Restoring functionally diverse communities enhances invasion resistance in a freshwater wetland. (17th June 2020)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Byun, Chaeho; de Blois, Sylvie; Brisson, Jacques
• Editors: Vesk, Peter
• Is Part Of: Journal of ecology. Volume 108:Number 6(2020:Nov.)
• Page Start: 2485
• Page End: 2498
• Publication Date: 2020-06-17
• Subjects: biotic resistance -- diversity complementarity effect -- diversity‐interaction model -- diversity–invasibility -- functional trait -- invasive plant management -- selection effect -- wetland restoration; Plant ecology -- Periodicals; 577.05
• DOI: 10.1111/1365-2745.13419
• Languages: English
• ISSNs: 0022-0477

Abstract

Abstract: Understanding how plant communities reassemble is particularly relevant when invaders are part of the species pool and can compromise restoration or conservation goals. If initial species composition has a lasting impact on community dynamics, it may be possible to enhance biotic resistance to invasion, particularly through diversity effects, by manipulating early community composition. Diversity effects have been investigated much less in wetlands than in uplands. We conducted a large plant community restoration experiment in a freshwater wetland to investigate species and functional diversity effects on biotic resistance to invasion during early community assembly. The wetland was under propagule pressure mostly from Phragmites australis (common reed), but all species not sown in this experiment that established in the plots were treated as 'invaders', whether exotic or native. We used a two‐step model selection approach and a diversity‐interaction model framework to test hypotheses about the contribution to invasion success of abiotic conditions, species richness, as well as functional group richness, identity and pairwise interactions, providing a rare test of diversity effects against multiple invaders in wetlands. In all, 20 species invaded the plots. They were grouped for analysis to evaluate the overall resistance of resident communities. The three main invaders, P. australis and two native taxa ( Salix spp., Populus deltoides ), were also analysed separately. Diversity‐interaction models revealed invader‐specific responses. Functional group identity determined resistance to P. australis, whereas pairwise interactions between functional groups explained resistance to Salix spp. Both effects were retained when grouping all invaders. Resistance to P. deltoide s was determined by abiotic conditions. The contribution of specific functional groups varied with invader. Annuals and clonal perennials explained resistance to P. australis, suggesting priority and limiting similarity effects. Interactions, when significant, mostly included fast‐growing annuals. When considering all invaders, identity effects were detected for all functional groups. Synthesis . Diversity effects on invasion resistance vary with invaders in early assembly of restored wetland communities. Restoring functionally diverse communities provides resistance against multiple invaders. Consistent responses between this field experiment and previous pot experiments with the same species suggest that results are robust enough to inform management. Abstract : Diversity effects on invasion resistance vary with invaders in early assembly of restored wetland communities. Restoring functionally diverse communities provides resistance against multiple invaders. Consistent responses between this field experiment and previous pot experiments with the same species suggest that results are robust enough to inform management. Résumé: Comprendre comment les communautés végétales se réassemblent après perturbation est pertinent quand des plantes envahissantes sont présentes et pourraient compromettre les objectifs de restauration ou de conservation. Si la composition initiale d'une communauté a un impact sur sa dynamique, on pourrait améliorer la résistance d'une communauté à l'invasion en s'appuyant sur des effets de diversité pour manipuler la composition initiale. Les effets de diversité ont été étudiés beaucoup moins dans les milieux humides que dans les milieux plus secs. Nous avons mené une vaste expérience de restauration de communautés végétales dans un milieu humide d'eau douce pour évaluer les effets de la diversité spécifique et fonctionnelle sur la résistance à l'invasion lors de l'assemblage de communautés. Le milieu humide était sous forte pression d'invasion principalement par Phragmites australis (roseau commun), mais toutes les espèces non ensemencées dans cette expérience et qui se sont établies dans les parcelles expérimentales ont été traitées comme des «envahisseurs», qu'elles aient été exotiques ou indigènes. Nous avons utilisé une approche en deux étapes pour la sélection de modèles, incluant des modèles de diversité‐interactions, pour tester des hypothèses sur l'effet des conditions abiotiques, de la richesse spécifique, la richesse fonctionnelle, l'identité des groupes fonctionnels (effet de sélection) et les interactions entre groupes fonctionnels (effet de complémentarité) sur la résistance à l'invasion dans les communautés expérimentales. Cette étude propose un des rares tests des effets de diversité contre de multiples envahisseurs en milieu humide. Vingt espèces ont envahi les parcelles. Elles ont été regroupées dans l'analyse afin d'évaluer la résistance globale des communautés à l'invasion. Les trois principaux envahisseurs, P. australis et deux taxons indigènes ( Salix spp., Populus deltoides ), ont aussi été analysés séparément. Les modèles de diversité‐interactions ont révélé des réponses spécifiques selon l'envahisseur. La résistance à P. australis s'expliquait par l'identité des groupes fonctionnels, tandis que la résistance à Salix spp. s'expliquait par les interactions entre paires de groupes fonctionnels dans la communauté restaurée. Ces deux effets agissaient aussi pour l'ensemble des envahisseurs. La résistance à P. deltoides s'expliquait par les conditions abiotiques. La contribution de groupes fonctionnels spécifiques variait selon l'envahisseur. Les annuelles et les vivaces clonales expliquaient la résistance à P. australis, suggérant des effets de priorité et de similarité des niches. Les interactions entre groupes fonctionnels, lorsque significatives, incluaient principalement des annuelles à croissance rapide. Lorsque l'on considère l'ensemble des envahisseurs, des effets d'identité ont été détectés pour chacun des groupes fonctionnels. Synthèse . Lors de l'assemblage de communautés de milieux humides, les effets de la diversité spécifique et fonctionnelle sur la résistance à l'invasion varient selon les envahisseurs. La restauration de communautés fonctionnellement diverses permet de résister à une variété d'envahisseurs. Les réponses concordantes entre cette expérience en milieu humide et des expériences en pot avec P. australis suggèrent que ces résultats sont suffisamment robustes pour éclairer la prise de décision pour une gestion écologique des espèces envahissantes.