Evaluating the Effects of Anthropogenic Stressors on Source-Sink Dynamics in Pond-Breeding Amphibians

Authors


Abstract

Although interwetland dispersal is thought to play an important role in regional persistence of pond-breeding amphibians, few researchers have modeled amphibian metapopulation or source-sink dynamics. Results of recent modeling studies suggest anthropogenic stressors, such as pollution, can negatively affect density and population viability of amphibians breeding in isolated wetlands. Presumably population declines also result in reduced dispersal to surrounding (often uncontaminated) habitats, potentially affecting dynamics of nearby populations. We used our data on the effects of mercury (Hg) on the American toad ( Bufo americanus) as a case study in modeling the effects of anthropogenic stressors on landscape-scale amphibian dynamics. We created a structured metapopulation model to investigate regional dynamics of American toads and to evaluate the degree to which detrimental effects of Hg contamination on individual populations can disrupt interpopulation dynamics. Dispersal from typical American toad populations supported nearby populations that would otherwise have been extirpated over long time scales. Through support of such sink populations, dispersal between wetland-associated subpopulations substantially increased overall productivity of wetland networks, but this effect declined with increasing interwetland distance and decreasing wetland size. Contamination with Hg substantially reduced productivity of wetland-associated subpopulations and impaired the ability of populations to support nearby sinks within relevant spatial scales. Our results add to the understanding of regional dynamics of pond-breeding amphibians, the wide-reaching negative effects of environmental contaminants, and the potential for restoration or remediation of degraded habitats.

Evaluación de los Efectos de Estresantes Antropogénicos sobre la Dinámica Fuente-Vertedero en Anfibios que se Reproducen en Charcas

Resumen

Aunque se piensa que la dispersión entre humedales juega un papel importante en la persistencia regional anfibios que se reproducen en charcas, pocos investigadores han modelado la dinámica de metapoblaciones o fuente-vertedero de anfibios. Resultados de estudios recientes sugieren que los estresantes antropogénicos como la contaminación pueden afectar negativamente a la densidad y viabilidad poblacional de anfibios que se reproducen en humedales aislados. Las declinaciones poblacionales presumiblemente también resultan en la reducción de la dispersión hacia hábitats circunvecinos (a menudo no contaminados), afectando potencialmente la dinámica de poblaciones cercanas. Utilizamos nuestros datos sobre los efectos de mercurio (Hg) sobre el sapo ( Bufo americanus) como un estudio de caso para modelar los efectos de estresantes antropogénicos sobre la dinámica de anfibios a nivel de paisaje. Creamos un modelo de metapoblación estructurada para investigar la dinámica regional de sapos y para evaluar el grado en que los efectos perjudiciales de la contaminación por mercurio sobre poblaciones individuales puede alterar la dinámica interpoblacional. La dispersión desde poblaciones típicas de sapos soportó a poblaciones cercanas que de otra manera hubieran sido extirpadas en el largo plazo. Mediante soporte a tales poblaciones vertedero, la dispersión entre subpoblaciones asociadas a humedales incrementó sustancialmente la productividad total de las redes de humedales, pero este efecto declinó con el incremento de la distancia entre humedales y el decremento del tamaño del humedal. La contaminación por mercurio redujo sustancialmente la productividad de subpoblaciones asociadas con humedales y limitó la capacidad de las poblaciones para soportar a vertederos cercanos en escalas espaciales relevantes. Nuestros resultados contribuyen al entendimiento de la dinámica regional de anfibios que se reproducen en charcas, de los efectos negativos de gran alcance de los contaminantes ambientales y del potencial de restauración o remediación de hábitats degradados.

Ancillary