Is biotic resistance to invaders dependent upon local environmental conditions or primary productivity? A meta-analysis

Biotic resistance is an important component to limiting the spread of invasive plants into native communities. However, under certain conditions native plants may also facilitate invasion, a process identified as biotic assistance. Identifying the conditions that associate with resistance and assistance is needed to better understand the factors driving species invasion.Substantial theory and empirical work suggests net effects of neighbors may be dependent upon habitat productivity and environmental conditions. How that applies to the interaction among the resident community and the invaders is largely untested. Here we compiled data from 23 articles, which had experimentally determined the strength of biotic resistance and/or assistance. We then combined these data with remote-sensing estimates of productivity, precipitation and temperature at each study site. Using standard meta-analytical techniques we determined the overall effect resident communities had on the emergence, growth, reproduction and survival of non-native invaders. Further, we tested whether the interaction between resident communities and invasive species was influenced by primary productivity, temperature and precipitation.Across all sites, we found broad support for biotic resistance, while evidence for biotic assistance was rare. However, we found the relative magnitude of biotic resistance on invaders increased with temperature or precipitation; a pattern consistent with the stress gradient hypothesis. In contrast we found no evidence that the strength of biotic resistance varied as a function of primary productivity. Further evaluation of the relationship between productivity and environmental conditions on the direction and strength of the effect of resident species on invaders may help predict invasion establishment and success. Understanding or predicting the susceptibility of communities to invasion may help prioritize management efforts.

ZusammenfassungBiotische Resistenz ist eine wichtige Komponente für die Begrenzung des Eindringens von invasiven Pflanzen in einheimische Gemeinschaften. Indessen können einheimische Pflanzen unter bestimmten Bedingungen die Invasion begünstigen, ein Prozess, der hier als “biotische Assistenz” (‘biotic assistance’) bezeichnet wird. Die Bedingungen herauszufinden, die mit Resistenz und Assistenz verbunden sind, ist notwendig, um die Faktoren, die die Invasion von Arten steuern, besser zu verstehen. Umfangreiche theoretische und empirische Forschungen legen nahe, dass der Nettoeffekt von Nachbarn von der Produktivität des Lebensraums und den Umweltbedingungen abhängen könnte. Wie dies auf die Interaktion zwischen der vorhandenen Gemeinschaft und den Neuankömmlingen zutrifft, blieb weitgehend ungeprüft. Wir stellten Daten aus 23 Artikeln zusammen, die die Stärke von biotischer Resistenz und/oder Assistenz experimentell bestimmt hatten. Für jeden Untersuchungsstandort kombinierten wir diese Daten mit Schätzungen der Produktivität, Niederschlagsmenge und Temperatur aus der Fernerkundung. Mit normalen Techniken der Metaanalyse bestimmten wir den Gesamteinfluss, den die vorhandenen Gemeinschaften auf Keimungserfolg, Wachstum, Reproduktion und Überleben der invasiven Arten ausübten. Wir testeten ebenfalls, ob die Interaktionen zwischen vorhandenen Gemeinschaften und invasiven Arten von Primärproduktion, Temperatur oder Niederschlag beeinflusst wurden. Über alle Standorte hinweg fanden wir breite Unterstützung für biotische Resistenz, während Belege für biotische Assistenz selten waren. Allerdings fanden wir, dass die relative Größe der biotischen Resistenz gegen Invasoren mit der Temperatur oder der Niederschlagsmenge zunahm, ein Muster, welches mit der Stressgradienten-Hypothese übereinstimmt. Dagegen fanden wir keine Belege dafür, dass die Stärke der biotischen Resistenz als Funktion der Primärproduktion variierte. Weitere Untersuchungen zur Beziehung zwischen Produktivität und Umweltbedingungen und der Richtung und Stärke des Einflusses der vorhandenen Artengemeinschaft auf die Invasoren könnten dazu beitragen, Besiedlung und Erfolg von Invasoren vorherzusagen. Die Anfälligkeit von Gemeinschaften gegen Invasionen zu verstehen oder vorherzusagen, könnte helfen, Managementbemühungen zu priorisieren.