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Population Density as a Predictor of Genetic Variation for Woody Plant Species

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Abstract

Abstract: As the focus of conservation biology shifts toward multispecies and ecosystem conservation and management, a principal question becomes how we manage species to conserve their long-term evolutionary potential. Few criteria exist for prioritizing which populations within a species should be protected to conserve maximal genetic variation. We designed this study to explore the genetic consequences of using population density as a criterion for selecting populations of woody plant species for conservation. Population density may be an effective gauge of genetic variation for two reasons. First, density often reflects ecological population size, particularly for continuously distributed species, and density is much easier to measure in the field than population size. Second, from an individual species' perspective, population density may be an indicator of habitat quality. We evaluated the relationship between standard genetic diversity indices and densities of seedlings, small trees, and large trees, and we investigated the association between genotypic composition and density measures with canonical correlation analysis for three common tree species (Carya tomentosa, Sassafras albidum, and Quercus alba) from the Missouri Ozarks. We found that population density was not correlated with genetic diversity in large populations of plant species, but density was associated with genotypic composition of populations. That is, populations with small densities had different genotypes than those with large densities. To sample a maximal amount of regional genotypic variation, we recommend choosing plant populations representing a range of densities. Findings from our study should be generally applicable to plant populations that have occupied habitats long enough for natural selection to affect local genotypic composition. Used in conjunction with other established criteria, population density may be a useful rule of thumb for conservation practitioners concerned with the maintenance of adaptive genetic variation in plant species.

Abstract

Resumen: A la vez que el enfoque de la biología de la conservación se sesga hacia la conservación y manejo a nivel multi-especie y de ecosistema, la pregunta: como manejar especies para conservar su potencial evolutivo de largo plazo? se convierte en una pregunta importante. Muchas decisiones de conservación son hechas sin datos sobre distribución de la variación genética dentro de las especies. Mas aún, pocos criterios existen para priorizar que poblaciones dentro de especies deberían ser protegidas para conservar la máxima variación genética de la especie. Diseñamos este estudio para explorar las consecuencias genéticas de utilizar la densidad poblacional como un criterio para seleccionar poblaciones de especies de plantas leñosas para su conservación. La densidad poblacional puede ser un estimador efectivo de la variación genéntica por dos razones. Primero, la densidad frecuentemente refleja el tamaño poblacional ecológico, particularmente para especies distribuídas continuamente y la densidad es mucho mas fácil de medir en el campo que el tamaño poblacional. Segundo, desde la perspectiva de especie individual, la densidad poblacional puede ser un indicador de calidad del hábitat. Evaluamos la relación entre índices de diversidad genética típicos y medidas de diversidad en base a un análisis de correlación canónica para tres especies comúnes de árboles (Carya tomentosa, Sassafras albidum y Quercus alba) del Ozarks de Missouri. Encontramos que la densidad poblacional no estuvo correlacionada con la diversidad genética en poblaciones grandes de especies de pantas, pero la densidad estuvo asociada con la composición genotípica de las poblaciones. Esto es, que las poblaciones con pequeñas densidades tuvieron diferentes genotipos al ser comparadas con poblaciones con densidades grandes. Para muestrear una cantidad máxima de variación genotíon genotípica regional, recomendamos que se seleccionen plantas representantes de un amplio rango de densidades. Los resultados de este estudio podrían ser generalmente aplicables para poblaciones de plantas que ocupan hábitats lo suficientemente grandes como para que la selección satural afecte la composición genotípica local. La densidad poblacional, utilizada en conjunto con otros criterios establecidos, puede ser una regla útil para los conservacionistas que se preocupan por el mantenimiento de la variación adaptativa en especies de plantas.

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