Patterns of gene flow across multiple anthropogenic infrastructures: Insights from a multi-species approach

Abstract

13Large-scale Transportation Infrastructures (LTIs; roads, railways, etc.) are among the main de-14 terminants of landscape fragmentation, with strong impacts on animal dispersal movements and 15 functioning of metapopulations. Although the detection of the impacts of LTIs is now facilitated 16 by landscape genetic tools, studies are often conducted on a single specie, while it is acknowledged 17 that different species might react differently to the same obstacle. Multi-specific approaches are 18 thus required to get a better overview of the impacts of human-induced fragmentation, especially in 19 landscapes crossed by multiple LTIs whose impacts can accumulate. We surveyed two vertebrates 20 species (the grass snake Natrix helvetica and the midwife toad Alytes obstetricans) and two insect 21 species (the butterfly Maniola jurtina and the ground-beetle Abax parallelepipedus) in a landscape 22 fragmented by six LTIs: a motorway, a railway, a country road, a gas pipeline, a power line and a 23 secondary road network. Using multiple linear regressions and commonality analyses on both clas-24 sical and hierarchical genetic distances computed over reduced spatial scales, we showed that 38% 25 of the overall explained genetic variability across all species was due to LTIs. While the butterfly 26 was seemingly not impacted by any LTI, the genetic structure of the three ground-dwelling species 27 was mostly influenced by roads, motorway and railway. LTIs, and especially roads, mostly acted as 28 barriers to gene flow, barrier effects accounting for 85% of the overall variance in genetic distances 29 explained by LTIs across species. Although the power line did not affect any studied species and the 30 1 gas pipeline only impacted gene flow in the ground-beetle through forest fragmentation, other LTIs 31 systematically affected at least two species. Importantly, we showed that some LTIs could some-32 how promote gene flow, embankments probably providing favourable habitats for vertebrate species. 33Considering the high variability in species response to LTIs, we argue that drawing general conclu-34 sions on landscape connectivity from the study of a single species may lead to counterproductive 35 mitigation measures and that multi-species approaches are to be more systematically considered. 36

Populatie-genetische nulmeting heikikker in de Vechtstreek (Noord-Holland) : en advies voor een studie naar de effecten van aangelegde faunapassages voor heikikker en ringslang

“…Ringslangen hebben een sterk diffuse verspreiding in het landschap. Bij een genetische studie voor de ringslang betekent dit dat genetische effecten op landschapsschaal het best kunnen worden gedaan op basis van verschillen in verwantschap tussen individuele dieren, zoals gedaan door Remon et al (2019), en het berekenen van gradiënten van verwantschap in het landschap via Bayesiaanse modellen, zoals mogelijk is via softwarepakket GENELAND (Guillot et al, 2005). Voor heikikkers, die meer gegroepeerd voorkomen in het landschap, was die benadering minder geschikt.…”

“…wegen, vondenRemon et al (2019) een duidelijke opdeling in verschillende genetische groepen onder individuele ringslangen die verspreid over het gebied werden bemonsterd. Wanneer de variatie in genetische verwantschap van individuele slangen werd gerelateerd aan mogelijke verklarende factoren, werd deze variatie het best verklaard door de aanwezigheid van de snelweg, waarbij individuen bemonsterd aan weerszijden van de snelweg gemiddeld iets minder verwant waren.…”

“…Met de aanwezigheid van de spoorlijn en de kleinere wegen bestond juist een positief verband, waarbij individuen aan weerszijden van deze infrastructuur juist bovengemiddeld verwant leken. In geval van de kleinere autowegen verklaardenRemon et al (2019) dit patroon via een combinatie van de aanwezigheid van geschikte foerageerhabitat (sloten) aan weerszijden van de kleinere (landbouw)wegen, wat ringslangen aantrekt, terwijl de wegen smal en weinig bereden waren en een oversteek dus relatief gemakkelijk en veilig was. Een dergelijke verklaring is niet gegeven voor de spoorlijn, maar hier zou iets soortgelijks kunnen spelen, omdat het een eensporige spoorlijn betrof met weinig treinverkeer.…”