Horizon scanning of potential new alien vascular plant species and their climatic niche space in the Arctic

Abstract

Biologiske invasjoner utgjør en eskalerende trussel mot Arktis grunnet økt menneskelig aktivitet og klimaendringer. Denne studien benyttet datadrevet horisontscanning for å identifisere potensielle nye fremmede karplanter og deres klimanisjer i Arktis under nåværende klimaforhold. Global Naturalized Alien Flora (GloNAF) ga utvalget av potensielle nye fremmede arter, hvorav taxa som allerede var bekreftet til stede i Arktis ble utelukket. Kartet Circumpolar Arctic Vegetation Map (CAVM) ble brukt til å avgrense Arktis. Deretter ble klimanisjemodellering med R-pakken hypervolume benyttet for å avgjøre hvilke arter fra det gjenværende utvalget som hadde potensielt overlappende klimanisjer i Arktis.

Analysen identifiserte 2,318 potensielle nye fremmede karplantearter med varierende grader av potensiell forekomst i Arktis. Seks hotspots ble oppdaget: Vest-Alaska med potensiell artsrikdom på 1053, sørvestlige (SV) (921) og sørøstlige (SØ) (560) Grønnland, Nord-Island (503), Nord-Fennoskandia (272) og Kanin-Petsjora (480). Disse områdene fremheves som fokusområder for biosikkerhetstiltak. Mens mange arter viste lav klimaoverlapping og egnethet, avslørte studien at arter med opprinnelig utbredelse på høyere breddegrader hadde høyere potensielt belegg og egnethet i Arktis. De potensielle nye fremmede artene indikerte imidlertid en globalt vid kilderekkevidde, som USA, Algerie, Sør-Korea og New Zealand, uten noen åpenbar målflora i Arktis.

Funnene understreker det presserende behovet for proaktive forvaltningsstrategier for å dempe den eskalerende trusselen fra biologiske invasjoner i den raskt skiftende Arktis. Fremtidig forskning bør identifisere og overvåke kjente spredningsveier for fremmede arter, integrere ytterligere faktorer som funksjonelle trekk og jordforhold, og utnytte kunstig intelligens for å forbedre prediksjonsmodeller. Implementering av solide biosikkerhetsprotokoller, overvåking av høyrisikoområder og fremming av offentlig bevissthet er avgjørende for å beskytte de unike og sårbare arktiske økosystemene.

Biological invasions pose an escalating threat to the Arctic region due to increased human activity and climate change. This study employed a data-driven horizon scanning approach to identify potential new alien vascular plant species and their climatic niches in the Arctic under current climate conditions. The Global Naturalized Alien Flora (GloNAF) database provided the pool of potential new alien species from which taxa already confirmed present in the Arctic were excluded. The Circumpolar Arctic Vegetation Map (CAVM) was used to delineate the Arctic region. Climatic niche modeling with the hypervolume package in R was then utilized to determine which species from the remaining pool had potential climatic niche overlap in the Arctic.

The analysis identified 2,318 potential new alien vascular plant species with varying degrees of potential occupancy across the Arctic. Six major hotspots were detected: Western Alaska with peak potential richness of 1,053, Southwestern (SW) (921) and Southeastern (SE) (560) Greenland, North Iceland (503), North Fennoscandia (272), and Kanin-Pechora (480), highlighting these areas as priorities for biosecurity measures. While many species exhibited low climatic overlap and suitability, the study revealed that species with native distributions at higher latitudes had higher potential occupancy and suitability across the Arctic. However, potential new alien species indicated globally wide source ranges, such as the United States, Algeria, South Korea, and New Zealand, and no apparent target floristic province in the Arctic.

The findings underscore the pressing need for proactive management strategies to mitigate the escalating threat of biological invasions in the rapidly changing Arctic. Future research should identify and survey known alien species’ pathways, integrate additional factors like functional traits and soil conditions, and leverage artificial intelligence to enhance predictive models. Implementing robust biosecurity protocols, monitoring high-risk areas, and promoting public awareness are crucial to safeguard the unique and vulnerable Arctic ecosystems.