Genetic and demographic consequences of range contraction patterns during biological annihilation

Abstract

Species range contractions both contribute to, and result from, biological annihilation, yet do not receive the same attention as extinctions. Range contractions can lead to marked impacts on populations but are usually characterized only by reduction in extent of range. For effective conservation, it is critical to recognize that not all range contractions are the same. We propose three distinct patterns of range contraction: shrinkage, amputation, and fragmentation. We tested the impact of these patterns on populations of a generalist species using forward-time simulations. All three patterns caused 86–88% reduction in population abundance and significantly increased average relatedness, with differing patterns in declines of nucleotide diversity relative to the contraction pattern. The fragmentation pattern resulted in the strongest effects on post-contraction genetic diversity and structure. Defining and quantifying range contraction patterns and their consequences for Earth’s biodiversity would provide useful and necessary information to combat biological annihilation.

Distribución geográfica de Cynomys mexicanus

“…En San Luis Potosí, la CA El Manantial fue la última al sur del estado, con respecto a los reportes de 2004, 2012 y el actual estudio, se midió la disminución en esa dirección y fue de 18 km. Este tipo de cambios en el rango geográfico estudiado, en otras especies de mamíferos pequeños en superficies más grandes, se atribuyó al cambio de clima y actividades humanas (Teta et al 2014), el segundo factor fue observado en el área de estudio en forma de ganadería y agricultura, Rogan et al (2023), indicó que esto puede provocar impactos en la población biológica, caracterizado por la reducción en la extensión del rango, si bien hay consenso en que los efectos son negativos en pérdida de hábitat y biodiversidad, las investigaciones sobre el tema han recibido poca atención (Arasa-Gisbert et al 2021).…”

“…El aislamiento ri y la conectividad ai explicaron cómo se agruparon las CA con la mayor interacción, el menor aislamiento y la mejor conectividad en los estados, ellas tuvieron v = 3 a 13 vecindades no importando la CS. La matriz de correlación mostró que la interacción li no tuvo significación estadística (P > 0.01), lo cual depende directamente de la superficie de las CA vecinas a distancias menores a 5 000 m e inversamente de la suma acumulada de ellas (Forman y Godron 1986, , Rodriguez-Barrera et al 2022, Rogan et al 2023. Esto en forma práctica se debe a que se pierde la conexión entre las CA y en consecuencia las aísla y no les permite la interacción con las demás.…”

“…Con el tiempo se sabe que ha disminuido esa extensión debido a la agricultura y pastoreo, en conjunto han ejercido cambios fuertes en el hábitat que se le han designado como fragmentación del paisaje (Treviño-Villarreal y Grant 1998, Arasa-Gisbert et al 2021, Guernsey et al 2023. Es innegable que el pastoreo de animales domésticos en el hábitat ha representado un beneficio económico que se ha combinado con la agricultura, más aún en áreas extensas del semidesierto mexicano, donde el valor ecológico de una especie como C. mexicanus no se ha apreciado ni entendido (Arasa-Gisbert et al 2021, Rogan et al 2023. Desde el punto de vista de conservación biológica, esta especie es endémica y categorizada como en peligro de extinción a nivel nacional e internacional (Treviño-Villarreal y Grant 1998, Scott-Morales et al 2004, SEMARNAT 2010, Álvarez-Castañeda et al 2019.…”

“…Los estudios más recientes estimaron en 2012 una superficie de 284.22 km 2 de CA y en 2004 de 322 km 2 en los tres estados de C. mexicanus, contra 476.7 km 2 en 1998 (Treviño-Villarreal y Grant 1998, Scott-Morales et al 2004. Desde 1993 no se han observado CA en el estado de Zacatecas, por lo cual se le considera extirpado en ese lugar (Treviño-Villarreal y Grant 1998, Scott-Morales et al 2004, Rogan et al 2023. Los trabajos relacionados al tema de distribución geográfica de C. mexicanus en distintos períodos de tiempo mencionan cifras de superficie ocupada por CA (Ceballos y Wilson 1985, Treviño-Villarreal 1990, Ceballos et al 1993, Treviño-Villarreal y Grant 1998, Scott-Morales et al 2004.…”

A spatial approach to jointly estimate Wright’s neighborhood size and long-term effective population size

“…Edge effects decrease both and N e relative to theoretical expectations because they reduce population density along the periphery of the range. Combined with lack of gene flow from even farther-flung regions, this reduction in diversity leads to neighboring individuals near edges being more related to one another on average than those sampled from the range center (Wilkins 2004; Rogan et al 2023). Therefore, our model may be capturing this depression of and N e relative to theoretical predictions, which may be especially apparent at high values of K and σ .…”