Metapopulation structure of a semi-anadromous fish in a dynamic environment

The Sacramento splittail (Pogonichthys macrolepidotus) is a relatively large (400 mm), long-lived (8 years) demersal cyprinid of conservation importance endemic to the San Francisco Estuary (SFE), California, USA. It exhibits a semi-anadromous life cycle spending adult life in low to moderate salinity (0-12) habitat with migrations into upstream freshwater rivers and floodplains for spawning during winter-spring. The species persists as two genetically distinguishable populations--one dominant and one subordinate--separated by discrete spawning habitats that we suggest resemble an island-mainland metapopulation structure. The populations overlap in distribution in the SFE, yet segregation is maintained with individuals tending to aggregate or school with others of similar population heritage and natal origin. The populations are spatially connected via dispersal of the dominant population into the subordinate population's spawning habitat when climate patterns produce freshwater outflow sufficient to form a bridge of suitable low salinity habitat across the upper SFE. Habitat affinities of the two populations, hydrodynamic modeling studies, and historical outflow records together suggest such conditions occur in approximately 1/3 of years overall with an irregular frequency. This dynamic pattern of spatial connectivity controlled by climate variability may be an important driver of gene flow between the two populations. Pogonichthys macrolepidotus est un cyprinide demersal longevif (8 ans) relativement grand (400 mm) d'importance pour la conservation et endemique de l'estuaire de San Francisco (SFE; Californie, Etats-Unis). Il presente un cycle biologique semi-anadrome, passant sa vie adulte dans des habitats de salinite faible a moderee (0-12) avec des migrations dans des rivieres d'eau douce et des plaines alluviales situees plus en amont pour frayer a l'hiver et au printemps. L'espece persiste en deux populations genetiquement distinctes, une dominante et l'autre subordonnee, separees par des habitats de frai distincts qui ressemblent, selon nous, a une structure de metapopulation de type ile-continent. Si les aires de repartition des populations se chevauchent dans le SFE, une segregation est maintenue, les individus tendant a se regrouper ou former des bancs avec d'autres individus provenant de la meme population et de la meme origine natale. Les populations sont connectees dans l'espace par la dispersion de la population dominante dans l'habitat de frai de la population subordonnee quand les aleas du climat produisent des debits sortants d'eau douce assez importants pour former un pont d'habitats d'assez faible salinite de part en part du SFE superieur. La combinaison de l'affinite des habitats des deux populations, d'etudes de modelisation hydrodynamique et des registres historiques des debits sortants indiquerait que de telles conditions se produisent environ une annee sur trois, a une frequence irreguliere. Ce motif dynamique de connectivite spatiale controlee par la variabilite du climat pourrait etre une importante cause de flux genetique entre les deux populations. [Traduit par la Redaction]
Introduction The extent to which discrete populations are connected by migration of individuals can substantially influence local and overall population dynamics, as well as the evolution and risk of extinction [...]