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Minimum viable population size for lake sturgeon (Acipenser fulvescens) using an individual-based model of demographics and genetics

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Abstract:

Population viability analysis is a useful tool to explore the relationship between extinction risk and population size, but often does not include genetic factors. Our objectives were to determine minimum viable population size (MVP) for lake sturgeon (Acipenser fulvescens) and examine how inbreeding depression may affect MVP. Our individual-based model incorporated inbreeding depression in two ways: individuals with inbreeding coefficients above a threshold experienced inbreeding depression (threshold), and individuals experienced inbreeding depression at a rate related to their inbreeding coefficient (gradual). Three mechanisms relating inbreeding to fitness were explored (young-of-the-year (YOY) viability, post-YOY viability, number of progeny). The criterion we used to determine MVP was a 5% chance of extinction over 250years. The estimated MVP without inbreeding effects was 80 individuals. For some scenarios incorporating inbreeding, MVP did not change, but for others, MVP was substantially higher, reaching values up to 1800. Results demonstrate that extinction risk and MVP can be influenced by both demographic stochasticity and inbreeding depression. This research should inform management by determining MVP and how inbreeding, which is expected to accrue in remnant populations because of generations of low abundance, may affect MVP.

L'analyse de la viabilité d'une population est un outil utile pour explorer la relation qui existe entre le risque d'extinction et la taille d'une population, mais souvent elle n'inclut pas les facteurs génétiques. Nos objectifs sont de déterminer la taille minimale viable de la population (MVP) chez l'esturgeon jaune (Acipenser fulvescens) et l'effet potentiel de la dépression endogamique sur la MVP. Notre modèle basé sur l'individu incorpore la dépression endogamique de deux façons: les individus qui possèdent un coefficient d'endogamie au-dessus d'un certain seuil connaissent une dépression endogamique (seuil) et les individus connaissent une dépression endogamique à un taux proportionnel à leur coefficient d'endogamie (gradient). Nous avons exploré trois mécanismes qui relient l'endogamie à la fitness (la viabilité des jeunes de l'année (YOY), la viabilité après le stade YOY et le nombre de rejetons). Le critère que nous utilisons pour déterminer la MVP est une probabilité d'extinction de 5% sur 250ans. La MVP estimée sans les effets de l'endogamie est de 80 individus. Dans certains scénarios qui incorporent l'endogamie, MVP ne change pas, mais dans d'autres, la MVP est beaucoup plus élevée, pouvant atteindre des valeurs de l'ordre de 1800. Nos résultats démontrent que le risque d'extinction et la MVP peuvent être influencés par à la fois la stochasticité démographique et la dépression endogamique. Notre recherche devrait fournir des renseignements pour la gestion en déterminant la MVP et en montrant comment l'endogamie, qu'on s'attend à voir augmenter dans les populations résiduelles à cause de générations de faible abondance, peut affecter la MVP.

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2011

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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