Local Population Dynamics in Metapopulation Models: Implications for Conservation

: Habitat fragmentation and the division of populations into spatially separated units have led to the increasing use of metapopulation models to characterize these populations. One prominent model that has served as a heuristic tool was introduced by Levins and is based on a collection of simplifying assumptions that exclude information on the dynamics and spatial distribution of local populations. Levins's and similar models predict the proportion of occupied habitat patches at equilibrium and the conditions needed to avoid total extinction. There are many obvious concerns about using such models, including how realistic alterations might change the predictions and whether occupancy has any relationship to population-level processes. Although many of the assumptions of these simple models are known to be unrealistic, we do not know how the assumptions affect model predictions. We simulated a metapopulation, and our results show that assumptions such as homogeneity of habitat patches, random migration among patches, equivalent extinction probabilities in all patches, and a large number of patches can lead to large overestimations of habitat occupancy. But when we explicitly modeled the underlying population dynamics within each patch, we found (1) that there was a strong correlation between proportion of occupied patches and total metapopulation size and (2) that the distribution of individuals among patches was relatively insensitive to model assumptions. Thus, our results show that although realistic modifications will change model predictions for occupancy, occupancy and population trends will be correlated. These correlations between occupancy and population size suggest that occupancy models may have some utility in conservation applications. Resumen: La fragmentacion de habitat y la division de poblaciones en unidades espacialmente separadas ha conducido al incremento del uso de modelos de metapoblaciones para caracterizar a estas poblaciones. Un modelo prominente que ha servido como una herramienta heuristica fue introducida por Levins y se basa en una coleccion de sopuestos simplificadoras que excluye informacion sobre la dinamica y distribucion espacial de las poblaciones locales. El modelo de Levins y otros similares predicen la proporcion de fragmentos de habitat ocupados en equilibrio y las condiciones necesarias para evitar la extincion total. Hay muchas preocupaciones obvias por el uso de tales modelos, incluyendo como alteraciones reales pueden cambiar las predicciones y si la ocupacion tiene alguna relacion con procesos al nivel de poblacion. Aunque muchos de los sopuestos de estos modelos simples no son realistas, no sabemos como afectan a las predicciones de los modelos. Simulamos una metapoblacion y nuestros resultados muestran que los supuestos como la homogeneidad de los fragmentos de habitat, la migracion aleatoria entre fragmentos, probabilidades de extincion equivalentes en todos los fragmentos y un gran numero de fragmentos pueden sobrestimar la ocupacion de habitat. Sin embargo, cuando explicitamente modelamos la dinamica poblacional en cada fragmento encontramos 1) que habia una fuerte correlacion entre la proporcion de fragmentos ocupados y el tamano total de la metapoblacion y 2) la distribucion de individuos entre fragmentos era relativamente insensible a los supuestos del modelo. Asi, nuestros resultados muestran que, aunque modificaciones reales cambiaran las predicciones de ocupacion del modelo, la ocupacion y las tendencias poblacionales estaran correlacionadas. Las correlaciones entre ocupacion y tamano poblacional sugieren que los modelos de ocupacion pueden tener alguna utilidad al aplicarse en conservacion.