Spatio-temporal Genetic Structure of a Tropical Bee Species Suggests High Dispersal Over a Fragmented Landscape.

Habitat destruction threatens biodiversity by reducing the amount of available resources and connectivity among geographic areas. For organisms living in fragmented habitats, population persistence may depend on dispersal, which maintains gene flow among fragments and can prevent inbreeding within them. It is centrally important to understand patterns of dispersal for bees living in fragmented areas given the importance of pollination systems and recently documented declines in bee populations. We used population and landscape genetic techniques to characterize patterns of dispersal over a large fragmented area in southern Costa Rica for the orchid bee species Euglossa championi. First, we estimated levels of genetic differentiation among forest fragments as ϕPT, an analog to the traditional summary statistic FST, as well as two statistics that may more adequately represent levels of differentiation, G’ST and Dest. Second, we used a Bayesian approach to determine the number and composition of genetic groups in our sample. Third we investigated how genetic differentiation changes with distance. Fourth, we determined the extent to which deforested areas restrict dispersal. Finally, we estimated the extent to which there were temporal differences in allele frequencies within the same forest fragments. Within years we found low levels of differentiation even over 80 km, and no effect of land use type on level of genetic differentiation. However, we found significant genetic differentiation between years. Taken together our results suggest that there are high levels of gene flow over this geographic area, and that individuals show low site fidelity over time. Resumen La destruccion del habitat amenaza la biodiversidad al reducir la cantidad de recursos disponibles y la conectividad entre areas geograficas. En el caso de organismos presentes en habitats fragmentados, la persistencia de poblaciones puede depender de dispersion, la cual mantiene el flujo genico entre fragmentos y puede prevenir endogamia dentro de estos. Es de importancia central el entendimiento de patrones de dispersion de abejas que habitan areas fragmentadas dada la importancia de los sistemas de polinizacion y la recientemente documentada declinacion de poblaciones de abejas. Por medio de tecnicas de genetica de poblaciones y genetica del paisaje se caracterizaron los patrones de dispersion en una extensa area fragmentada en el sur de Costa Rica para Euglossa championi, una especie de abeja de las orquideas. En primer lugar se estimaron niveles de diferenciacion genetica entre fragmentos de bosque calculando φPT, medida analoga al sumario estadistico tradicional FST, ademas de dos estadisticos que pueden expresar de manera mas adecuada niveles de diferenciacion, G’ST and Dest. En segundo lugar se utilizo un enfoque bayesiano para determinar el numero y composicion de grupos geneticos en la muestra. En tercer lugar se investigo como cambia la diferenciacion genetica respecto de la distancia. En cuarto lugar se determino la medida en que las areas deforestadas restringen la dispersion. Finalmente, se estimo en que medida hubo diferencias temporales en las frecuencias alelicas dentro de los mismos fragmentos de bosque. Dentro de cada ano estudiado encontramos bajos niveles de diferenciacion incluso mas alla de 80 km, y ningun efecto del tipo de uso del suelo sobre el nivel de diferenciacion genetica. Sin embargo, encontramos diferenciacion genetica significativa entre diferentes anos. En conjunto nuestros resultados sugieren la existencia de altos niveles de flujo genico a lo largo de esta area geografica, y baja fidelidad de sitio por individuos a lo largo del tiempo.