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Limited Utility of mtDNA Markers for Determining Connectivity among Breeding and Overwintering Locations in Three Neotropical Migrant Birds

Authors


* Current address: Evolutionary Biology Program, Cornell Laboratory of Ornithology, 159 Sapsucker Woods Road, Ithaca, NY 14850, U.S.A., email ijl2@cornell.edu

Abstract

Abstract: For the past two decades, population declines in Neotropical migrant songbirds have been both a flagship conservation issue and the subject of intensive research initiatives. Nonetheless, the design of effective conservation measures for Neotropical migrants has been hindered by a lack of information on where and how migrant populations are regulated. This problem stems in large part from the difficulty of following individual long-distance migrants throughout their annual cycles. As a result, there has been increasing interest in using genetic markers to determine patterns of connectivity between particular breeding populations and overwintering regions. In species with geographically structured genetic variation during the breeding season, genetic markers can be used to determine the origin of migrating and overwintering individuals. This information on demographic connectivity could be then used to infer the locations or seasons contributing to population trends of currently unknown origin. To date, genetic markers (primarily mitochondrial DNA) have been used to survey only a few species of migratory songbirds, with varying success. To provide examples of the geographic scale at which mtDNA markers are likely to prove most relevant to Neotropical migrant conservation, we surveyed breeding-season variation in North American populations of three long-distance migrant taxa: the Yellow-breasted Chat (Icteria virens), Common Yellowthroat (Geothlypis trichas), and Nashville Warbler (Vermivora ruficapilla). We then used this information to screen individuals sampled at overwintering sites in Mexico and Central America. Genetic structure was only found at the broadest continent-wide scale in all three species, which allowed us to assign overwintering individuals to eastern or western breeding lineages but did not allow us to assign overwintering individuals to breeding populations of origin on a finer scale suitable for assaying local demographic trends. Owing to mitochondrial homogeneity among widely separated breeding locations, mtDNA markers (especially when used alone) are unlikely to provide a panacea for the problem of interseasonal connectivity among migrant songbirds.

Abstract

Resumen: En las últimas dos décadas, las declinaciones poblacionales de aves migratorias neotropicales han sido un tema insignia para la conservación así como el objeto de intensas iniciativas de investigación. No obstante, el diseño de medidas de conservación ha estado limitado por la falta de información de dónde y cómo son reguladas las poblaciones migratorias. En gran parte, este problema se deriva de la dificultad de seguir los ciclos anuales de individuos migrantes de larga distancia. En consecuencia, hay un creciente interés en utilizar marcadores genéticos para determinar patrones de conectividad entre determinadas poblaciones reproductivas y sus regiones de hibernación. Los marcadores genéticos pueden ser utilizados para determinar el origen de individuos migrantes e invernantes en especies con variación genética geográficamente estructurada durante la época reproductiva. Esta información sobre conectividad demográfica podría ser utilizada para inferir las localidades o estaciones que contribuyen a las tendencias poblacionales actualmente de origen desconocido. A la fecha, los marcadores genéticos (principalmente ADN mitocondrial) se han utilizado para examinar solo unas cuantas especies de aves migratorias, con éxitos variados. Para proporcionar ejemplos de la escala geográfica en la que los marcadores de ADNmt tienen probabilidad de ser más relevantes para la conservación de migrantes neotropicales, examinamos la variación en la época reproductiva en poblaciones de Norte América de tres taxones migratorios de larga distancia: Icteria virens, Geothlypis trichas y Vermivora ruficapilla. Posteriormente utilizamos esta información para investigar individuos capturados en sitios de hibernación en México y Centroamérica. En las tres especies, la estructura genética se encontró solo en la mayor escala continental, lo que nos permitió asignar a los individuos invernantes a linajes reproductivos orientales u occidentales, pero no nos permitió asignar a los individuos a poblaciones reproductivas de origen en una escala más fina adecuada para analizar tendencias demográficas locales. Debido a la homogeneidad mitocondrial entre localidades reproductivas ampliamente separadas, es poco probable que los marcadores de ADNmt (especialmente cuando se usan solos) sean la panacea para el problema de la conectividad inter-estacional de aves migratorias.

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