pourrait permettre une évolution future de sa capacité d'invasion, ce qui en fait une priorité pour la prévention et la gestion a l'échelle mondiale. / The objective of the thesis is to examine variation and evolution of functional traits that are susceptible to underlie variation of invasiveness in the invasive complex of Fallopia japonica, F. xbohemica and F. sachalinensis in Belgium. These three taxa originate from Asia and present a major interest in invasion ecology since they display contrasting invasiveness although they are part of the same hybrid complex, have the same life form and distribution area.<p>In particular, we ask if F. sachalinensis displays a specific combination of functional traits related to resource capture and use that is susceptible to explain its lower invasiveness. We also try to determine if the hybrids have intermediary trait values or if they show specific properties susceptible to increase their invasiveness. Functional traits measured include architecture, SLA (specific leaf area), nutrient foliar concentrations, litter decomposition rate and phenotypic plasticity of the same traits. Scientific strategy uses three different methods:<p>- in situ comparisons between the taxa in sites where they coexist;<p>- common gardens with semi controlled conditions;<p>- litter decomposition experiment.<p>Results show the unique strategy of F. sachalinensis concerning resource capture and use, as well as its less adaptive plastic responses (smaller increase of height and total leaf area in response to shade, and of biomass and shoot number in response to soil fertility). This strategy contributes to its lower invasiveness through a reduction in light and nutrient capture and use efficiency. The hybrid does not display transgressive variation for the studied traits and is similar to F. japonica concerning its traits and its plasticity. However, the limited number of hybrid accessions does not allow to conclude that the hybrid presents no transgressive variation throughout Europe. Moreover, genetic variability in the hybrid might allow future evolution of its invasiveness, making the hybrid a priority for prevention and management throughout the world. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les invasions biologiques sont une cause majeure de perte de biodiversité à l’échelle mondiale. L’impact direct des espèces exotiques envahissantes (EEE) sur la structure et la composition des communautés a été bien documenté. Par contre, leur impact sur le fonctionnement des écosystèmes a été comparativement moins étudié. Dans le présent travail, j’ai mesuré sur le terrain et en conditions expérimentales l’impact de 7 espèces de plantes exotiques particulièrement envahissantes en Europe sur les propriétés chimiques du sol, sur la productivité et sur le stock d’éléments minéraux dans la biomasse. Malgré la diversité des groupes fonctionnels considérés dans notre échantillon (des espèces annuelles aux arbres), des impacts récurrents ont pu être mis en évidence. Les EEE ont toujours une biomasse et une productivité supérieures à celles de la végétation qu’elles envahissent. Il en va de même pour le stock d’éléments minéraux dans la biomasse aérienne. En ce qui concerne le sol, les traits fonctionnels des espèces ne permettent pas de prédire la direction et l’amplitude des impacts. Par contre, ces impacts sur le sol se sont révélés partiellement prévisibles en fonction des conditions écologiques initiales (contexte pédologique). La disponibilité des cations et du P et la concentration en C et N organiques augmentent suite à l’invasion dans les sites initialement pauvres alors que ces mêmes paramètres baissent dans les sites plus eutrophes au départ. Les EEE entraînent, dans une certaine mesure, une homogénéisation des conditions écologiques dans les écosystèmes envahis. <p>Dans un deuxième temps, je me suis attaché à identifier les mécanismes de l’impact de Fallopia japonica sur le cycle de l’azote. Cette espèce, perenne rhizomateuse, adopte une gestion très conservatrice de l’azote en retransloquant jusqu’à 80 % de l’azote des tiges et des feuilles vers le système racinaire en automne avant l’abscission des feuilles. La litière restituée est, de ce fait, pauvre en azote. Ce paramètre, combiné à une teneur élevée en lignine, explique sa faible vitesse de décomposition par rapport à celle de la végétation non envahie. Une grande partie de l’azote de l’écosystème tourne donc en cycle quasi fermé entre les organes de réserve et les parties aériennes de la plante, tandis que l’azote restant est en grande partie bloqué dans la nécromasse de la plante et est donc non disponible pour les espèces concurrentes indigènes. Ce mécanisme explique, sans doute, en partie le succès invasif de l’espèce.<p><p>A l’avenir, les implications des impacts sur le sol en terme de restauration des communautés devront être étudiées. L’hypothèse d’une influence positive de ces impacts sur l’aptitude compétitive des espèces envahissantes devra être testée. Enfin, une étude plus fonctionnelle des impacts de ces espèces dans des sites contrastés devrait permettre d’identifier les mécanismes impliqués./Biological invasions are a major cause of biodiversity loss worldwide. The direct impact of alien invasive species (AIS) on community structure and composition has been well documented. On the other hand, their impact on ecosystem functioning has been comparatively less studied. In this work, I measured, on the field and in experimental conditions, the impact of 7 highly invasive alien plant species in Europe on soil chemical properties, biomass and aboveground nutrient stock. Despite the high diversity in considered functional groups (from annuals to trees), recurring impacts have been found. AIS had always higher biomass and aboveground nutrient stocks than invaded resident vegetation. Concerning soil, species functional traits did not allow us to predict impact direction and intensity. On the other hand, impacts on soil were partially predictable based on initial ecological conditions (pedologic context). Thus, cations and P availability and organic C and N concentrations increased in initially poor sites and decreased in eutrophic ones. AIS tend to homogenize soil properties across invaded landscapes.<p>In a second part, i tried to identify the mechanisms of the impacts of Fallopia japonica on N cycling. This perrennial rhizomatous species manage N in a very conservative way. About 80 % of aboveground N is translocated to rhizomes before leaves abscission. The litter is therefore poor in N. This parameter combined with a high lignin concentration explains its slow decomposition rate compared to that of uninvaded vegetation. A big part of the ecosystem N is engaged in a nearly closed cycle between above and belowground organs while the remaining N is blocked in the necromass and is thus not available for the indigenous competitors. This mechanism probably explains the invasive success of this species.<p><p>In the future, the implications of soil properties modifications in terms of community restoration should be studied. The hypothesis of a positive influence of these modifications on the competitive ability of AIS should be tested. At last, a functional study of these soil impacts in contrasted sites should allow us to identify the implied mechanisms.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

MESMEG / Department of Ecology and Resource Management / Invasive alien plants refer to plant species that show a tendency to escape from human control, go beyond the intended physical boundaries and cause environmental damage. The issue of letting the Invasive alien plant species grow and spread, with no attempts made to control the spread of the species beyond the limits of plantations, is not sustainable. All the attempted methods that the Department of Environmental Affairs used seemed to have failed in yielding the expected results. The main objective of the study was to determine the Wolkberg Working for Water programme’s level of success in terms of clearing invasive alien plant species. Wolkberg Project was used as a case study as it is one of the Working for Water Programme. The data were collected using random sampling methods on the worked areas, where work is in progress and those where no work has been done. Primary data were collected from land owners through field observations and questionnaires from the participants whilst secondary data were collected from the Department of Environmental Affairs. The study adopted a mixed methods approach which is both quantitative and qualitative. The data were analyzed using Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) package. The research determined the level of success in terms of clearing invasive alien plant species, employment opportunities, tools/materials that have been used to clear the plants and the advice on the possible strategies that can be employed in the invasive alien plant species management. It was found out that the Invasive alien plant species require constant maintenance in order for them to be controlled. The Wolkberg project is mainly dominated by male workers compared to females. Each team comprised 3% underage workers. The study recommends that the project should make sure that the follow-ups are done at the correct time and stage. Looking at the statistics of males and females, the study revealed that transformation is not adhered to in this project. / NRF

Three of Impatiens species are widespread in the Czech republic, one is native, two of them invasive. Because all species occur in relatively similar habitats, the question is, whether the invasive species can negatively affect the native species, or even the original can can be displaced. The aim of the thesis was: (i) to compare habitat requirments of the Impatiens species, (ii) to determine if the coexistence of species is possible, (iii) to assess the impact of invasive species to the original species. The investigation was carried out using two sets of permanent plots in 5 localities. In the first set with a total of 84 plots (combinations of occurrence of the three species) site characteristics as tree cover, soil humidity, slope and bare land cover were directly measured and nutrient, light, humidity and soil reaction characteristic assessed using Ellenberg indicator values. The second set contained a total of 45 plots with one of the native-invasive congener pair being removed and the intact controls. Number, cover and height of the plants were assesed. The key enviromental factors determining distribution of the species were soil moisture for I. noli-tangere and I. parviflora, and tree cover for I. glandulifera and I. parviflora. Ellenberg indicator values had poor explanation value;...

Thesis (MScAgric (Conservation Ecology and Entomology)--University of Stellenbosch, 2005. / Benthic macroinvertebrates (sampled using South African Scoring System, SASS5) and adult male Odonata (sampled with close-focus binoculars) were recorded on two streams and a river of Soutpansberg, with the aim of determining the effect of invasion and removal of alien riparian vegetation on their assemblages. A secondary aim was to establish the importance of dragonflies as indicators of degree of disturbance in rivers. Forty two aquatic macroinvertebrate families and 33 adult Odonata species were recorded at a total of 71 sampling units. Three distinct riparian vegetation types were selected (natural, alien and cleared). Cleared vegetation refers to clearing of invasive alien trees, allowing regrowth of natural vegetation. Natural and cleared vegetation supported more benthic macroinvertebrate families compared to alien vegetation. Certain families that were lost to alien vegetation were recorded from natural vegetation. The highest SASS5 score was recorded from natural vegetation, followed by cleared vegetation, and the lowest was from alien vegetation. The highest number of adult Odonata was recorded at cleared vegetation, with alien and natural vegetation supporting the least number of Odonata species. Vegetation type, stream flow and microhabitats were statistically identified as the most influential variables for benthic macroinvertebrate assemblages. For adult Odonata assemblages, vegetation type, shade and temperature were the most important environmental variables. Species assemblages of adult Odonata can be used as indicators of environmental condition of rivers. The clearing of alien riparian vegetation clearly benefits the indigenous benthic macroinvertebrates as conditions are restored to their natural state. It also benefits dragonfly species richness, but if natural succession proceeds to a shaded tree canopy, the effect becomes similar to that of habitat shaded by alien vegetation. The impact of alien vegetation is to reduce sun-loving invertebrate species, especially dragonflies, with lesser impact on shade-loving species.

Le Parc National de Kahuzi-Biega (PNKB) se localise dans l’Est de la R.D. Congo, à une trentaine des kilomètres au Nord de la ville de Bukavu, (province du Sud-Kivu). Ce parc couvre une superficie de 6.000 km² dont 5.400 km² situés en basse altitude (600-1200 m d’altitude) et 600 km² constituent le secteur de haute altitude occupée par les forêts de montagne (1800-3308 m).<p><p>Depuis environ une décennie, la liane indigène Sericostachys scandens Gilg & Lopr. (Amarantaceae) se répand rapidement dans les forêts de montagne au PNKB. L’extension de cette liane, et ses conséquences supposées sur la biodiversité et la régénération de la forêt inquiètent les gestionnaires du Parc.<p><p>Le travail a examiné trois aspects de l’écologie de l’invasion par S. scandens dans le Parc.<p>Premièrement, on a examiné les traits fonctionnels susceptibles d’expliquer une aptitude élevée à l’invasion chez S. scandens. Une approche comparative avec trois espèces de lianes non envahissantes coexistant dans le même habitat montre que S. scandens présente une allocation de biomasse aux diaspores significativement plus élevée. En plus, elle combine une reproduction sexuée intense et une capacité de reproduction végétative. Cette liane se distingue également des trois autres par un taux de ramification plus élevé. Par contre, les traits foliaires ne sont pas systématiquement différents. De même, le taux de germination des graines de S. scandens ne diffère pas significativement de ceux des autres lianes étudiées. Cependant, il est significativement plus élevé en canopée ouverte qu’en canopée fermée, et en forêt ombrophile qu’en forêt de bambous. L’ensemble des traits qui caractérisent S. scandens peut contribuer à expliquer sa plus grande capacité d’invasion, comparativement aux trois autres lianes.<p>Deuxièmement, on a examiné les attributs des écosystèmes susceptibles de les rendre vulnérables à l’invasion. Les résultats suggèrent que les perturbations favorisent les invasions dans les écosystèmes. Les perturbations (coupes, feu, …) qui ont accompagné les conflits dans la zone du Parc sont, très probablement, le facteur ayant déclenché l’invasion. <p>Enfin, le travail a examiné les impacts de l’invasion sur la biodiversité et la régénération des forêts. Les résultats montrent que, effectivement, S. scandens a un impact négatif, et que cet impact pourrait contribuer à renforcer le succès invasif de S. scandens (feed-back positif).<p><p>Le travail aboutit à des recommandations pour la gestion du Parc. La gestion doit avant tout être préventive, c’est-à-dire i) empêcher de nouveaux déboisements et ii) éliminer S. scandens au tout début de son installation dans un site perturbé.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished