From individuals to populations : The distribution of Eurasian lynx individuals in space and time and consequences for the local population structure and dynamics

Abstract

Large terrestrial carnivores are capable of long dispersal distances and thus have a potentially high rate of gene flow between populations. Even with such high mobility, discontinuous habitat and human-caused mortality may constrain dispersal and gene flow. Therefore, isolation of populations because of habitat fragmentation may cause genetic structuring in them because of genetic drift. In a continuous population, geographic barriers should not significantly affect dispersal and gene flow, so the effects of social, ecological and evolutionary forces are easier to detect.

In large carnivores, males generally disperse more often and earlier than females and their dispersal distances are longer than those of females. The direction of sex-bias in dispersal is commonly explained by inbreeding avoidance, polygynous mating system and male-male competition. Remaining in, or near, the natal home range is explained by kin selection and inclusive fitness. Molecular evidence reveals the spatial genetic structure and clustering of relatives and family lines that may underlie these traits.

We studied the spatial genetic relatedness, family structure, movement patterns and sex- bias of dispersal in the Eurasian lynx (Lynx lynx) in an unfragmented population in southern Finland. We used GIS and resource selection functions to analyse telemetry data of dispersing lynx and genetic methods to analyse data obtained from hunted lynx. Dispersal onset age, duration, distance, route or route linearity did not differ statistically between males and females that dispersed. However, the small number of females and the high variation in all dispersal parameters likely affected the outcome of analysis. Linear distance between the start and the end comprised only 20 % of the total dispersal route. Lynx selected their habitat non-randomly. During daylight hours lynx were more discerning in their habitat selection, while most of the traveling took place at night, reflecting the crepuscular and nocturnal activity of the lynx.

According to the results of genetic analyses, the majority of females stayed close to their natal home range after reaching independence. Males dispersed and settled randomly in space. This led to genetic differentiation and spatial clustering of related females but not of males.

Females form the backbone of the local populations, and genetic evidence is in line with the idea that females facilitate the settling of related females. In contrast to females, for males, relatedness is inversely important to avoid inbreeding. Hunting of adult lynx may disturb the forming of matrilineages and decrease genetic variation. Hunting should aim at mimicking a natural mortality pattern, which means hunting mostly young lynx, as the natural adult survival in Eurasian lynx is high.

Suurpetojen hyvästä liikkumiskyvystä huolimatta elinympäristön pirstoutuminen ja ihmisen aikaansaama kuolleisuus voivat rajoittaa geenienvaihtoa. Populaatioiden eriytyminen ympäristön pirstoutumisen seurauksena voi aiheuttaa geneettistä kuihtumista ja sitä myöten muodostaa rakenteita perimään. Yhtenäisessä populaatiossa maantieteelliset tai maisemaan liittyvät esteet eivät kuitenkaan estä geenivirtaa, joten sosiaaliset, ekologiset ja evolutiiviset syyt perimän rakenteelle ovat helpompia huomata.

Suurpedoilla urokset lähtevät itsenäistyessään useammin syntymäelinpiiriltään ja vaeltavat kauemmaksi, kuin naaraat. Urosvoittoista levittäytymisvaellusta selitetään sisäsiittoisuuden välttämiskeinona, urosten keskinäisenä kilpailuna ja polygynisellä lisääntymisjärjestelmällä. Syntymäelinpiirille, tai sen lähelle jääminen voi johtua sukulaisvalinnasta tai siitä, että elinpiirin jakaminen edesauttaa omien geenien menestymistä. Näiden käyttäytymispiirteiden taustalla piilee sukulaisten sijoittuminen maisemaan, ja sen seuraukset tulevat esiin yksilöiden geneettisessä rakenteessa.

Tutkimme ilvesten (Lynx lynx) sukulaisuutta ja geneettistä rakennetta, levittäytymisvaellusta ja sen sukupuolisidonnaisuutta, sekä näiden sijoittumista maisemaan. Tutkimuskohteenamme oli yhtenäinen ilvespopulaatio Etelä-Suomessa. Aineistomme koostui pannoitettujen ilvesten paikannustiedoista ja metsästettyjen ilvesten DNA:sta. Levittäytymisvaellukselle lähdön ikä, aika, matka, tai sen suoruus eivät eronneet eri sukupuolten välillä. Tähän saattoi kuitenkin vaikuttaa naaraiden pieni määrä aineistossamme, sekä suuri variaatio kaikkien tutkittujen parametrien välillä molemmilla sukupuolilla. Vaelluksen aikana ilvekset valikoivat kulkureittinsä ympäristön mukaan, tarkimmin päivisin. Ilvekset vaelsivat enimmäkseen yöllä, heijastaen hämärä- ja yöaktiivista elämäntapaansa.

Geneettisten analyysien perusteella suurin osa naaraista jäi itsenäistyttyäänkin lähelle syntymäelinpiiriään. Urokset vaelsivat ja asettuivat sukulaisiinsa nähden sattumanvaraisesti maisemaan. Tämä johti sukulaisnaaraiden geneettiseen erilaistumiseen, sekä äitilinjojen muodostumiseen maisemassa, kun taas uroksilla vastaavaa rakennetta ei havaittu millään tasolla.

Ilveksellä naaraat muodostavat paikallispopulaation perustan. Uroksille sukulaisuus on toisella tapaa merkityksellistä, sillä niiden pitää vaeltaa kauemmaksi välttyäkseen sukusiitokselta. Aikuisten ilvesten metsästys voi rikkoa äitilinjojen muodostumisprosessin ja vähentää geneettistä monimuotoisuutta. Metsästyksen tulisi ilmentää luonnollista kuolleisuutta, mikä ilveksen kohdalla tarkoittaa lähinnä nuorten ilvesten metsästystä, sillä ilman metsästystä aikuisten ilvesten eloonjäämisaste on korkea.