Variation in Genetic Diversity across the Range of North American Brown Bears

Authors


Current address: Gwich’in Renewable Resource Board, Inuvik, Northwest Territories, Canada, X0E 0T0

Address correspondence to C. Strobeck; email curtis.strobeck@ualberta.ca

Abstract

Understanding the factors that influence the rate at which natural populations lose genetic diversity is a central aspect of conservation genetics because of the importance of genetic diversity in maintaining evolutionary potential and individual fitness. Concerns about loss of genetic diversity are particularly relevant to large carnivores, such as brown bears (Ursus arctos), that are distributed at low densities and are highly susceptible to human-caused population fragmentation. We used eight highly variable nuclear microsatellite markers to study current levels of genetic variation across the North American range of brown bears. The highest levels of within-population genetic diversity (He = 0.76) were found in northern populations in the core of the North American distribution. Diversity was significantly lower in populations at the southern fringe of the distribution, in the Northwest Territories, and in southwest Alaska. Diversity was lower still in the Yellowstone Ecosystem population (He = 0.55), an isolated remnant of the larger distribution that recently extended south from the Canadian border into Mexico. The insular population on the Kodiak Archipelago had very low genetic diversity (He = 0.26). The Yellowstone and Kodiak data suggest that the effective population size for brown bears is much smaller than previously suspected. These results indicate that the levels of diversity in most undisturbed populations can be maintained only through connections to populations on the scale of the current North American distribution. At the same time, the Kodiak data demonstrate that populations well under the size recommended for long-term conservation can persist and thrive for thousands of years, although the probability of such persistence remains unknown.

Variación en la Diversidad Genética a lo largo del Rango de Distribución del Oso Café de Norteamérica

Entender los factores que influeyen en la tasa a la cual las poblaciones naturales pierden diversidad genética es un aspecto central de la genética de la conservación debido a la importancia de la diversidad genética en el mantenimiento del potencial evolutivo y la condición individual. Las preocupaciones sobre la pérdida de la diversidad genética tiene particular relevancia para los carnivoros mayores, como lo es el oso café (Ursus arctos), que se distribuye a bajas densidades y que es altamente susceptible a la fragmentación poblacional causada por humanos. Para estudiar los niveles actuales de variación genética a lo largo del rango de distribución de los osos cafés, usamos ocho marcadores microsatélite nucleares altamente variables. Los niveles mas altos de diversidad genética intrapoblacional (He = 0.76) se encontraron en poblaciones del Norte en el centro de la distribución en Norteamérica. La diversidad fue significativamente menor en poblaciones limítrofes sureñas, en los territorios del Noroeste y el Suroeste de Alaska. La diversidad fue mas baja aún en la población de Yellowstone (He = 0.55), un remanente de una distribución mayor que recientemente se extendía hacia el sur desde la frontera Canadiense hacia México. La población insular en el archipielago de Kodiak tuvo una diversidad genética muy baja (He = 0.26). Los datos de Yellowstone y Kodiak sugieren que el tamaño poblacional efectivo para el oso café es mucho mas pequeño que lo previamente estimado. Estos resultados indican que los niveles de diversidad en la mayoría de las poblaciones no perturbadas pueden ser mantenidos mediante conecciones con poblaciones en la escala de la distibución actual en Norteamérica. Al mismo tiempo, los datos de Kodiac demuestran que poblaciones muy por debajo del tamaño recomendado para la conservación a largo plazo pueden persistir por miles de años, aunque su probabilidad de persistencia es aún desconocida.

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