Get access

Understanding and Estimating Effective Population Size for Practical Application in Marine Species Management

Authors


Current address: Museum National d'Histoire Naturelle - CNRS, UMR 7206 Eco-anthropologie et Ethnobiologie, Paris F-75231, France.

Abstract

Abstract: Effective population size (Ne) determines the strength of genetic drift in a population and has long been recognized as an important parameter for evaluating conservation status and threats to genetic health of populations. Specifically, an estimate of Ne is crucial to management because it integrates genetic effects with the life history of the species, allowing for predictions of a population's current and future viability. Nevertheless, compared with ecological and demographic parameters, Ne has had limited influence on species management, beyond its application in very small populations. Recent developments have substantially improved Ne estimation; however, some obstacles remain for the practical application of Ne estimates. For example, the need to define the spatial and temporal scale of measurement makes the concept complex and sometimes difficult to interpret. We reviewed approaches to estimation of Ne over both long-term and contemporary time frames, clarifying their interpretations with respect to local populations and the global metapopulation. We describe multiple experimental factors affecting robustness of contemporary Ne estimates and suggest that different sampling designs can be combined to compare largely independent measures of Ne for improved confidence in the result. Large populations with moderate gene flow pose the greatest challenges to robust estimation of contemporary Ne and require careful consideration of sampling and analysis to minimize estimator bias. We emphasize the practical utility of estimating Ne by highlighting its relevance to the adaptive potential of a population and describing applications in management of marine populations, where the focus is not always on critically endangered populations. Two cases discussed include the mechanisms generating Ne estimates many orders of magnitude lower than census N in harvested marine fishes and the predicted reduction in Ne from hatchery-based population supplementation.

Abstract

Resumen: El tamaño poblacional efectivo (Ne) determina la fuerza de la deriva génica en una población y durante mucho tiempo ha sido reconocido como un parámetro importante para evaluar el estatus de conservación y las amenazas a la salud genética de las poblaciones. Específicamente, una estimación de Ne es crucial para el manejo porque integra los efectos genéticos con la historia de vida de la especie, lo que permite predicciones de la viabilidad actual y futura de una población. Sin embargo, comparado con parámetros ecológicos y demográficos, Ne ha tenido una influencia limitada sobre el manejo de especies, más allá de su aplicación en poblaciones muy pequeñas. Desarrollos recientes han mejorado sustancialmente la estimación de Ne; sin embargo, persisten algunos obstáculos para la aplicación práctica de las estimaciones de Ne, Por ejemplo, la necesidad de definir la escala espacial y temporal de la medida hace que el concepto sea complejo y difícil de interpretar en algunas ocasiones. Revisamos los métodos de estimación de Ne en marcos de tiempo a largo plazo y contemporáneos, clarificando sus interpretaciones con respecto a poblaciones locales y la metapoblación global. Describimos múltiples factores experimentales que afectan la robustez de las estimaciones contemporáneas de Ne y sugerimos que se pueden combinar diferentes diseños de muestreo para comparar medidas marcadamente independientes de Ne para una mejor confianza en el resultado. Poblaciones grandes con flujo génico moderado presentan el mayor reto para estimaciones de Ne contemporánea y requieren de cuidadosas consideraciones de muestreo y análisis para minimizar el sesgo del estimador. Enfatizamos la utilidad práctica de la estimación de Ne al resaltar su relevancia para el potencial adaptativo de una población y describiendo aplicaciones en el manejo de poblaciones marinas, en las que el enfoque no siempre ha sido sobre poblaciones en peligro crítico. Dos casos discutidos incluyen los mecanismos que generan estimaciones de Ne muchos órdenes de magnitud por debajo de N censal en poblaciones de peces marinos explotados y la reducción de Ne pronosticada en la suplementación de poblaciones a partir de criaderos.

Ancillary