Extinction Debt at Extinction Threshold

Authors

  • Ilkka Hanski,

    Corresponding author
    1. Metapopulation Research Group, Department of Ecology and Systematics, P.O. Box 65, Viikinkaari 1, FIN-00014 University of Helsinki, Finland
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  • Otso Ovaskainen

    1. Metapopulation Research Group, Department of Ecology and Systematics, P.O. Box 65, Viikinkaari 1, FIN-00014 University of Helsinki, Finland
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email ilkka.hanski@helsinki.fi

Abstract

Abstract: To allow for long-term metapopulation persistence, a network of habitat fragments must satisfy a certain condition in terms of number, size, and spatial configuration of the fragments. The influence of landscape structure on the threshold condition can be measured by a quantity called metapopulation capacity, which can be calculated for real fragmented landscapes. Habitat loss and fragmentation reduce the metapopulation capacity of a landscape and make it less likely that the threshold condition can be met. If the condition is not met, the metapopulation is expected to go extinct, but it takes some time following habitat loss before the extinction will occur, which generates an extinction debt in a community of species. We show that extinction debt is especially great in a community in which many species are close to their extinction threshold following habitat loss because the metapopulation-dynamic time delay is especially long in such species. A corollary is that landscapes that have recently experienced substantial habitat loss and fragmentation are expected to show a transient excess of rare species, which represents a previously overlooked signature of extinction debt. We consider a putative example of extinction debt on forest-inhabiting beetles in Finland. At present, the few remaining natural-like forests are distributed evenly throughout southern Finland, but the number of regionally extinct old-growth forest beetles is much greater in the southwestern coastal areas, where human impact on forests has been lengthy, than in the northeastern inland areas, where intensive forestry started only after World War II. Ignoring time delays in population and metapopulation dynamics will lead to an underestimate of the number of effectively endangered species.

Abstract

Resumen: Para permitir la persistencia de una metapoblación a largo plazo, una red de fragmentos de hábitat debe satisfacer ciertas condiciones en cuanto a número, tamaño y configuración espacial de los fragmentos. La influencia de la estructura del paisaje en las condiciones del umbral puede ser medida por una cantidad llamada capacidad de la metapoblación, la cual puede ser calculada para paisajes reales fragmentados. La pérdida de hábitat y la fragmentación reducen la capacidad metapoblacional de un paisaje y hacen menos probable que se puedan reunir las condiciones de umbral. Si las condiciones no son alcanzadas, se espera que la metapoblación se extinga, pero tomará algún tiempo después de la pérdida del hábitat para que la extinción ocurra, lo cual genera una deuda de extinción en una comunidad de especies. Mostramos que una deuda de extinción es especialmente grande en una comunidad en la cual muchas especies están cercanas a su umbral de extinción después de ocurrir una pérdida de hábitat debido a que el tiempo de retraso en la dinámica metapoblacional es especialmente largo en estas especies. Una consecuencia es que se espera que los paisajes que han experimentado recientemente una pérdida sustancial de hábitat y fragmentación muestren un exceso transitorio de especies raras, lo cual representa una indicación de la deuda de extinción que anteriormente se había pasado por alto. Consideramos un ejemplo putativo de deuda de extinción en los escarabajos que habitan los bosques de Finlandia. Actualmente, hay igualmente pocos bosques naturales a lo largo de sur de Finlandia, pero el número de escarabajos de bosques maduros regionalmente extintos es mucho mayor en las áreas costeras del Suroeste, las que presentan un impacto humano más fuerte en los bosques, que en las áreas interiores del noreste, con una actividad forestal intensa iniciada solo después de la Segunda Guerra Mundial. El ignorar el historial de las dinámicas poblacionales y metapoblacionales resultará en una pobre estimación de un número de especies realmente en peligro.

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