Ecological and genetic evidence that low-order streams inhibit dispersal by red-backed salamanders (Plethodon cinereus)

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Abstract

While many studies have examined the barrier effects of large rivers on animal dispersal and gene flow, few studies have considered the barrier effects of small streams. We used displacement experiments and analyses of genetic population structure to examine the effects of first-order and second-order streams on the dispersal of terrestrial red-backed salamanders, Plethodon cinereus (Green, 1818). We marked red-backed salamanders from near the edges of one first-order stream and one second-order stream, and experimentally displaced them either across the stream or an equal distance farther into the forest. A comparison of return rates indicated that both streams were partial barriers to salamander movement, reducing return rates by approximately 50%. Analysis of six microsatellite loci from paired plots on the same side and on opposite sides of the second-order stream suggested that the stream did contribute to genetic differentiation of salamander populations. Collectively, our results imply that low-order streams do influence patterns of movement and gene flow in red-backed salamanders. We suggest that given the high density of first-order and second-order streams in most landscapes, these features may have important effects on species that, like red-backed salamanders, have limited dispersal and large geographic ranges.

Alors que de nombreux travaux ont examiné l’effet de barrière des grandes rivières sur la dispersion et le flux génique chez les animaux, peu d’études se sont intéressées aux effets de barrière produits par les petits cours d’eau. Nous avons utilisé des expériences de déplacement et des analyses de structure génétique de population pour déterminer les effets de cours d’eau d’ordres 1 et 2 sur la dispersion de la salamandre rayée, Plethodon cinereus (Green, 1818), un amphibien terrestre. Nous avons marqué des salamandres rayées récoltées près des berges d’un cours d’eau d’ordre 1 et d’un autre d’ordre 2 et les avons déplacées expérimentalement ou bien sur la berge opposée ou alors à une distance équivalente vers l’intérieur de la forêt. Une comparaison des taux de retour indique que les deux cours d’eau constituent des barrières partielles au déplacement des salamandres, ce qui réduit les taux de retour de l’ordre de 50 %. L’analyse de six locus microsatellites dans des parcelles appariées sur la même berge ou alors sur des berges opposées du cours d’eau d’ordre 2 indique que le cours d’eau contribue à la différentiation génétique des populations de salamandres. Dans leur ensemble, nos résultats laissent croire que les cours d’eau d’ordres inférieurs influencent les patrons de déplacement et le flux génique chez la salamandre rayée. Nous croyons qu’étant donné la forte densité de cours d’eau d’ordres 1 et 2 dans la plupart des paysages, ces structures peuvent avoir un important effet sur les espèces qui, à l’instar des salamandres rayées, ont une dispersion réduite et une aire de répartition étendue.

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