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Keywords:

  • gene flow;
  • marine protected areas;
  • marine reserves;
  • population genetics;
  • Áreas marinas protegidas;
  • flujo de genes;
  • genética de poblaciones;
  • reservas marinas

Abstract

The global extent of macroalgal forests is declining, greatly affecting marine biodiversity at broad scales through the effects macroalgae have on ecosystem processes, habitat provision, and food web support. Networks of marine protected areas comprise one potential tool that may safeguard gene flow among macroalgal populations in the face of increasing population fragmentation caused by pollution, habitat modification, climate change, algal harvesting, trophic cascades, and other anthropogenic stressors. Optimal design of protected area networks requires knowledge of effective dispersal distances for a range of macroalgae. We conducted a global meta-analysis based on data in the published literature to determine the generality of relation between genetic differentiation and geographic distance among macroalgal populations. We also examined whether spatial genetic variation differed significantly with respect to higher taxon, life history, and habitat characteristics. We found clear evidence of population isolation by distance across a multitude of macroalgal species. Genetic and geographic distance were positively correlated across 49 studies; a modal distance of 50–100 km maintained FST < 0.2. This relation was consistent for all algal divisions, life cycles, habitats, and molecular marker classes investigated. Incorporating knowledge of the spatial scales of gene flow into the design of marine protected area networks will help moderate anthropogenic increases in population isolation and inbreeding and contribute to the resilience of macroalgal forests.

Implicaciones del Aislamiento por Distancia de Macroalgas para Redes de Áreas Marinas Protegidas

Resumen

La extensión global de los bosques de macroalgas está declinando, afectando significativamente a la biodiversidad marina en escalas amplias a través de la influencia que las macroalgas tienen sobre los procesos ecosistémicos, provisión de hábitats y soporte de las redes alimentarias. Las redes de áreas marinas protegidas son una herramienta potencial que puede asegurar el flujo génico entre poblaciones de macroalgas frente a la creciente fragmentación poblacional causada por la contaminación, la modificación del hábitat, el cambio climático, la cosecha de algas, las cascadas tróficas y otros estresantes antropogénicos. El diseño óptimo de una red de áreas protegidas requiere del conocimiento efectivo de las distancias de dispersión para un área de macroalgas. Llevamos a cabo un meta-análisis global basado en datos publicados en la literatura para determinar la generalidad de la relación entre la diferenciación genética y la distancia geográfica entre poblaciones de macroalgas. También examinamos si la variación genética espacial difiere significativamente con respecto a taxones más altos, historia de vida y características de hábitat. Encontramos evidencia clara del aislamiento de las poblaciones por la distancia a lo largo de una multitud de especies de macroalgas. La distancia genética y geográfica estuvo correlacionada positivamente en 49 estudios: una distancia modal de 50–100 km mantuvo una FST < 0.2. Esta relación fue constante para todas las divisiones, ciclos de vida, hábitats y marcadores moleculares de las algas investigadas. Al incorporar escalas espaciales de flujo génico al diseño de redes de áreas marinas protegidas, ayudaremos a moderar incrementos antropogénicos en el aislamiento de la población y a moderar la endogamia, contribuyendo a la resistencia de los bosques de macroalgas.