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Metapopulation Extinction Risk under Spatially Autocorrelated Disturbance

Authors


email kalliman@bio.auth.gr

Abstract

Abstract: Recent extinction models generally show that spatial aggregation of habitat reduces overall extinction risk because sites emptied by local extinction are more rapidly recolonized. We extended such an investigation to include spatial structure in the disturbance regime. A spatially explicit metapopulation model was developed with a wide range of dispersal distances. The degree of aggregation of both habitat and disturbance pattern could be varied from a random distribution, through the intermediate case of a fractal distribution, all the way to complete aggregation (single block). Increasing spatial aggregation of disturbance generally increased extinction risk. The relative risk faced by populations in different landscapes varied greatly, depending on the disturbance regime. With random disturbance, the spatial aggregation of habitat reduced extinction risk, as in earlier studies. Where disturbance was spatially autocorrelated, however, this advantage was eliminated or reversed because populations in aggregated habitats are at risk of mass extinction from coarse-scale disturbance events. The effects of spatial patterns on extinction risk tended to be reduced by long-distance dispersal. Given the high levels of spatial correlation in natural and anthropogenic disturbance processes, population vulnerability may be greatly underestimated both by classical (nonspatial) models and by those that consider spatial structure in habitat alone.

Abstract

Resumen: Los modelos recientes de extinción generalmente muestran que la agregación espacial de hábitat reduce el riesgo de extinción debido a una recolonización más rápida de sitios vacíos por extinción local. Extendimos la investigación para incluir la estructura espacial en el régimen de perturbación. Desarrollamos un modelo metapoblacional espacialmente explícito en el que el patrón espacial tanto del hábitat como de los regímenes de perturbación podía variar aleatoriamente de fractal a completamente agregado (bloque) y con una amplia gama de distancias de dispersión. El incremento de la agregación espacial de la perturbación generalmente incrementó el riesgo de extinción. El riesgo relativo que enfrentan poblaciones en paisajes diferentes fue muy variable, dependiendo del régimen de perturbación. Con perturbación aleatoria, la agregación espacial de hábitat redujo el riesgo de extinción, como en estudios anteriores. Sin embargo, cuando la perturbación estaba autocorrelacionada espacialmente, esta ventaja se eliminaba o invertía debido a que las poblaciones en hábitats agregados están en riesgo de extinción masiva por eventos perturbadores a escala gruesa. Los efectos de patrones espaciales sobre el riesgo de extinción tendieron a reducirse por la dispersión de larga distancia. Debido a los altos niveles de correlación espacial en los procesos naturales y humanos de perturbación, la vulnerabilidad puede estar enormemente subestimada tanto por modelos clásicos (no espaciales) como por los que sólo consideran la estructura espacial del habitat. Los modelos que consideran la estructura espacial del hábitat solo subestiman el riesgo en comparación con modelos que consideran la estructura especial de la perturbación.

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