Erosion of Heterozygosity in Fluctuating Populations

: Demographic, environmental, and genetic stochasticity threaten the persistence of isolated populations. The relative importance of these intertwining factors remains unresolved, but a common view is that random demographic and environmental events will usually drive small populations to the brink of extinction before genetic deterioration poses a serious threat. To evaluate the potential importance of genetic factors, we analyzed a model linking demographic and environmental conditions to the loss of genetic diversity in isolated populations undergoing natural levels of fluctuation. Nongenetic processes—environmental stochasticity and population demography—were modeled according to a bounded diffusion process. Genetic processes were modeled by quantifying the rate of drift according to the effective population size, which was predicted from the same parameters used to describe the nongenetic processes. We combined these models to predict the heterozygosity remaining at the time of extinction, as predicted by the nongenetic portion of the model. Our model predicts that many populations will lose most or all of their neutral genetic diversity before nongenetic random events lead to extinction. Given the abundant evidence for inbreeding depression and recent evidence for elevated extinction rates of inbred populations, our findings suggest that inbreeding may be a greater general threat to population persistence than is generally recognized. Therefore, conservation biologists should not ignore the genetic component of extinction risk when assessing species endangerment and developing recovery plans. Resumen: La estocasticidad demografica, ambiental y genetica amenaza la persistencia de poblaciones aisladas. La importancia relativa de estos factores interconectados permanece sin resolverse, pero una vision comun es que los eventos demograficos y ambientales al azar usualmente conducen a poblaciones pequenas al borde de la extincion cuando el deterioro genetico representa una amenaza seria. Para evaluar la importancia potencial de los factores geneticos, analizamos un modelo conectando condiciones demograficas y ambientales a la perdida de diversidad genetica en poblaciones aisladas bajo niveles de fluctuacion natural. Los procesos no geneticos—estocasticidad ambiental y demografia poblacional—fueron modelados de acuerdo a procesos de difusion anadidos. Los procesos geneticos fueron modelados cuantificando la tasa de deriva de acuerdo al tamano poblacional efectivo, el cual se predijo de los parametros utilizados para describir los procesos no geneticos. Combinamos estos modelos para predecir la heterocigocidad remanente al tiempo de extincion, predecido por la porcion no genetica del modelo. Nuestro modelo predice que muchas de las poblacions perderian la mayoria de su diversidad genetica neutral antes de que los evenos no geneticos las conduzcan a la extincion. Dada la abundante evidencia de la depresion por intracruza y la evidencia reciente de la elevada tasa de intracruza poblacional, nuestros resultados sugieren que la intracruza podria ser una amenaza general para la persistencia de poblaciones aun mayor de lo que se ha reconocido. Por lo tanto, los conservacionistas no deberian ignorar el componente genetico del riesgo de extincion cuando se evaluan planes de amenaza de especies y de recuperacion.