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  • Applying the stress‐gradien...
    Spake, Rebecca; Soga, Masashi; Catford, Jane A.; Eigenbrod, Felix

    The Journal of applied ecology, September 2021, 2021-09-00, 20210901, Letnik: 58, Številka: 9
    Journal Article

    The stress‐gradient hypothesis (SGH) provides a conceptual framework for explaining how environmental context determines the nature of biotic interactions. It may be also useful for predicting geographic variability in the effect of management interventions on biological invasions. We aimed to test hypotheses consistent with the SGH to explain context dependency in bamboo invasion of secondary forests in Japan, and establish a predictive understanding of forest management impacts on invasion. We use a priori physiological knowledge of invasive giant bamboo, Phyllostachys bambusoides, to generate hypotheses consistent with the SGH. We modelled variation in giant bamboo occupancy within 810 secondary forest plots across the broad environmental gradients of Japan using a national vegetation database. Consistent with the SGH, we find that the effect of tree canopy cover on bamboo occupancy depends on interactions between solar radiation and mean annual temperature. In cool regions with high solar radiation—stressful conditions for bamboo—shade cast by dense canopies facilitates invasion. However, in warmer regions that are more benign, dense canopies tend to inhibit spread via competition for light, space and other resources. Synthesis and applications. We provide evidence that the stress‐gradient hypothesis can inform practical recommendations for invasive species control. We characterised geographic variability in the effect of forest thinning, a widespread management intervention used to enhance forest biodiversity, on the risk of bamboo spread into secondary forests in Japan. Thinning forest canopies to increase understorey light radiation should limit bamboo spread in cooler regions, while tree planting to increase canopy shade should limit bamboo spread in warmer regions. 要旨 ストレス勾配仮説 (SGH) は、環境条件が生物学的相互作用の性質をどのように決定するかを説明するための概念的枠組みを提供するものであるが、この仮説は生物学的侵入に対処するための管理の効果の地理的変異を予測する際にも役立つ。本研究では、日本の二次林におけるタケ類の侵入に関する状況依存性 (地域依存性) を説明するために、SGHに合致する仮説を検証し、森林管理が生物学的侵入に与える影響を予測可能なものとする知見を得ることを目的とした。 我々は、日本に侵入してきたマダケ類の一種であるマダケ (Phyllostachys bambusoides) の生理的情報を用いて、SGHに整合的な仮説を立てた。本研究では、全国植生データベースを用いて、日本の広範な環境勾配にまたがる810の二次林区画内でのタケ類 (マダケ属) の占有率の地理的変異をモデル化した。 SGHで予想される通り、樹冠率がタケ類の占有率に及ぼす影響は、日射量と年間平均気温に依存することがわかった。日射量の多い冷涼な地域 (タケ類にとってストレスが大きい環境) では、樹冠が密集していることで日陰ができ、タケ類の侵入が促進されることが予測された。一方で、よりタケ類の生息に適した日射量の多い温暖な地域では、樹冠が密に覆われた場所では光や空間、資源をめぐる種間競争が激化し、タケ類の侵入が抑制されることが示された。 上記の結果を基に、森林の生物多様性を向上させるために広く行われている間伐が、二次林におけるタケ類の分布拡大リスクに及ぼす影響にどれくらい地理的変異があるのかを調べた。その結果、冷涼な地域では、樹幹を減らして下層の光量を増加させることでタケ類の分布拡大を抑えることができ、暖かい地域では、日陰を増やすために植樹を行うことでタケ類の分布拡大を抑制できることが予測された。本研究結果は、SGHが侵略生物の制御のために実践的な提言ができることを示している。 We provide evidence that the stress‐gradient hypothesis can inform practical recommendations for invasive species control. We characterised geographic variability in the effect of forest thinning, a widespread management intervention used to enhance forest biodiversity, on the risk of bamboo spread into secondary forests in Japan. Thinning forest canopies to increase understorey light radiation should limit bamboo spread in cooler regions, while tree planting to increase canopy shade should limit bamboo spread in warmer regions.