Shallow genetic population structure in an expanding migratory bird with high breeding site fidelity, the Western Eurasian Crane Grus grus grus

Abstract

For more than half a century, the Western Eurasian Crane (Grus grus grus) has been expanding its range toward western Europe, recolonizing areas where it had been previously driven to extinction, including the UK, the Netherlands and Denmark. The Western Eurasian Crane is, on the one hand, a very mobile, migratory species, but on the other, is territorial and shows high breeding site fidelity. Hence, its genetic population structure is subject to antagonizing forces, which have different consequences. Based on the genoty** of six highly variable microsatellite loci, we inferred the population structure of the Western Eurasian Crane from samples from eight regions. We integrated classic F-statistics including analyses of molecular variance with a priori designation of structure and divisive clustering approaches, i.e. a Bayesian procedure (STRUCTURE) and discriminant analysis of principal components, which infer structure a posteriori. According to the F-statistics, populations were only weakly differentiated, and the majority of the genetic variance (> 90%) was attributed to individuals. At first glance, the divisive approaches appeared to agree in finding four clusters. Yet, there was no correspondence regarding the composition of the clusters and none of the results were biologically meaningful. However, STRUCTURE delivered an alternative interpretation, designating the highest likelihood to a scenario without subdivision, in clear agreement with the findings based on the F-statistics. In conclusion, the Western Eurasian Crane is genetically largely homogeneous, probably as a consequence of the rapid growth and range expansion of its population.

Zusammenfassung

Geringe genetische Populationsstruktur eines sich ausbreitenden Zugvogels mit hoher Brutortreue, des Westlichen Eurasischen Kranichs, Grus grus grus

Seit mehr als einem halben Jahrhundert breitet sich der Eurasische Kranich (Grus grus grus) wieder nach Westeuropa bis hin nach Großbritannien, den Niederlanden und Dänemark aus, wo er ausgerottet war. Der Eurasische Kranich ist einerseits eine sehr mobile, ziehende Art. Andererseits ist er territorial und zeichnet sich durch eine hohe Brutplatztreue aus. Die genetische Populationsstruktur ist somit von gegensätzlichen Kräften mit unterschiedlichen Konsequenzen geprägt. Wir ermittelten die Populationsstruktur der Westeuropäischen Population (WEP) des Eurasischen Kranichs basierend auf sechs hochvariablen Mikrosatelliten-Loci und Samples aus acht Regionen. Wir kombinierten klassische F-Statistik einschließlich molekularer Varianzanzanalysen mit a priori festgelegter Struktur mit divisiven Clusteranalysen—einer Bayes’schen Methode (STRUCTURE) und einer Diskriminanzanalyse von Hauptkomponenten (DAPC)–, die die Struktur a posteriori schätzen. Die F-Statistik zeigte, dass die Populationen nur gering differenziert waren. Der Großteil der genetischen Varianz (> 90%) lag auf Ebene der Individuen. Auf den ersten Blick schienen die divisiven Ansätze ein übereinstimmendes Bild zu zeichnen. Beide fanden vier Cluster. Allerdings gab es keinerlei Übereinstimmung in der Zusammensetzung der Cluster und keines der Resultate war biologisch sinnvoll. STRUCTURE wies allerdings die höchste Wahrscheinlichkeit einem Szenario ohne Populationsunterteilung zu und lieferte somit eine alternative Interpretation, die mit der F-Statistik übereinstimmte. Daher schließen wir, dass die WEP des Eurasischen Kranichs weitestgehend homogen ist.