Invasive aquatic plants and the aquarium and ornamental pond industries

284 Pages·2013·2.1 MB·English

Ryerson University
Digital Commons @ Ryerson
Theses and dissertations
1-1-2011
Invasive aquatic plants and the aquarium and
ornamental pond industries
Shakira Stephanie Elaine Azan
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Azan, Shakira Stephanie Elaine, "Invasive aquatic plants and the aquarium and ornamental pond industries" (2011).Theses and
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INVASIVE AQUATIC PLANTS AND THE AQUARIUM 
AND ORNAMENTAL POND INDUSTRIES 

by 

Shakira Stephanie Elaine Azan 
Master of Philosophy, University of the West Indies, Mona Campus, Jamaica, 2002 
Bachelor of Science (Hons.), University of the West Indies, Mona Campus, Jamaica, 1997 

A thesis  
presented to Ryerson University 

in partial fulfilment of the  
requirements for the degree of  
Master of Applied Science 
in the Program of 
Environmental Applied Science and Management 

Toronto, Ontario, Canada, 2011 
©Shakira Azan 2011
AUTHOR’S DECLARATION 

I hereby declare that I am the sole author of this thesis. 
I authorize Ryerson University to lend this thesis to other institutions or individuals for the 
purpose of scholarly research. 

........................................................................................ 

I further authorize Ryerson University to reproduce this thesis by photocopying or by other 
means, in total or in part, at the request of other institutions or individuals for the purpose 
of scholarly research. 

......................................................................................... 

ii
ABSTRACT 

INVASIVE AQUATIC PLANTS AND THE AQUARIUM AND ORNAMENTAL POND INDUSTRIES 
Master of Applied Science 2011 
Shakira Stephanie Elaine Azan  
Environmental Applied Science and Management 
Ryerson University 

The purpose of the research was to clarify the common traits of a successful aquatic 
invasive plant.  The biological traits of aquatic plants sold by aquarium and ornamental 
pond stores in the Greater Toronto Area, Ontario were analysed using logistic regression 
analyses (LRM).  The multinomial LRM successfully predicts group identity 63% of the 
time, clearly differentiating native invasive and native non invasive from alien invasive 
(AI), but not alien non invasive (ANI) from AI.  In contrast, the binomial LRM effectively 
discriminates ANI from AI taxa 77% of the time.  The variables that best discriminated 
between AI and ANI are type of propagation strategies, number of propagation strategies 
used, number of dispersal mechanisms used, minimum temperature, and sales volume of 
aquatic plants as a proxy for introduction.  Recognizing the common traits of successful 
invaders  allows  for  the  identification  of  ANI  taxa  that  have  the  potential  to  become 
invaders, prior to introduction, thus preventing future invasions. 

iii
ACKNOWLEDGEMENTS 

“A gem cannot be polished without friction, nor a man perfected without trials” 
Chinese proverb 

When  I  decided  to  embark  on  the  journey  of  pursuing  another  Masters,  I  had  no 
expectations, but had an open mind for anything that could happen.  I did not foresee that 
this journey would have been filled with so many unforgettable experiences that have 
helped to shape me into the gem that I have become.  To all who contributed to these 
experiences, I would like to say a big thank you.  The completion of this thesis would not 
have been possible without the assistance of a number of persons; to them I would like to 
express my deepest appreciation.   

To my heavenly Father, I would like to thank you for life and for creating me with a 
questioning mind.  I also express my gratitude for allowing me to make it to the end and to 
fulfil the requirements of the programme.  

To my supervisors, Drs. Michal Bardecki and Andrew Laursen, I extend my appreciation for 
your advice and dedication in reviewing and providing constructive critiques on this paper.  
For your continuous support, guidance and encouragement, even when my insecurities 
were showing, thank you.   

To my family and friends who stood by me and never allowed me to give up, always 
encouraging  and  praying  for  me,  I  could  never  have  done  it  without  your  love  and 
affections. 

iv
TABLE OF CONTENTS 

AUTHOR’S DECLARATION .................................................................................................................................... ii 
ABSTRACT .................................................................................................................................................................. iii 
ACKNOWLEDGEMENTS ........................................................................................................................................ iv 
TABLE OF CONTENTS ............................................................................................................................................ v 
LIST OF TABLES .................................................................................................................................................... viii 
LIST OF FIGURES ..................................................................................................................................................... ix 
LIST OF APPENDICES ............................................................................................................................................. x 
LIST OF ABBREVIATIONS .................................................................................................................................... xi 
1.0  INTRODUCTION ........................................................................................................................................... 1 
1.1  Invasive alien species ............................................................................................................................. 1 
1.1.1  The Problems with prevention, control and mitigation of IAS ...................................... 3 
1.2  Aquatic plant species ............................................................................................................................. 4 
1.2.1  Aquatic plants and the aquarium and ornamental pond industries .......................... 7 
1.3  Rationale for study ................................................................................................................................. 9 
1.4  Purpose and objectives ....................................................................................................................... 10 
2.0  LITERATURE REVIEW ........................................................................................................................... 13 
2.1  General Introduction .......................................................................................................................... 13 
2.2  Pathways of introduction for aquatic plants ............................................................................. 15 
2.2.1  Aquarium industry ...................................................................................................................... 16 
2.2.2  Internet, mail parcels/order catalogues ............................................................................ 25 
2.2.3  Ornamental ponds ....................................................................................................................... 27 
2.3  Invasion success of aquatic plants ................................................................................................. 28 
2.3.1  Plant invasions .............................................................................................................................. 28 
2.3.2  Traits of successful aquatic plant invaders ....................................................................... 34 
2.3.2.1  Reproduction and perennation ........................................................................................ 35 
2.3.2.2  Life form and growth characteristics ............................................................................ 40 
2.3.2.3  Morphological plasticity ...................................................................................................... 42 
2.3.2.4  Boom‐and‐bust and propagule pressure ..................................................................... 43 
2.4  Legislative framework for the introduction of aquatic plants into Ontario ................. 46 
v
2.4.1  Canadian Food Inspection Agency ........................................................................................ 46 
2.4.1.1  CFIA and invasive plants ..................................................................................................... 47 
2.4.1.2  Administration and enforcement of the CFIA ............................................................ 52 
2.5  Risk assessment ..................................................................................................................................... 56 
2.5.1  CFIA and risk assessment .......................................................................................................... 57 
2.6  Link between literature review and methodology .................................................................. 60 
3.0  METHODOLOGY ........................................................................................................................................ 62 
3.1  Selection of potential aquatic plant invaders ........................................................................... 62 
3.2  Determining likelihood of introduction ....................................................................................... 62 
3.3  Survey of aquarium and ornamental pond customers .......................................................... 63 
3.4  Determining characteristics of selected aquatic plants ........................................................ 64 
3.4.1  Data analysis ................................................................................................................................. 66 
3.5  Grouping of aquatic plants ............................................................................................................... 68 
3.6  Statistical analysis ............................................................................................................................... 69 
4.0  RESULTS AND DISCUSSION ................................................................................................................. 71 
4.1  Store data ................................................................................................................................................ 71 
4.1.1  Aquatic plants sold ...................................................................................................................... 71 
4.1.2  Volume of sales of aquatic plants sold ................................................................................. 72 
4.1.3  Use of aquatic plants .................................................................................................................. 72 
4.1.4  Source and disposal of aquatic plants ................................................................................. 75 
4.1.5  Status of aquatic plants sold in GTA ..................................................................................... 76 
4.2  Multinomial logistic regression model ......................................................................................... 76 
4.2.1  NNI versus AI ................................................................................................................................. 80 
4.2.2  NI versus AI .................................................................................................................................... 81 
4.3  Binary logistic regression model .................................................................................................... 82 
4.4  Traits of a successful invader .......................................................................................................... 84 
4.4.1  Opportunity for introduction .................................................................................................. 90 
4.5  The aquarium and ornamental pond industries ...................................................................... 91 
5.0  RECOMMENDATIONS ............................................................................................................................ 96 
6.0  CONCLUSION ............................................................................................................................................ 102 
6.1  Answer to research questions context ........................................................................................ 102 
vi
7.0  APPENDICES ............................................................................................................................................ 105 
8.0  REFERENCES ........................................................................................................................................... 204 
9.0  GLOSSARY ................................................................................................................................................. 267 
vii
LIST OF TABLES 

Table 1:  Number of aquatic species introduced into Ontario (Mills et al., 1993) .................... 8 
Table 2:  The process of biological invasion in aquatic plants (Mitchell and Gopal, 1991) 33 
Table 3:  Vegetative propagules used by aquatic plants (Sculthorpe, 1967) ........................... 37 
Table 4:  Summary of the general attributes of successful aquatic plant invaders ............... 45 
Table 5:  Canada’s least wanted invasive plants (CFIA, 2010) ....................................................... 51 
Table 6:  Attributes observed to identify potential aquatic plant invaders .............................. 65 
Table 7:   Invasive taxa with the highest volume of sales (>500 total taxa sold per year in 
20 stores reporting sales volume) ........................................................................................... 74 
Table 8:  Multinomial LRM prediction success table .......................................................................... 80 
Table 9:  Parameter estimates and p‐values of NNI versus AI ....................................................... 80 
Table 10:  Parameter estimates and p‐values of NI versus AI .......................................................... 82 
Table 11:  BLRM prediction success table ................................................................................................. 83 
Table 12:  Parameter estimates and p‐values of ANI versus AI ....................................................... 83 
Table 13:  Invasive taxa with volume of sales (100‐500 total taxa sold per year in 20 stores 
reporting sales volume) ................................................................................................................ 85 
Table 14: Comparison of studies exhibiting traits that determine a potential invader.......... 86 

viii
LIST OF FIGURES 

Figure 1:  Schematic  showing  the  method  used  to  determine  propagule  pressure 
contributed by the aquarium trade on the St. Lawrence Seaway (Cohen et al., 
2007) ..................................................................................................................................................... 21 
Figure 2:  Schematic showing steps to calculate propagule pressure (Cohen et al., 2007) . 22 
Figure 3:  Modified filter model for macrophytes to determine high risk invaders (Rixon et 
al., 2005) .............................................................................................................................................. 24 
Figure 4:  Schematic showing stages and steps of a plant invasion (Adapted from Heger, 
2001) ..................................................................................................................................................... 31 
Figure 5:  Stages in the invasion and establishment of aquatic plants (Ashton and Mitchell, 
1989) ..................................................................................................................................................... 32 
Figure 6:  Pie chart showing relative proportions of quarantine pests regulated by the CFIA 
(CFIA, 2010d) .................................................................................................................................... 48 
Figure 7:   Schematic showing the elements of risk assessment (Kates, 1978) ......................... 57 
Figure 8:  Schematic showing how plants distributed by the aquarium and ornamental 
pond industries was grouped based on native, non‐native, and invasive potential  
  ................................................................................................................................................................. 69 
Figure 9:  Number of plants per year sold by 20 stores in the GTA per volume category ... 73 
Figure 10: Sources of taxa used in aquarium and ornamental ponds in Canada (Marson et 
al., 2009a, b) ....................................................................................................................................... 77 
Figure 11: Disposal methods of taxa used in aquarium and ornamental ponds in Canada 
(Marson et al., 2009a, b) ............................................................................................................... 78 
Figure 12: Status of taxa distributed by the aquarium and ornamental industries based on 
sales data from 20 stores in the GTA ...................................................................................... 79 

ix