Allee Effect and the Uncertainty of Population Recovery

Authors


Abstract

Recovery of depleted populations is fundamentally important for conservation biology and sustainable resource harvesting. At low abundance, population growth rate, a primary determinant of population recovery, is generally assumed to be relatively fast because competition is low (i.e., negative density dependence). But population growth can be limited in small populations by an Allee effect. This is particularly relevant for collapsed populations or species that have not recovered despite large reductions in, or elimination of, threats. We investigated how an Allee effect can influence the dynamics of recovery. We used Atlantic cod (Gadus morhua) as the study organism and an empirically quantified Allee effect for the species to parameterize our simulations. We simulated recovery through an individual-based mechanistic simulation model and then compared recovery among scenarios incorporating an Allee effect, negative density dependence, and an intermediate scenario. Although an Allee effect significantly slowed recovery, such that population increase could be negligible even after 100 years or more, it also made the time required for biomass rebuilding much less predictable. Our finding that an Allee effect greatly increased the uncertainty in recovery time frames provides an empirically based explanation for why the removal of threat does not always result in the recovery of depleted populations or species.

El Efecto Allee y la Incertidumbre de la Recuperación de Poblaciones

Resumen

La recuperación de las poblaciones disminuidas es fundamentalmente importante para la biología de la conservación y la cosecha sustentable de recursos. Con poca abundancia, generalmente se asume que la tasa de crecimiento poblacional, un determinante primario de la recuperación de poblaciones, es relativamente rápida porque la competencia es baja (p. ej.: dependencia de densidad negativa) pero el crecimiento poblacional puede estar limitado por el efecto Allee en poblaciones pequeñas. Esto es particularmente relevante para las poblaciones o especies colapsadas que no se han recuperado a pesar de grandes reducciones en, o la eliminación de, las amenazas. Investigamos cómo el efecto Allee puede influenciar las dinámicas de recuperación. Usamos al bacalao del Atlántico (Gadus morhua) como organismo de estudio y un efecto Allee para las especies cuantificado empíricamente para hacer parámetros en nuestras simulaciones. Simulamos la recuperación por medio de un modelo de simulación mecanicista basado en un individuo y después comparamos la recuperación entre escenarios incorporando un efecto Allee, dependencia de densidad negativa y un escenario intermedio. Aunque el efecto Allee hizo significativamente más lenta la recuperación, tal incremento en la población puede ser despreciable incluso después de 100 años o más; también hizo que el tiempo requerido para la reconstrucción de la biomasa fuera mucho menos predecible. Nuestro descubrimiento de que el efecto Allee incrementa mucho la incertidumbre en los marcos de tiempo de la recuperación proporciona una explicación con base empírica de por qué la remoción de la amenaza no siempre resulta en la recuperación de poblaciones o especies empobrecidas.

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