Roads, Interrupted Dispersal, and Genetic Diversity in Timber Rattlesnakes

Authors


Current address: Department of Biology, San Diego State University, 5500 Campanile Drive, San Diego, CA 92182, U.S.A. email rclark@sciences.sdsu.edu

Current address: Department of Biological Sciences, State University of New York at Albany, Albany, NY 12222, U.S.A.

Abstract

Abstract: Anthropogenic habitat modification often creates barriers to animal movement, transforming formerly contiguous habitat into a patchwork of habitat islands with low connectivity. Roadways are a feature of most landscapes that can act as barriers or filters to migration among local populations. Even small and recently constructed roads can have a significant impact on population genetic structure of some species, but not others. We developed a research approach that combines fine-scale molecular genetics with behavioral and ecological data to understand the impacts of roads on population structure and connectivity. We used microsatellite markers to characterize genetic variation within and among populations of timber rattlesnakes (Crotalus horridus) occupying communal hibernacula (dens) in regions bisected by roadways. We examined the impact of roads on seasonal migration, genetic diversity, and gene flow among populations. Snakes in hibernacula isolated by roads had significantly lower genetic diversity and higher genetic differentiation than snakes in hibernacula in contiguous habitat. Genetic-assignment analyses revealed that interruption to seasonal migration was the mechanism underlying these patterns. Our results underscore the sizeable impact of roads on this species, despite their relatively recent construction at our study sites (7 to 10 generations of rattlesnakes), the utility of population genetics for studies of road ecology, and the need for mitigating effects of roads.

Abstract

Resumen: La modificación antropogénica del hábitat a menudo crea barreras al movimiento de animales, transformando hábitat previamente continuo en un conjunto de islas de hábitat con baja conectividad. En la mayoría de los paisajes las carreteras son un elemento que puede funcionar como barrera o filtro para la migración entre poblaciones locales. Aun las carreteras pequeñas y recién construidas pueden tener un impacto significativo sobre la estructura genética de las poblaciones de algunas especies, pero no de otras. Desarrollamos un método que combina la genética molecular de escala fina con datos conductuales y ecológicos para entender los impactos de las carreteras sobre la estructura y conectividad de la población. Utilizamos marcadores de microsatélite para caracterizar la variación genética dentro y entre las poblaciones de serpientes de cascabel (Crotalus horridus) que ocupan hibernáculos (madrigueras) comunales en regiones divididas por carreteras. Examinamos el impacto de las carreteras sobre la migración estacional, la diversidad genética y el flujo entre poblaciones. Las serpientes en hibernáculos aislados por carreteras tuvieron una diversidad genética significativamente menor y una mayor diferenciación genética que las serpientes en hibernáculos en hábitat continuo. Los análisis de asignación genética revelaron que la interrupción de la migración estacional era el mecanismo subyacente en estos patrones. Nuestros resultados enfatizan el impacto de las carreteras sobre esta especie, construcción en nuestros sitios de estudio (siete a 10 generaciones de serpientes de cascabel), la utilidad de la genética de poblaciones para estudios de ecología de carreteras y la necesidad de mitigar los efectos de las carreteras.

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