Metapopulation structure and dynamics of an endangered butterfly

Recovery plans for endangered invertebrates will improve with a better understanding of population dynamics and structure. Some spatially distributed structures beyond the classic metapopulation, including highly integrated patchy populations and core-satellite, maybe better suited for the recovery of endangered populations. In this study we examined the population dynamics of the Karner blue butterfly, Lycaeides melissa samuelis (Nabokov) [Lepidoptera: Lycaenidae], which is federally endangered in the USA, at eleven sites at Fort McCoy, Wisconsin. Adult L. m. samuelis butterflies were surveyed approximately weekly at each site using a straight line transect method. We used autocorrelation and partial autocorrelation function to look for patterns in the population dynamic, and tested for density-dependent growth and weather factors as potential explanatory factors of the yearly variation. We found non-declining or stable Karner blue populations at all eleven sites at Fort McCoy, a long-term trend and an alternating generational cycle. The trend occurred at seven of the eleven sites and was synchronous, suggesting that Karner blue butterflies were not functioning as a classic metapopulation and maybe functioning as a patchy metapopulation. We also found density-dependent growth and a positive relationship between early summer precipitation and population growth from the spring to summer generation. We suggest that aiming to recover patchy metapopulations will reduce monitoring costs, simplify reserve design, and create more robust populations, which are more likely to persist into the future.

ZusammenfassungRegenerationsprogramme für gefährdete Wirbellose werden sich durch ein tieferes Verständnis der Populationsdynamik und struktur verbessern. Einige räumlich verteilte Strukturen jenseits der klassischen Metapopulation, darunter hoch-integrierte fleckenhafte Populationen und Kern-Satellit-Konzepte, könnten besser für die Wiederherstellung von gefährdeten Populationen geeignet sein.Wir untersuchten die Populationsdynamik des Karner-Bläulings, Lycaeides melissa samuelis (Nabokov) [Lepidoptera: Lycaenidae], der in den USA bundesweit gefährdet ist, auf elf Arealen von Fort McCoy, Wisconsin. Die adulten L. m. samuelis wurden ungefähr wöchentlich auf jedem Areal mit der Transektlinien-Methode untersucht. Wir setzten Autokorrelation und partielle Autokorrelation ein, um nach Mustern in der Populationsdynamik zu suchen, und testeten dichteabhängiges Wachstum und Witterungsfaktoren als potentielle erklärende Steuergrößen für die jährliche Variation.Wir fanden nicht-abnehmende bzw. stabile Populationen des Karner-Bläulings auf allen elf Arealen auf Fort McCoy, einen langfristigen Trend und alternierende Generationszyklen. Der Trend zeigte sich auf sieben der elf Areale und war synchron, was nahelegt, dass die Karner-Bläulinge nicht als klassische Metapopulation funktionieren, und dass sie als fleckenhafte Metapopulation funktionieren könnten. Wir fanden außerdem dichteabhängiges Wachstum und einen positiven Zusammenhang zwischen dem Niederschlag im Frühsommer und dem Populationswachstum von der Frühjahrs-zur Sommergeneration.Wir meinen, dass die Regeneration von fleckenaften Metapopulationen die Monitoring-Kosten senken, das Schutzgebietsdesign vereinfachen und stabilere Populationen hervorbringen wird, die mit nöherer Wahrscheinlichkeit langfristig persistieren können.