Effects of Habitat Fragmentation on Effective Population Size in the Endangered Rio Grande Silvery Minnow

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Abstract

Abstract:  We assessed spatial and temporal patterns of genetic diversity to evaluate effects of river fragmentation on remnant populations of the federally endangered Rio Grande silvery minnow (Hybognathus amarus). Analysis of microsatellite and mitochondrial DNA detected little spatial genetic structure over the current geographic range, consistent with high gene flow despite fragmentation by dams. Maximum-likelihood analysis of temporal genetic data indicated, however, that present-day effective population size (NeV) of the largest extant population of this species was 78 and the ratio of effective size to adult numbers (NeV/N) was ∼ 0.001 during the study period (1999 to 2001). Coalescent-based analytical methods provided an estimate of historical (river fragmentation was completed in 1975) effective size (NeI ) that ranged between 105 and 106. We propose that disparity between contemporary and historical estimates of Neand low contemporary Ne/N result from recent changes in demography related to river fragmentation. Rio Grande silvery minnows produce pelagic eggs and larvae subject to downstream transport through diversion dams. This life-history feature results in heavy losses of yearly reproductive effort to emigration and mortality, and extremely large variance in reproductive success among individuals and spawning localities. Interaction of pelagic early life history and river fragmentation has altered demographic and genetic dynamics of remnant populations and reduced Neto critically low values over ecological time.

Abstract

Resumen:  Estimamos los patrones espaciales y temporales de diversidad genética para evaluar los efectos de la fragmentación del río sobre poblaciones remanentes del pez Hybognathus amarus federalmente en peligro. El análisis de ADN microsatélite y mitocondrial detectó escasa estructura genética espacial en su rango de distribución actual, lo que es consistente con un alto flujo génico a pesar de la fragmentación por presas. Sin embargo, los análisis de probabilidad máxima de datos genéticos temporales indicaron que el tamaño poblacional efectivo actual (NeV) de la población más grande era 78 y la relación tamaño efectivo – número de adultos (NeV/N) fue ∼ 0.001 durante el período de estudio (1999 – 2001) Métodos analíticos coalescentes proporcionaron una estimación del tamaño efectivo histórico (NeI ) (la fragmentación del río terminó en 1975) que varió entre 105 y 106. Proponemos que la disparidad entre las estimaciones históricas y contemporáneas de Ney la baja Ne/N contemporánea resultan de cambios recientes en la demografía relacionados con la fragmentación del río. Hybognathus amarus produce huevos y larvas pelágicas que son transportadas río abajo a través de presas de desvío. Esta característica de la historia de vida resulta en fuertes pérdidas de esfuerzo reproductivo por emigración y mortalidad, y en una varianza extremadamente amplia en el éxito reproductivo entre individuos y sitios de desove. La interacción de la historia de vida pelágica y la fragmentación del río ha alterado la dinámica demográfica y genética de las poblaciones remanentes y ha reducido a Nea valores críticamente bajos en tiempo ecológico.

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