Investigation of the success of invasive species’ eradication using spatial models
Abstract
Invading alien plant species can cause major environmental and economic losses all around the world. Transformer species are also present in areas which are important for nature conservation in Hungary as well, threatening unique ecosystems. Mathematical models provide reliable tools for planning actions and strategies to prevent and arrest invasions, eradication, and treatment. In this paper, different eradication strategies are compared using cellular automata models. Treatments starting at different stages of invasion with different duration and intensity are considered. Furthermore, effects on the colonization and mortality of the invasive species were investigated. Our results emphasize the importance of preventing, and point out that once an invasive plant species has established, its eradication is particularly difficult. An early campaign, starting shortly after establishment, can considerably diminish damages caused by the invasion. Abandoning the treatment at almost prefect eradication extremely increases the risk of losing most results of the management.
References
Aliendorf, F. W. & Lundquist, L. L. (2003): Introduction: Population biology, evolution, and control of invasive species. - Conserv. Biol. 17: 24-30.
Bagi, I. & Szilágyi, Z. (1995): Az Asclepias syriaca L. cönológiai viszonyai a Kiskunsági Nemzeti Park fokozottan védett homokterületein. - Bot. Köziem. 82: 142-147
Balogh, L. (2000): Japánkeserűfű-állományok társulástani vizsgálatának egy módszere és tapasztalatai. - Kitaibelia 5(1): 79-82
Balogh, L. (2004): Bíbor nebáncsvirág - In: Mihály, B. & Botta-Dukát, Z. (szerk.): Biológiai inváziók Magyarországon. Özönnövények. A KvVM Természetvédelmi Hivatalának Tanulmánykötetei 9. TermészetBÚVÁR Alapítvány Kiadó, Budapest, pp. 161-186.
Balogh, L., Botta-Dukát, Z. & Dancza, I. (2003): What kind of plants are invasive in Hungary? - In: Child, L. E., Brock, 3. H., Brundu, G., Prach, K., Pysek, P., Wade, P. M. & Williamson, M. (eds.): Plant invasions: Ecological threats and management solutions. Backhuys Publishers, Leiden, The Netherlands, pp. 131-146.
Balogh, L., Dancza, I. & Király, G. (2004): A magyarországi neofitonok időszerű jegyzéke és besorolásuk inváziós szempontból - In: Mihály, B. & Botta-Dukát, Z. (szerk.): Biológiai inváziók Magyarországon. Özönnövények. A KvVM Természetvédelmi Hivatalának Tanulmánykötetei 9. TermészetBÚVÁR Alapítvány Kiadó, Budapest, pp. 61-92.
Béres I. (2003): Az ürömlevelű parlagfű (Ambrosia artemisiifolia L.) elterjedése, jelentősége és biológiája. - Növényvédelem 39: 293—302
Botta-Dukát, Z. (2004): A növényi invázióval kapcsolatos hazai és nemzetközi aktivitás - In: Mihály, B. & Botta-Dukát, Z. (szerk.): Biológiai inváziók Magyarországon. Özönnövények. A KvVM Természetvédelmi Hivatalának Tanulmánykötetei 9. TermészetBÚVÁR Alapítvány Kiadó, Budapest, pp. 17-33.
Botta-Dukát, Z., Dancza, I. & Szabó, I. (1998): A kaszálás és az avar eltávolításának hatása a Solidago gigantea Ait. növekesésére. - Természetvéd. Köziem. 7: 65-73.
Botta-Dukát, Z., Balogh, L., Szigetvári, Cs., Bagi, I., Dancza, I. & Udvardy, L. (2004): A növényi invázióhoz kapcsolódó fogalmak áttekintése, egyben javaslat a jövőben használandó fogalmakra és definíciókra. - In: Mihály, B. & Botta-Dukát, Z. (szerk.): Biológiai inváziók Magyarországon. Özönnövények, A KvVM Természetvédelmi Hivatalának Tanulmánykötetei 9. TermészetBÚVÁR Alapítvány Kiadó, Budapest, pp. 35-59.
Cannas, S. A., Marco, D. E. & Páez S. A. (2003): Modelling biological invasions: species traits, species interactions, and habitat heterogeneity. - Math. Biosci. 183: 93-110.
Csiszár, A. & Bartha, D. (2004): Amerikai kőris - In: Mihály, B. & Botta-Dukát, Z. (szerk.): Biológiai inváziók Magyarországon. Özönnövények. A KvVM Természetvédelmi Hivatalának Tanulmánykötetei 9. TermészetBÚVÁR Alapítvány Kiadó, Budapest, pp. 131-142.
Dean, W. R. J. (1998): Space invaders: Modelling the distribution, impacts and control of alien organisms. - Trends Ecol. Evol. 13: 256-258.
Elton, C. S. (1958): The ecology of invasions by animals and plants. - Methuan & Co. Ltd, London.
Higgins, S. I. & Richardson, D. M. (1996): A review of models of alien plant spread. - Ecol. Model. 87: 249-265.
Kolar, C. S. & Lodge, D. M. 2001. Progress in invasion biology: predicting invaders. - Trends in Ecology and Evolution 16: 199-204
Mack, M. C. & D’Antonio, C. M. (1998): Impacts of biological invasions on disturbance regimes. - Trends Ecol. Evol. 13: 195-198.
Mack, R. N., Simberloff. D., Lonsdale, W. M., Evans, H., Clout, M. & Bazzaz, F. A. (2000): Biotic invasions: Causes, epidemiology, global consequences, and control. - Ecol. Appl. 10: 689-710.
Mihály, B. & Botta-Dukát, Z. (szerk.) (2004): Biológiai inváziók Magyarországon. Özönnövények. - A KvVM Természetvédelmi Hivatalának Tanulmánykötetei 9. TermészetBÚVÁR Alapítvány Kiadó, Budapest.
Pimentel, D., Lach, L., Zuniga, R. & Morrison, D. (2000): Environmental and economic costs of nonindigenous species in the United States. - BioScience 50: 53-65.
Pimentel, D., McNair, S., Janecka, J., Wightman, J., Simmonds, C., O’Connel, C., Wong, E., Russel, L., Zern, J., Aquino, T. & Tsomondo, T. (2001): Economic and environmental threats of alien plant, animal, and microbe invasions. - Agr. Ecosyst. Environ. 84: 1-20.
Pimentel, D., Zuniga, R. & Morrison, D. (2005): Update on the environmental and economic costs associated with alien-invasive species in the United States. - Ecol. Econ. 52: 273-288.
Pysek, P. (2003): How reliable are data on alien species in Flora Europaea? - Flora 198: 499-507.
Rácz, É. V. P. & Karsai, J. (2003): Computer simulation results for cellular automata modes of some ecological sistems. - Folia FSN Universitatis Masarykiane Brunensis, Mathematica 13: 213-221.
Rácz, É. V. P. & Karsai, J. (2006): Effect of initial patterns on competitive exclusion. - Community Ecology, in press Sakai, A. K., Aliendorf, F. W., Holt, J. S., Lodge, D. M., Molofsky, J., With, K. A., Bugghman, S., Cabin, R. J., Cohen, J. E., Ellstrad, N., C., McCauley, D., E., O’Neil, P., Parker, I. M., Thompson, J., N. & Weller, S. G. (2001): The population biology of invasive species. — Annu. Rev. Ecol. Syst. 32: 305-332.
Scott, J. K. (2001): Europe gears up to fight invasive species. - Trends Ecol. Evol. 16: 171-172.
Simberloff, D. (2003): How much informatior/ m population biology is needed to manage introduced species? - Conserv. Biol. 17: 83-92. /
Szigetvári, Cs. & Benkő, Zs. R. (2004): 1 j inlevelű parlagfű - In: Mihály, B. & Botta-Dukát, Z. (szerk.): Biológiai inváziók Magyarorszt, / n. Özönnövények. A KvVM Természetvédelmi Hivatalának Tanulmánykötetei 9. TermészetBÚVÁR Alapítvány Kiadó, Budapest, pp. 337-370.
Szigetvári, Cs. & Tóth, T. (2004): Gyalogakác - In: Mihály, B. & Botta-Dukát, Z. (szerk.): Biológiai inváziók Magyarországon. Özönnövények. A KvVM Természetvédelmi Hivatalának Tanulmánykötetei 9. TermészetBÚVÁR Alapítvány Kiadó, Budapest, pp. 187-206.
Szűts, F. (2004): Bálványfa (Ailanthus altissima) elleni természetvédelmi kezelés a fokozottan védett tornai vértő élőhelyen. — Természetvéd. Köziem. 11: 195—198.
Török, K., Botta-Dukát, Z., Dancza, I., Németh, I., Kiss, J., Mihály, B. & Magyar, D. (2003): Invasion gateways and corridors in the Carpathian Basin: biological invasions in Hungary. - Biol. Invasions 5: 349-356.
Udvardy, L. (1998): Spreading and coenological circumstances of the tree of heaven (Ailanthus altissima) in Hungary. - Acta Bot. Hung. 41: 299-314.
Udvardy, L. (2004): Zöld juhar - In: Mihály, B. & Botta-Dukát, Z. (szerk.): Biológiai inváziók Magyarországon. Özönnövények. A KvVM Természetvédelmi Hivatalának Tanulmánykötetei 9. TermészetBÚVÁR Alapítvány Kiadó, Budapest, pp. 371-386.
Veitch, C. R. & Clout, M. N. (eds) (2002): Turning the tide: The eradication of invasive species. - Proceedings of the International Conference on Eradication of Island Invasives. Occasional Paper of the IUCN Species Survival Commission No. 27., Auckland, New Zealand.
Wadsworth, R. A., Collingham, Y. C., Willis, S. G., Huntley, B. & Hulme, P. E. (2000): Simulating the spread and management of alien riparian weeds: are they out of control? - J. Appl. Ecol. 37: 28-38.
Wittenberg, R. & Cock, M. J.W. (eds) (2001): Invasive alien species: A toolkit of best prevention and management practices. - CAB International, Wallingford, Oxon, UK.
Zalba, S. M., Sonaglioni, M. I., Compagnoni, C. A. & Belenguer, C. J. (2000): Using a habitat model to assess the risk of invasion by an exotic plant. - Biol. Conserv. 93: 203-208.
