Estimating Extinction Risk with Metapopulation Models of Large-Scale Fragmentation

Habitat loss is the principal threat to species. How much habitat remains—and how quickly it is shrinking—are implicitly included in the way the International Union for Conservation of Nature determines a species’ risk of extinction. Many endangered species have habitats that are also fragmented to different extents. Thus, ideally, fragmentation should be quantified in a standard way in risk assessments. Although mapping fragmentation from satellite imagery is easy, efficient techniques for relating maps of remaining habitat to extinction risk are few. Purely spatial metrics from landscape ecology are hard to interpret and do not address extinction directly. Spatially explicit metapopulation models link fragmentation to extinction risk, but standard models work only at small scales. Counterintuitively, these models predict that a species in a large, contiguous habitat will fare worse than one in 2 tiny patches. This occurs because although the species in the large, contiguous habitat has a low probability of extinction, recolonization cannot occur if there are no other patches to provide colonists for a rescue effect. For 4 ecologically comparable bird species of the North Central American highland forests, we devised metapopulation models with area-weighted self-colonization terms; this reflected repopulation of a patch from a remnant of individuals that survived an adverse event. Use of this term gives extra weight to a patch in its own rescue effect. Species assigned least risk status were comparable in long-term extinction risk with those ranked as threatened. This finding suggests that fragmentation has had a substantial negative effect on them that is not accounted for in their Red List category. Estimacion del Riesgo de Extincion Mediante Modelos Metapoblacionales de Fragmentacion a Gran Escala Resumen La perdida de habitat es la principal amenaza para las especies. La cantidad de habitat remanente—y la rapidez con que se pierde—estan incluidas implicitamente en la forma en que la Union Internacional para la Conservacion de la Naturaleza determina el riesgo de extincion de una especie. Muchas especies en peligro tienen habitats que tambien estan fragmentados en diferentes grados. Por lo tanto, idealmente, la fragmentacion debe ser cuantificada de manera estandar en las evaluaciones de riesgo. Aunque el mapeo de la fragmentacion a partir de imagenes de satelite es facil, son escasas las tecnicas eficientes para relacionar mapas del habitat remanente con el riesgo de extincion. Las metricas puramente espaciales de la ecologia del paisaje son dificiles de interpretar y no abordan la extincion directamente. Los modelos metapoblacionales espacialmente explicitos relacionan la fragmentacion con el riesgo de extincion, pero los modelos estandar solo funcionan en escalas pequenas. Contraintuitivamente, estos modelos predicen que una especie en un habitat extenso y contiguo tendra menos exito que en dos fragmentos pequenos. Esto ocurre porque aunque la especie en el habitat extenso y contiguo tiene una baja probabilidad de extincion, la recolonizacion no puede ocurrir si no hay otros fragmentos que proporciones colonizadores para un efecto de rescate. Para 4 especies de aves ecologicamente comparables de los bosques de Centro America disenamos modelos metapoblacionales con terminos de autocolonizacion con ponderacion de area; esto reflejo la repoblacion de un fragmento con un remanente de individuos que sobrevivieron a un evento adverso. El uso de este termino da peso adicional a un fragmento en su propio efecto de rescate. Las especies asignadas con menor riesgo fueron comparables en el riesgo de extincion a largo plazo con aquellas clasificadas como amenazadas. Este hallazgo sugiere que la fragmentacion tiene un efecto negativo sustancial sobre esas especies que no esta considerado en su categoria de la lista roja.