Effect of Forest Fragmentation on Genetic Diversity and Mating System in a Tropical Tree, Pithecellobium elegans

Authors


Address correspondence to K. Bawa.

Abstract

Genetic diversity, population differentiation, and temporal variation in outcrossing rates were examined for Pithecellobium elegans, a Neotropical rain forest canopy tree. Several forest fragments and a large reserve (1500 ha) were compared for several population genetic parameters. For eight populations sampled on the Atlantic coastal plain of Costa Rica, allozyme heterozygosity (0.13), polymorphism (35%), and effective number of alleles (1.24) were similar to values reported for other tropical tree species that occur at similar densities of less than one individual per hectare. These measures of genetic variation were lowest in populations of the smallest size, farthest from the reserve, and more isolated from other populations. Differentiation among samples collected in small forest fragments and the reserve population accounted for 10% of the total genetic variation observed. There was a positive relationship between the level of differentiation of populations from the reserve population and their distance from the reserve. Though predominantly an annually flowering species, the number of trees in flower at any one time varied from 80% of observed trees to only 6%. Outcrossing rates did not differ for two episodes in which the proportions of flowering trees were 33% and 80%. But periods of low density of flowering adults resulted in poor seed crops or failure to set fruit for many individuals. Population size at many sites will be effectively decreased because of the variation in flowering. Fragmentation of what was once a large, continuous forested area is resulting in genetic erosion of small, isolated populations of Pithecellobium elegans.

Abstract

Examinamos la diversidad genética, la diferenciación de la población y la variación temporal de Pithecellobium elegans, un árbol de dosel de bosque lluvioso en el neotrópico. Poblaciones de diversos fragmentos de bosque, así como de una reserva grande (1,500 ha) fueron comparadas usando diversos parámetros de geéntica poblacional. En ocho poblaciones muestreadas de la planicie costera del Atlántico de Costa Rica, los valores de heterocigocidad de alosomas (0.13), polimorfismo (35%) y número efectivo de alelos (1.24) fueron similares a los reportados para otras especies de árboles que ocurren a densidades similares de menos de un individuo por hectárea. Estas mediciones de variación genética fueron menores en las poblaciones de menor tamaño, alejadas de la reserva y las más aisladas de otras poblaciones. La diferenciación entre muestras colectadas en fragmentos pequeños de bosque y la población de la reserva explica 10% de la variación genética total observada. Existió una relación positiva entre el nivel de diferenciación de las poblaciones de la reserva y la distancia a la que se encontraban de la reserva. Considerada predominantemente como una especie de florecimiento anual, el número de árboles en flor varió entre 80% de árboles observados hasta solo 6%. Las tasas de cruza exógena no fueron diferentes a dos episodios en los cuales la proporción de árboles floreciendo fue de 33% y 80%. De cualquier manera, los períodos de baja densidad de adultos floreciendo resultó en una producción de semillas pobre, o en carencia de frutos en muchos individuos. El tamaño poblacional de muchos sitios decrecerá debido a la variación en florecimientos. La fragmentación de lo que alguna vez fuera una vasta área arbolada de Pithecellobium elegans se está convirtiendo en poblaciones pequeñas genéticamente erosionadas y aisladas.

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