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Keywords:

  • anthropogenic;
  • connectivity;
  • network;
  • spatial analysis;
  • viability
  • análisis espacial;
  • antropogénico;
  • conectividad;
  • red;
  • viabilidad

Abstract: To remain viable, populations must be resilient to both natural and human-caused environmental changes. We evaluated anthropogenic effects on spatial connections among populations of Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) and steelhead (O. mykiss) (designated as threatened under the U.S. Endangered Species Act) in the lower Columbia and Willamette rivers. For several anthropogenic-effects scenarios, we used graph theory to characterize the spatial relation among populations. We plotted variance in population size against connectivity among populations. In our scenarios, reduced habitat quality decreased the size of populations and hydropower dams on rivers led to the extirpation of several populations, both of which decreased connectivity. Operation of fish hatcheries increased connectivity among populations and led to patchy or panmictic populations. On the basis of our results, we believe recolonization of the upper Cowlitz River by fall and spring Chinook and winter steelhead would best restore metapopulation structure to near-historical conditions. Extant populations that would best conserve connectivity would be those inhabiting the Molalla (spring Chinook), lower Cowlitz, or Clackamas (fall Chinook) rivers and the south Santiam (winter steelhead) and north fork Lewis rivers (summer steelhead). Populations in these rivers were putative sources; however, they were not always the most abundant or centrally located populations. This result would not have been obvious if we had not considered relations among populations in a metapopulation context. Our results suggest that dispersal rate strongly controls interactions among the populations that comprise salmon metapopulations. Thus, monitoring efforts could lead to understanding of the true rates at which wild and hatchery fish disperse. Our application of graph theory allowed us to visualize how metapopulation structure might respond to human activity. The method could be easily extended to evaluations of anthropogenic effects on other stream-dwelling populations and communities and could help prioritize among competing conservation measures.

Resumen: Para permanecer viables, las poblaciones deben ser resilientes a cambios ambientales tanto naturales como causados por humanos. Evaluamos los efectos antropogénicos sobre las conexiones espaciales entre poblaciones de salmón Chinook (Oncorhynchus tshawytscha) y arco iris (O. mykiss) (designadas como amenazadas por el Acta de Especies en Peligro de E. U. A.) en la cuenca baja de los ríos Columbia y Willamette. Para varios escenarios de efectos antropogénicos, utilizamos teoría de grafos para caracterizar la relación espacial entre poblaciones. Graficamos la varianza en el tamaño poblacional contra la conectividad entre poblaciones. En nuestros escenarios, la reducción en la calidad del hábitat disminuyó el tamaño de las poblaciones y las presas hidroeléctricas en los ríos provocaron la extirpación de varias poblaciones, lo cual redujo la conectividad. La operación de criaderos de peces incrementó la conectividad entre poblaciones y condujo a poblaciones heterogéneas o panmícticas. Con base en nuestros resultados, consideramos que la recolonización de la cuenca alta del Río Cowlitz en otoño y primavera, se podría restablecer la estructura metapoblacional de esas especies a condiciones cercanas a las históricas. Las poblaciones que podrían conservar la mejor conectividad serían las que habitan los ríos Molalla (Chinook en primavera), bajo Cowlitz o Clackamas (Chinook en otoño) y el Santiam (arco iris en invierno) y Lewis (arco iris en verano). Sin embargo, las poblaciones en estos ríos fueron fuentes putativas, ya que no siempre fueron las más abundantes o localizadas en el centro. Este resultado no habría sido obvio si no hubiéramos considerado las relaciones entre las poblaciones en un contexto metapoblacional. Nuestros resultados sugieren que la tasa de dispersión controla las interacciones entre las poblaciones que componen las metapoblaciones de salmón. Por lo tanto, los esfuerzos de monitoreo podrían llevar al entendimiento de las tasas reales de dispersión de peces silvestres y criados. Nuestra aplicación de la teoría de grafos nos permitió visualizar como puede responder la estructura metapoblacional a la actividad humana. El método podría se extendido fácilmente a evaluaciones de efectos antropogénicos sobre otras poblaciones y comunidades que habitan en ríos y podría ayudar a priorizar entre medidas de conservación en competencia.