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Keywords:

  • bottleneck;
  • founder effect;
  • genetic diversity;
  • genetic drift;
  • migration;
  • reintroduction;
  • translocation;
  • Cuello de botella;
  • diversidad genética;
  • efecto fundador;
  • migración;
  • reintroducción;
  • translocación

Abstract

Preserving allelic diversity is important because it provides the capacity for adaptation and thus enables long-term population viability. Allele retention is difficult to predict in animals with overlapping generations, so we used a new computer model to simulate retention of rare alleles in small populations of 3 species with contrasting life-history traits: North Island Brown Kiwi (Apteryx mantelli; monogamous, long-lived), North Island Robins (Petroica longipes; monogamous, short-lived), and red deer (Cervus elaphus; polygynous, moderate lifespan). We simulated closed populations under various demographic scenarios and assessed the amounts of artificial immigration needed to achieve a goal of retaining 90% of selectively neutral rare alleles (frequency in the source population = 0.05) after 10 generations. The number of immigrants per generation required to meet the genetic goal ranged from 11 to 30, and there were key similarities and differences among species. None of the species met the genetic goal without immigration, and red deer lost the most allelic diversity due to reproductive skew among polygynous males. However, red deer required only a moderate rate of immigration relative to the other species to meet the genetic goal because nonterritorial breeders had a high turnover. Conversely, North Island Brown Kiwi needed the most immigration because the long lifespan of locally produced territorial breeders prevented a large proportion of immigrants from recruiting. In all species, the amount of immigration needed generally decreased with an increase in carrying capacity, survival, or reproductive output and increased as individual variation in reproductive success increased, indicating the importance of accurately quantifying these parameters to predict the effects of management. Overall, retaining rare alleles in a small, isolated population requires substantial investment of management effort. Use of simulations to explore strategies optimized for the populations in question will help maximize the value of this effort.

Simulación de la Retención de Alelos Raros en Poblaciones Pequeñas para Evaluar Opciones de Manejo para Especies con Historias de Vida Diferentes

Resumen

La preservación de la diversidad alélica es importante porque proporciona la capacidad para la adaptación y por lo tanto posibilita la viabilidad poblacional a largo plazo. Es difícil predecir la retención de alelos en animales con generaciones superpuestas, así que utilizamos un modelo de cómputo nuevo para simular la retención de alelos raros en poblaciones pequeñas de 3 especies con atributos de su historia de vida contrastantes: Kiwi (Apteryx mantelli; monógama, vida larga),Petroica longipes(monógama, vida corta) yCervus elaphus(polígama, vida moderadamente larga). Simulamos poblaciones cerradas bajo varios escenarios demográficos y evaluamos las cantidades de inmigración artificial requeridas para alcanzar la meta de retención de 90% de alelos raros neutrales selectivamente (frecuencia en la población fuente = 0.05) después de 10 generaciones. El número de inmigrantes por generación requerido para alcanzar la meta genética varió de 11 a 30, y hubo similitudes y diferencias clave entre las especies. Ninguna de las especies alcanzó la meta sin inmigración, yC. elaphusperdió la mayor cantidad de diversidad alélica debido al sesgo reproductivo entre machos polígamos. Sin embargo,C. elaphusrequirió solo una tasa moderada de inmigración para alcanzar la meta genética porque los reproductores no territoriales tuvieron un recambio alto. Por el contrario, el kiwi requirió la mayor inmigración porque el ciclo de vida largo de reproductores territoriales producidos localmente evitó el reclutamiento de una proporción elevada de inmigrantes. En todas las especies, la cantidad de inmigración requerida generalmente decreció con el incremento de la capacidad de carga, supervivencia o producción reproductiva e incrementó a medida que incrementó la variación individual en el éxito reproductivo, lo cual indica la importancia de la cuantificación precisa de estos parámetros para predecir los efectos del manejo. En general, la retención de alelos raros en una población pequeña y aislada requiere de una inversión sustancial de esfuerzos de manejo. El uso de simulaciones para explorar estrategias óptimas para las poblaciones en cuestión ayudará a maximizar el valor de este esfuerzo.