THE IMPACT OF ALIEN PLANT INVASIONS ON BIODIVERSITY IN SOUTH AFRICA. THE CASE OF ALIEN ACACIA SPECIES IN THE GAUTENG AND CHROMOLAENA ODORATA IN THE KWAZULU NATAL PROVINCES. Von der Fakultät für Umweltwissenschaften und Verfahrenstechnik der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus. Zur Erlangung des akademischen Grades PhD – Degree Genehmigte Dissertation Vorgelegt von M.Sc Florentin Mongeng Fonche aus Bamenda – Cameroon Gutachter: Prof. Dr. G. Wiegleb Gutachter: Prof. Dr. A. Gnauck Tag der mündlichen Prüfung: 14 / 07 / 2005 DEDICATED TO MY DEAREST MUM & DAD, BROTHERS AND SISTERS NOT LEAVING OUT MY BOSOM FRIENDS. ii Chromolaena odorata Acacia specie iii ABSTRACT The research is aimed at: - Measuring the impact of Acacia species on biodiversity in the Gauteng province of South Africa, - Assessing the impact of Chromolaena odorata on the biodiversity of the KwaZulu Natal province, - Looking at links between the root structures of these alien invasive species, their effects on soil and water systems (the environment being an important water user), and their abilities to spread widely, - Predicting the spread of Acacia species and Chromolaena odorata across Africa (South Africa, Cameroon and Ghana) based on geological and climatological data, - Looking at control methods aimed at curbing the spread of alien invasive species (particularly Acacia species and Chromolaena odorata), - Checking out the ramifications of chemical control methods on the environment at large, and, - Suggesting alternate approaches to control the spread of these alien species across the African continent. In this research work, the causes and solutions to the loss of biodiversity in South Africa especially along river-banks is dealt with significantly. Attempts are made to point out issues tied to the prevailing water crisis and ecosystem fragmentation for scientists and policy-makers. Its recommendations are laid down in simple and plain terms, and in a manner that draws attention to even the non – science community, thus finding its way into living rooms and classrooms. The recommendations in a way propels the call for succinct efforts by way of environmental education programs and many other approaches in both rural and non – rural areas in South Africa on how to deal with the prevailing impacts of the identified invasive alien plants on the biodiversity of the region as well as water systems. The results further prove and stress the point that indigenous as well as useful species in Southern Africa are fast becoming extinct and most of these extinctions have been tied to: human activity (such as over exploitation of water resources), and worst of all some exotic species such as the ones this study focuses on; Acacia species and Chromolaena odorata. The study proves that water is vital in maintaining natural ecosystems which sustain biodiversity, and help to regulate the hydrological cycle, hence bringing value to people in the form of goods and services derived from activities in these ecosystems. Thus, for biodiversity to be sustainable, water must be saved. In effecting this research project, the author relied on structured questionnaires, postal and also interview schedules utilized by way of interviews, and also on fieldwork carried out along the Mid Elands River and other major rivers of the two provinces. These sample sites (mainly along river banks) were instrumental for data generation and useful for scientific judgements on the magnitude (level attained) of the conservation status within the riparian and grassland (mainly coastal) vegetations of the Gauteng and KwaZulu Natal provinces respectively. The research approach (a combination of several methods) employed for the purpose of the study is known as the paradigm of choices as expressed in today’s present educational jargon (educational terminology). Some of the instruments which were used apart from interview schedules and questionnaires, included field monitoring tools, and a couple of vegetation survey techniques. Useful to the research work were climatic data on the continent and the availability of CLIMEX software which eased assessments. iv Documentary analysis was also resourceful to this study as it served in giving impetus to the literature review and entire thesis build-up. In this respect, up to date official government documents, research reports, and handbooks pertaining to this field of biodiversity were closely but critically analysed and used. Evidence from the analysis of the data obtained from the field exercises and interview schedules is crystal clear of the fact that the vivid spread of these invasive plant species has got an adverse effect on both the ecology of South Africa and the people that inhabit it. At the present rate of spread, the research study concludes that, if much is not done to curb these alien invasive plant species; their spread as well to the rest of the African continent remains unavoidable. The thesis (research report) is divided into 5 chapters, outlined as follows: Chapter 1: General Introduction Chapter 2: Research Materials and Methods Chapter 3: Results Chapter 4: Discussion Chapter 5: Conclusions and Recommendations Based on the empirical field work done the writer succinctly has come up with some recommendations on the issues per se. In sum, the recommendations suggest the best ways to deal with the alien invasive species which is nothing short of the integrative approach, nonetheless designed to function at its maximum and in conjunction with locally available materials, manpower, will and on the spot expertise. Also, the study depicts the rapid spread of Acacia species and Chromolaena odorata across the African continent could lead to an environmental catastrophy should appropriate measures not be taken henceforth. The findings also bring to light the necessity of co – ordination of all key players in this fight against alien invasive plant species and giving clues (suggestions or hints) on how concrete environmental policies can be designed in order to match with the objectives of ecologists and other concerned experts alike. Taking this route the study unfolds with compounding suggestions on what the African governments and experts (ecologists, conservationists, and hydrologists) on the field should inter alia do to avert this looming disaster. v ABSTRACT OF THESIS IN GERMAN Zusammenfassung Ziele der Forschungsarbeit: • Messung des Einflusses von Acacia-Arten auf die Biodiversität in der Provinz Gauteng/ Republik Südafrika • Einschätzung des Einflusses von Chromolaena odorata auf die Biodiversität in der Provinz KwaZulu Natal/ Republik Südafrika • Betrachtung der Zusammenhänge zwischen den Wurzelstrukturen der oben genannten exotischer Arten, ihrer Auswirkung auf die Boden- und Wassersysteme ( mit der Umwelt als wichtigem Wasserverbraucher) und ihrer Fähigkeit zur weiten Ausbreitung • Vorhersage der Ausbreitung von Acacia-Arten und Chromolaena odorata in Afrika (Republik Südafrika, Kamerun und Ghana) anhand geologischer und klimatologischer Daten • Analyse der Kontrollmethoden zur Reduzierung der Ausbreitung exotischer Arten (speziell Acacia-Arten und Chromolaena odorata) • Erforschung der Effekte chemischer Kontrollmethoden auf die Umwelt als Ganzes • Unterbreitung alternativer Vorschläge zur Kontrolle der Ausbreitung exotischer Arten über den afrikanischen Kontinent Hauptziel dieser Forschungsarbeit ist die Auseinandersetzung mit den Ursachen der Verringerung von Biodiversität (v.a. an Flussufern) in Südafrika und der Entwurf von Interventionsmöglichkeiten, die diesen Prozess aufhalten können. Mit dieser Arbeit werden die herrschende Wasserkrise sowie die Zerstörung des Ökosystems Wissenschaftlern und Politikern nahegebracht. Die hier entwickelten Empfehlungen sind in einer einfachen und klaren Weise dargestellt und somit auch der nichtwissenschaftlichen Gesellschaft (Schulen, Privatpersonen) zugänglich. Diese Empfehlungen bestätigen und unterstützen den Bedarf an konkreten Anstrengungen durch Umwelt-Bildungsprogramme sowie weiteren Aktivitäten in ländlichen und urbanen Regionen, um Handlungsstrategien zum Umgang mit der Problematik andauernder Folgen exotischer Arten auf die Biodiversität und Wassersysteme der Region zu entwickeln. Des weiteren beweisen die Ergebnisse der Forschung, dass das rasante Aussterben (schneller als je zuvor in der Geschichte) einheimischer nützlicher Arten im Südlichen Afrika in enger Verbindung mit menschlicher Aktivität (wie Übernutzung von Wasserressourcen) und dem Eindringen exotischer Spezien wie den hier studierten Acacia- Arten und Chromolaena odorata stehen. Die Studie beweist, dass Wasser von überragender Bedeutung für den Erhalt natürlicher Ökosysteme ist. Für eine nachhaltige Biodiversität ist es deswegen wichtig, sparsam mit der Ressource Wasser umzugehen. Bei der Durchführung der für diese Arbeit notwendigen Forschungen benutzte der Autor strukturierte Fragebögen und Interviews, sowie selbst erhobenes empirisches Datenmaterial vom Mid Elands River und weiteren wichtigen Flüssen der zwei Provinzen. Diese Feldstudien (v.a. an Flussufern) waren von fundamentaler Bedeutung für die Datengewinnung und nützlich im Hinblick auf möglich wissenschaftliche Urteile bezüglich des erreichten Niveaus der Maßnahmen zum Arterhalt der Ufer- und Grasslandvegetation der Provinzen KwaZulu Natal und Gauteng. vi Die für diese Studie gewählte Herangehensweise (eine Kombination mehrerer Methoden) wird in den Sozialwissenschaften als „Paradigm of choices“ bezeichnet. Während der Feldstudien kamen Monitoring