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Commonness and Long-Term Survival in Fragmented Habitats: Primula elatior as a Study Case

Authors


*email fvrossum@vub.ac.be

Abstract

Abstract: In Flanders (northern Belgium), populations of Primula elatior ( Primulaceae), an obligately outcrossing long-lived perennial herb, are widely distributed in fragmented ancient deciduous forests. We used 15 allozyme loci to investigate population genetic variation and structure of P. elatior and quantified reproductive success in the form of fruit and seed production. Based on a sample of nine populations from Flemish forests, we related these variables to population size, density (interplant spacing within populations), and isolation. With only four polymorphic loci, the levels of genetic variation within populations were low compared with those of other species with similar life-history traits. Small populations had significantly fewer alleles per locus than large populations but maintained high levels of heterozygosity. No effect of plant density was found on genetic variation within populations. Genetic differentiation among populations was low, indicating moderate levels of gene flow. Isolation by distance was observed, however, and small populations appeared to be more differentiated than large populations. These findings suggest genetic drift as a cause of loss of variation and divergence. Population size and plant density were correlated but affected fruit and seed production differently. A reduced seed production was found in small populations. Fruit abortion increased at high plant densities as a result of biparental inbreeding and neighborhood genetic structure. Our results indicate that being common is not a guarantee of long-term survival in fragmented habitats. Conservation efforts must include widely distributed species so as to prevent population collapses and consequent species decline. Forest management has to take into consideration the preservation of the herbaceous layer and avoid logging practices that damage populations of forest herbs.

Abstract

Resumen: En Flandes (norte de Bélgica), poblaciones de Primula elatior ( Primulaceae), una hierba perenne de vida larga exogámica obligada, están ampliamente distribuidas en bosques deciduos maduros fragmentados. Utilizamos 15 loci de alozimas y cuantificamos el éxito reproductivo en la forma del fruto y producción de semillas para investigar la variación genética y estructura de la población de P. elatior. Basados en una muestra de nueve poblaciones de bosques de Flandes, relacionamos estas variables con el tamaño de la población, densidad (distancia entre plantas dentro de las poblaciones) y aislamiento. Con solo cuatro loci polimórficos, los niveles de variación dentro de las poblaciones fueron bajos en comparación con otras especies con historias de vida similares. Las poblaciones pequeñas tenían significativamente menos alelos por locus que las poblaciones grandes pero mantuvieron altos niveles de heterocigosidad. No se encontró efecto de la densidad de plantas sobre la variación genética dentro de las poblaciones. La diferenciación genética entre poblaciones fue baja, lo que indica niveles moderados de flujo génico. Sin embargo, se observó aislamiento por distancia, y aparentemente las poblaciones pequeñas estaban más diferenciadas que las grandes. Estos hallazgos sugieren que la causa de la pérdida de variación y la divergencia es la deriva génica. El tamaño de la población y la densidad de plantas estuvieron correlacionados pero afectaron la producción de frutos y semillas de manera diferente. Se encontró una reducida producción de semillas en las poblaciones pequeñas. El aborto de frutos incrementó en altas densidades de plantas como resultado de la endogamia biparental y la inmediación de la estructura genética. Nuestros resultados indican que ser común no es una garantía de supervivencia a largo plazo en habitats fragmentados. Los esfuerzos de conservación tienen que incluir a especies ampliamente distribuidas para prevenir colapsos poblacionales y la consecuente declinación de la especie. El manejo de bosques tiene que considerar la preservación del estrato herbáceo y evitar prácticas forestales que dañen a las poblaciones de hierbas del bosque.

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