Demographic decline and detection of genetic bottleneck in a population of Barn Owl Tyto alba in Hungary

Abstract

The effects of population bottlenecks, from both the population and conservation genetics point of view, have attracted great interest. Heterozygosity and allelic diversity are basic components of the evolutionary potential of populations. Many endangered species go through bottlenecks from time to time. The consequences are important because in the resulting small populations the stochastic processes are more pronounced and, by strengthening each other, they can lead to extinction. Within the framework of the global climate change the question emerges of how the different species, primarily susceptible ones and those depending on protection measures, react to the climate extremities. It is well known that a large proportion of Barn Owl Tyto alba populations die following an unfavourable period. In the study reported here we genotyped 24 microsatellite loci of 58 unrelated Barn Owl individuals originating from a continuous population of three neighbouring Hungarian counties. We then performed the Wilcoxon sign-rank test, the L test and Monte Carlo simulation of the loss of alleles and heterozygosity. We also attempted to infer past population dynamics using two likelihood-based Bayesian methods. Although a 74% reduction of this population is well documented following the harsh winter of 2002/2003 and the sampling and resolution of the methods used are standard and considered to be commonly satisfactory, none of the tests showed pronounced signs of a recent bottleneck. These results are discussed in terms of the imminent and apparent drawbacks of the models and methods used, the roles of absolute numbers of survivors versus genotype percentages and the conservation biological viewpoint.

Zusammenfassung

Demografische Verluste und Nachweis eines genetischen Flaschenhalses in einer Population von Schleiereulen Tyto alba in Ungarn

Sowohl vom populationsgenetischen Standpunkt als auch von dem der Artenschutzgenetik aus ist die Untersuchung von Flaschenhalseffekten von großem Interesse. Heterozygotie und Alleldiversität sind grundlegende Bestandteile des evolutionären Potenzials von Populationen. Viele gefährdete Arten durchlaufen von Zeit zu Zeit einen Flaschenhals. Die Folgen sind von Bedeutung, da in den daraus resultierenden kleinen Populationen stochastische Prozesse stärkeres Gewicht haben und durch sich gegenseitiges Verstärken zum Aussterben führen können. Im Hinblick auf den globalen Klimawandel stellt sich die Frage, wie verschiedene Arten, speziell die sensiblen und solche, die von Schutzmaßnahmen abhängig sind, auf klimatische Extreme reagieren. Von Schleiereulen ist allgemein bekannt, dass nach einer Phase schlechter Bedingungen ein großer Teil der Population stirbt. 58 nicht verwandte Individuen dieser Art aus einer zusammenhängenden Population in drei benachbarten ungarischen Kreisen wurden für 24 Mikrosatelliten-Loci genotypisch charakterisiert. Wir führten einen „Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test“ und einen L Test sowie eine Monte Carlo-Simulation für den Verlust von Allelen und Heterozygotie durch. Mittels zweier wahrscheinlichkeitsbasierter Bayes-Methoden versuchten wir zudem, Rückschlüsse auf die vergangene Populationsdynamik zu ziehen. Obwohl Populationsverluste von 74% im Winter von 2002/2003 gut dokumentiert sind und die Probennahme sowie die Auflösung der verwendeten Methoden zum gängigen Standard gehören und gemeinhin als zufriedenstellend gelten, zeigte keiner der Tests deutliche Hinweise auf einen kürzlich durchlaufenen Flaschenhals. Wir diskutieren die immanenten und scheinbaren Nachteile der verwendeten Modelle und Methoden, die jeweilige Rolle der absoluten Überlebendenzahlen im Unterschied zu Genotyp-Prozentanteilen sowie den Artenschutzaspekt der Ergebnisse.