Research

Genetic diversity in experimental metapopulations

Pagina-navigatie:

Main

Update Research data

Title	Genetic diversity in experimental metapopulations
Period	09 / 2007 - 06 / 2008
Status	Completed
Dissertation	Yes
Research number	OND1328260
Data Supplier	Website CEES

Abstract

Problem. Due to the deterioration and destruction of natural habitats, many species find themselves confined to small, fragmented populations where gene flow via dispersal is restricted and where local extinction and recolonization are frequent events. The structure and dynamics of genetic diversity in such a metapopulation and the consequences for population persistence and adaptability are not well understood. Research questions. The metapopulation project aims at ameliorating this situation with a combined theoretical and experimental approach. We will focus on the following questions: * How is the genetic structure of a metapopulation shaped by the interaction of genetic and demographic factors? Can the genetic structure emerging in a metapopulation be theoretically predicted in advance? Do various genetic markers (e.g. allozymes, microsatellites) behave in a similar, predictable way? * How do genetic and ecological factors interact in a metapopulation context? To what extent does, for example, inbreeding contribute to the extinction risk in a metapopulation? * What are the consequences of fragmentation for adaptatability and local adaptation? Has fragmentation a positive or a negative effect on the adaptive potential of a population? To what extent is local adaptation possible in a metapopulation? Aims & methods. We will use an integrated theoretical and experimental approach, systematically comparing the genetic structure emerging in laboratory Drosophila metapopulations with the predictions derived from individual-based simulation models. Such an integrated approach has a number of advantages: The empirical relevance of theoretical predictions can be evaluated on the basis of controlled, replicated experiments. In return, the models will provide clues about the relative importance of the factors that are responsible for the dynamics observed in the experimental metapopulations.

Abstract (NL)

Voor het ontwikkelen van natuurbeleidsmaatregelen is het van cruciaal belang om de effectieve grootte en migratiesnelheid te schatten van een zogenaamde metapopulatie (verzameling kleine populaties die door beperkte migratie met elkaar verbonden zijn). Bijna alle schattingsmethoden zijn gebaseerd op vaak abstracte, onrealistische theoretische modellen, die zelden in natuurlijke systemen zijn gevalideerd. Joke Bakker onderzocht in hoeverre deze methoden in de praktijk bruikbaar zijn met behulp van experimentele metapopulaties van fruitvliegen en realistische individu-gerichte computersimulaties. De biodiversiteit van onze planeet gaat sterk achteruit. Door verslechtering en versnippering van hun leefgebied zijn veel soorten teruggebracht tot kleine, min of meer geïsoleerde populaties met een verhoogde kans op uitsterven. De genetische diversiteit in de metapopulatie die bestaat uit dergelijke populaties, wordt grotendeels bepaald door genetische drift , waardoor genetische variatie verdwijnt uit kleine populaties, en door genetische uitwisseling , bijvoorbeeld via migratie tussen populaties, waardoor dit verlies beperkt wordt. De gemiddelde dynamiek van de genetische variatie in de experimentele metapopulaties werd door de algemene theorie tamelijk goed voorspeld, maar ondanks sterke standaardisatie verschilden de replica s vaak sterk van elkaar. Conclusies gebaseerd op één enkele metapopulatie kunnen daarom zeer misleidend zijn. Experimentele details bleken van grote invloed op het eindresultaat. Voor de structuur van genetische variatie is bijvoorbeeld belangrijk hoe en wanneer migratie plaatsvindt en of voornamelijk mannetjes of vrouwtjes migreren. In haar experimenten gebruikte Bakker een genetische marker, net als in veldstudies. Maar anders dan in natuurlijke populaties kon zij toetsen of deze marker, zoals de theorie vereist, selectief neutraal was. Haar marker bleek onverwacht onderhevig te zijn aan selectie, en het is voorstelbaar dat zoiets ook geldt voor andere markers. Samenvattend concludeert zij dat de algemene theorie alleen gemiddelde trends goed kan voorspellen, maar niet de dynamiek van een enkele metapopulatie. Bovendien is de dynamiek gevoelig voor parameters die in de praktijk vaak niet goed bekend zijn. Het is daarom verstandig, brede veiligheidsmarges aan te houden bij praktijktoepassingen zoals natuurbeheer.

Related organisations

Secretariat	Centre for Ecological and Evolutionary Sciences (RUG)
Financier	WOTRO Science for Global Development (NWO)

Related people

Supervisor	Prof.dr. R. Bijlsma
Supervisor	Prof.dr. F.J. Weissing
Doctoral/PhD student	Dr. J. Bakker