Roles of Patch Characteristics, Drought Frequency, and Restoration in Long-Term Trends of a Widespread Amphibian

Authors


Abstract

Despite the high profile of amphibian declines and the increasing threat of drought and fragmentation to aquatic ecosystems, few studies have examined long-term rates of change for a single species across a large geographic area. We analyzed growth in annual egg-mass counts of the Columbia spotted frog (Rana luteiventris) across the northwestern United States, an area encompassing 3 genetic clades. On the basis of data collected by multiple partners from 98 water bodies between 1991 and 2011, we used state-space and linear-regression models to measure effects of patch characteristics, frequency of summer drought, and wetland restoration on population growth. Abundance increased in the 2 clades with greatest decline history, but declined where populations are considered most secure. Population growth was negatively associated with temporary hydroperiods and landscape modification (measured by the human footprint index), but was similar in modified and natural water bodies. The effect of drought was mediated by the size of the water body: populations in large water bodies maintained positive growth despite drought, whereas drought magnified declines in small water bodies. Rapid growth in restored wetlands in areas of historical population declines provided strong evidence of successful management. Our results highlight the importance of maintaining large areas of habitat and underscore the greater vulnerability of small areas of habitat to environmental stochasticity. Similar long-term growth rates in modified and natural water bodies and rapid, positive responses to restoration suggest pond construction and other forms of management can effectively increase population growth. These tools are likely to become increasingly important to mitigate effects of increased drought expected from global climate change.

Papeles de las Características del Fragmento, Frecuencia de Sequía y Restauración en las Tendencias a Largo Plazo de un Anfibio Ampliamente Distribuido

Resumen

A pesar del alto perfil de la declinación de anfibios y la amenaza creciente de sequía y fragmentación que tienen los ecosistemas acuáticos, pocos estudios han examinado las tasas de cambio a largo plazo para una sola especie a través de un área geográfica grande. Analizamos el crecimiento en conteos anuales de cantidad de huevos de la rana moteada (Rana luteiventris) a en el noroeste de los Estados Unidos, un área que incluye 3 clados genéticos. Con base en los datos colectados por múltiples compañeros en 98 cuerpos de agua entre 1991 y 2011, usamos modelos de regresión lineal y estado-espacio para medir los efectos de características, de fragmento, frecuencia de la sequía veraniega y la restauración de humedales sobre el crecimiento poblacional. La abundancia incrementó en los 2 clados con la mayor historia de declinación, pero disminuyó donde las poblaciones se consideraron más seguras. El crecimiento poblacional se asoció negativamente con hidroperíodos temporales y modificación de paisaje (medidos con el índice de huella ecológica humana), pero fue similar en cuerpos de agua naturales y modificados. El efecto de la sequía fue mediado por el tamaño del cuerpo de agua: las poblaciones en cuerpos de agua grandes mantuvieron un crecimiento positivo a pesar de la sequía, mientras que la sequía magnificó las declinaciones en cuerpos de agua pequeños. El crecimiento rápido en humedales restaurados en áreas de declinación poblacional histórica proporcionó evidencias fuertes de un manejo exitoso. Nuestros resultados resaltan la importancia de mantener áreas exensas de hábitat y subrayan la vulnerabilidad mayor de áreas pequeñas de hábitat para la estocasticidad ambiental. Tasas de crecimiento a largo plazo similares en cuerpos de agua modificados y naturales y respuestas rápidas y positivas a la restauración sugieren que la construcción de estanques y otras formas de manejo pueden incrementar efectivamente el crecimiento poblacional. Estas herramientas probablemente se volverán cada vez más importantes para mitigar los efectos de sequía incrementada esperados por el cambio climático global.

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