Consequences of dispersal on Atlantic salmon metapopulation persistence and dynamics of local populations

• Main Author: Lamarins, Amaia
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2019
• Subjects: Biodiversité et Ecologie; Biodiversity and Ecology; dispersal;metapopulation;persistence;local population dynamics;atlantic salmon;individual-based model; salmo salar; métapopulation; dispersion; dynamique des populations; modélisation; Pequeñas; Atlantic salmon; Salmo salar
• Online Access: http://prodinra.inra.fr/ft/2E72271A-F371-4511-AC9F-FFC85C11AB8A; http://prodinra.inra.fr/record/490059

Spatial dispersal is a ubiquitous trait in organisms. It is central in the theory of metapopulations, with potential consequences on their stability and persistence, as well as on local population dynamics. Although dispersal and metapopulation functioning have been suggested for salmonid, the consequences of dispersal are still underappreciated, likely because assessing dispersal in nature is challenging. We used a demo-genetic individual-based model mimicking an Atlantic salmon metapopulation connected by a distance dispersal kernel. Our model depicts a complex relationship between dispersal and the metapopulation portfolio effect. In particular, we show that low dispersal rates favor metapopulation stability, via the demographic rescue of small populations and stabilizing effects of dispersal. However, higher dispersal rates tend to synchronize populations, leading to anti-rescue effects. We also show density-dependent effects of dispersal on local populations, especially in sink ones, with consequences on life-history strategies and especially age at maturation, mainly via phenotypic plasticity. Altogether, we suggest that the spatial structure of Atlantic salmon populations should be considered in management and conservation strategies because the dynamics of local populations rely on the whole metapopulation functioning via spatial dispersal La dispersion spatiale est un trait très répandu chez les organismes. La dispersion est une notion centrale dans la théorie des metapopulations, avec de potentielles conséquences sur leur stabilité et leur persistance, ainsi que sur les dynamiques de population locale. Bien que la dispersion et qu’un fonctionnement en métapopulation aient été suggérés chez les salmonidés, les conséquences de la dispersion sont encore sous-estimées, probablement car mesurer la dispersion en milieu naturel est difficile. Nous avons utilisé un modèle démo-génétique individu-centré qui mime une métapopulation de saumon Atlantique connectée par un kernel de dispersion par la distance. Notre modèle décrit une relation complexe entre la dispersion et l’effet portfolio de métapopulation. En particulier, nous montrons que de faibles taux de dispersion favorisent la stabilité de la métapopulation, via le sauvetage démographique des petites populations et les effets stabilisants de la dispersion. Cependant, de forts taux de dispersion tendent à synchroniser les populations, réduisant la stabilité de la métapopulation. Nous montrons également des effets densité-dépendants dans les populations locales, notamment chez les puits, avec des conséquences sur les stratégies d’histoire de vie et en particulier l’âge à la maturation, par plasticité phénotypique essentiellement. Finalement, nous suggérons que la structure spatiale des populations de saumon Atlantique devrait être considérée dans les stratégies de gestion et de conservation, car les dynamiques des populations locales dépendent du fonctionnement de la métapopulation dans son ensemble, à travers la dispersion spatiale La dispersión espacial es un rasgo ubicuo en los organismos. Es central en la teoría de las metapoblaciones, con posibles consecuencias sobre su estabilidad y persistencia, así como sobre la dinámica de la población local. Aunque la dispersión y el funcionamiento de la metapoblación se han sugerido para los salmónidos, las consecuencias de la dispersión siguen siendo subestimadas, probablemente porque evaluar la dispersión en la naturaleza es difícil. Usamos un modelo demo-genético individual-centrado imitando una metapoblación de salmón atlántico conectada por un kernel de dispersión por distancia. Nuestro modelo representa una relación compleja entre la dispersión y el efecto portfolio de metapoblación. En particular, demostramos que las bajas tasas de dispersión favorecen la estabilidad de la metapoblación, a través del rescate demográfico de poblaciones pequeñas y los efectos estabilizadores de la dispersión. Sin embargo, las tasas de dispersión más altas tienden a sincronizar las poblaciones, llevando a efectos anti-rescate. También mostramos los efectos densidad-dependientes de la dispersión en las poblaciones locales, especialmente en los sumideros, con consecuencias sobre las estrategias de la vida-historia y especialmente la edad en la maduración, principalmente a través de la plasticidad fenotípica. Finalmente, sugerimos que la estructura espacial de las poblaciones de salmón del Atlántico se tenga en cuenta en las estrategias de gestión y conservación porque la dinámica de las poblaciones locales se basa en el funcionamiento de toda la metapoblación, a través de la dispersión spatial