Pan‐European phylogeography of the European roe deer (Capreolus capreolus)

To provide the most comprehensive picture of species phylogeny and phylogeography of European roe deer (Capreolus capreolus), we analyzed mtDNA control region (610 bp) of 1469 samples of roe deer from Central and Eastern Europe and included into the analyses additional 1541 mtDNA sequences from GenBank from other regions of the continent. We detected two mtDNA lineages of the species: European and Siberian (an introgression of C. pygargus mtDNA into C. capreolus). The Siberian lineage was most frequent in the eastern part of the continent and declined toward Central Europe. The European lineage contained three clades (Central, Eastern, and Western) composed of several haplogroups, many of which were separated in space. The Western clade appeared to have a discontinuous range from Portugal to Russia. Most of the haplogroups in the Central and the Eastern clades were under expansion during the Weichselian glacial period before the Last Glacial Maximum (LGM), while the expansion time of the Western clade overlapped with the Eemian interglacial. The high genetic diversity of extant roe deer is the result of their survival during the LGM probably in a large, contiguous range spanning from the Iberian Peninsula to the Caucasus Mts and in two northern refugia.202

Genetic diversity and aspects of ecology of roe deer (Capreolus capreolus) populations in Greece

The European roe deer (Capreolus capreolus Linnaeus, 1758), a small-sized species of the Cervidae family, is distributed throughout the whole of Europe with the exception of Iceland, Ireland and the Mediterranean islands. It is reported to be the most abundant species among the wild ungulates in this region, with an estimated overall population size of over 15 millions. Although roe deer are supposed to be mainly forest inhabitants, they can colonize a great variety of other habitats as well. This adaptive plasticity and their tolerance of climatic extremes explain their extensive and successful distribution. Greek populations, unlike many others, display very low densities and are present mainly in mountainous woodland areas with low levels of human disturbance. Roe deer hunting has been banned in Greece since the late ‘60s, as an emergency measure of protection. However, poaching and degradation of forest habitats due to anthropogenic interventions continue to constitute important threats, which put in question the long term survival of roe deer. According to the Red Book of Threatened Animals of Greece the species is characterized as Vulnerable. The scientific investigation of Greek roe deer was until now exceptionally fragmentary and limited. The lack of basic knowledge and scientific documentation on subjects that are related to the ecology and conservation of roe deer in Greece does not allow the development of targeted management projects. The basic goal of this thesis was the contribution of new, important data and methodological tools, to the future development and implementation of conservation and management projects for roe deer in Greece. The study focused on two major axes: a) the investigation of Greek roe deer genetic diversity and b) the evaluation of the potential use of indirect methods for estimating density and abundance in order to monitor fluctuations of roe deer populations. Genetic diversity loss is one of the major threats for the survival of natural populations. The conservation of genetic diversity is considered to be of high priority regarding biological conservation of species. In order to estimate the levels of genetic diversity and to investigate the potential existence of genetic differentiation geographical patterns in Greek roe deer, samples were collected from 9 populations (8 natural and one enclosed captive population). A number of 96 samples (soft tissues and/or dead organic material) were collected, from which total DNA was extracted. The mitochondrial control region and 14 microsatellites were used as molecular markers in the genetic analysis. As far as the phylogeography of roe deer is concerned, the validity of formerly established assumptions was tested, co-analyzing the haplotypes of mtDNA control region that were found in Greek populations during the present study as well as the published haplotypes from other European roe deer populations. Roe deer that survive in Greece seem to belong to only one phylogenetic clade (East Clade), which possibly differentiated as a result of geographic isolation of ancestral populations in the Balkan Peninsula during the Ice Ages. The Greek populations, as part of a set of historically isolated and highly differentiated Balkan populations constitute an evolutionarily significant unit for the species requiring protection from genetic degradation and from admixing. Like roe deer in the Italian and Iberian Peninsula, the Greek roe deer show strong genetic structure and significant inter-population differentiation, in contrast to the genetically more homogeneous populations of central Europe. The effect of random genetic drift on the small and isolated Greek populations could be considered a determining factor that shaped high differentiation levels in such a small geographical scale. Based on the data of this study, at least four diverse gene pools could be located in Greece, which correspond to discrete management units. These units should be conserved as important components of genetic diversity and evolutionary potential of the Greek roe deer. The genetic diversity of local populations in Greece is lower in relation to that of thriving populations of other countries, possibly because of their small size. This fact, combined with the possible genetic isolation, makes the Greek populations particularly vulnerable to further genetic degradation and underlines the need for specialized management and protection. The lack of systematic estimates of abundance and density of roe deer populations in Greece is a serious management inadequacy. Indirect estimation methods based on faecal pellet group counts have been proposed as an alternative to conventional direct methods for estimating the abundance of deer populations. However, the practical implementation and efficiency of pellet group counting methods have been evaluated primarily in temperate forests and grasslands of European inland and Great Britain, which are characterized by a mild geomorphological relief and specific climatic conditions. On the contrary, there are few relevant studies and published papers concerning roe deer populations in Mediterranean ecosystems. In order to evaluate the potential use of such methods in monitoring programs of the Greek roe deer, I performed two time-independent pilot studies trying to assess the abundance of an enclosed population in the Kalavryta region. The Faecal Accumulation Rate (FAR) method was applied in the first study while the Faecal Standing Crop (FSC) method in the second. In the case of FSC, instead of the traditional technique of plot sampling, the more modern technique of distance sampling was used. Furthermore, an independent experiment was carried out in order to estimate the mean time of pellet groups to decay, which is absolutely necessary for the implementation of the FSC method. Besides the description of the practical difficulties, the precision of estimated population parameters and the cost in time and manpower for the implementation of the two different methods were evaluated. The success of population surveys at Kalavryta shows that indirect methods of pellet group counts can be applied in mountainous Mediterranean ecosystems of Greece as well, giving an alternative for reliable estimates of roe deer population size. The FSC with distance sampling is proposed as the most suitable method for application in monitoring programs, mainly because it allows more intensive sampling at a lower cost in time and manpower.Το ευρωπαϊκό ζαρκάδι (Capreolus capreolus Linnaeus, 1758) είναι ένα μικρόσωμο είδος της οικογένειας των Ελαφοειδών (Cervidae), που εξαπλώνεται σε ολόκληρη σχεδόν την ευρωπαϊκή ήπειρο εκτός της Ισλανδίας, της Ιρλανδίας και των νησιών της Μεσογείου. Θεωρείται το πλέον άφθονο άγριο οπληφόρο που ζει στην συγκεκριμένη περιοχή, με συνολικό πληθυσμό που εκτιμάται σε πάνω από 15 εκατομμύρια. Αν και κατά βάση πρόκειται για δασόβιο είδος, η αξιοσημείωτη ικανότητα προσαρμογής του σε ποικιλία ενδιαιτημάτων και η ανοχή που δείχνει σε μεγάλο εύρος κλιματολογικών συνθηκών εξηγούν την ευρύτατη και επιτυχημένη εξάπλωσή του. Οι πληθυσμοί του είδους στην Ελλάδα, σε αντίθεση με ό,τι συμβαίνει στις περισσότερες περιοχές εξάπλωσής του, εμφανίζουν πολύ χαμηλές πυκνότητες και κατανέμονται κυρίως σε ορεινές δασικές περιοχές με περιορισμένη όχληση. Ως μέτρο προστασίας του ελληνικού ζαρκαδιού έχει επιβληθεί, ήδη από τα τέλη της δεκαετίας του’60, η απαγόρευση του κυνηγιού του. Ωστόσο, η λαθροθηρία και η υποβάθμιση των δασικών ενδιαιτημάτων εξαιτίας ανθρωπογενών παρεμβάσεων εξακολουθούν να αποτελούν σημαντικές απειλές, οι οποίες θέτουν σε αμφισβήτηση τη δυνατότητα μακρόχρονης διατήρησής του. Σύμφωνα με το Κόκκινο Βιβλίο των Απειλούμενων Ζώων της Ελλάδας το είδος χαρακτηρίζεται ως Τρωτό. Η επιστημονική διερεύνηση του ελληνικού ζαρκαδιού υπήρξε έως σήμερα εξαιρετικά αποσπασματική και περιορισμένη. Η έλλειψη βασικής γνώσης και επιστημονικής τεκμηρίωσης πάνω σε θέματα που άπτονται της οικολογίας και της διατήρησής του δεν επιτρέπει την εκπόνηση στοχευμένων διαχειριστικών σχεδίων. Βασικός σκοπός της παρούσας διατριβής υπήρξε η συνεισφορά νέων, σημαντικών δεδομένων αλλά και μεθοδολογικών εργαλείων, τα οποία θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν στο σχεδιασμό και την εφαρμογή μελλοντικών δράσεων διατήρησης και διαχείρισης του ζαρκαδιού στην Ελλάδα. Η μελέτη επικεντρώθηκε σε δύο κύριους άξονες: α) στην περιγραφή της γενετικής ποικιλότητας του ελληνικού ζαρκαδιού και β) στην αξιολόγηση της δυνατότητας χρήσης έμμεσων μεθόδων εκτίμησης της αφθονίας και της πυκνότητας για την παρακολούθηση των πληθυσμιακών του διακυμάνσεων. Η απώλεια της γενετικής ποικιλότητας είναι μία από τις βασικές απειλές για την επιβίωση των φυσικών πληθυσμών ενός είδους και η διατήρησή της αποτελεί σημαντική προτεραιότητα στην προστασία της βιοποικιλότητας. Προκειμένου να εκτιμηθούν τα επίπεδα γενετικής ποικιλομορφίας και να διερευνηθεί η ύπαρξη γεωγραφικών προτύπων διαφοροποίησης του είδους στην Ελλάδα, διενεργήθηκαν δειγματοληψίες σε 8 φυσικούς και έναν εκτρεφόμενο πληθυσμό. Συνολικά συγκεντρώθηκαν 96 δείγματα μαλακών ιστών ή/και νεκρού οργανικού υλικού, από τα οποία εξήχθη ολικό DNA. Οι μοριακοί δείκτες που χρησιμοποιήθηκαν στη γενετική ανάλυση ήταν η περιοχή ελέγχου του μιτοχονδριακού DNA και 14 μικροδορυφορικοί τόποι. Ως προς τη ευρύτερη φυλογεωγραφία του είδους επιχειρήσαμε να ελέγξουμε την ορθότητα προηγούμενων υποθέσεων, στηριζόμενοι στην κοινή ανάλυση των απλοτύπων της περιοχής ελέγχου του μιτοχονδριακού DNA που βρέθηκαν στην Ελλάδα και δημοσιευμένων απλοτύπων από πληθυσμούς στην υπόλοιπη Ευρώπη. Τα ζαρκάδια που επιβιώνουν στην Ελλάδα ανήκουν στο σύνολό τους σε έναν και μόνο φυλογενετικό κλάδο (Ανατολικό κλάδο), ο οποίος πιθανώς διαφοροποιήθηκε εξαιτίας της απομόνωσης προγονικών πληθυσμών του είδους κατά τις παγετώδεις περιόδους στη Βαλκανική χερσόνησο. Οι ελληνικοί πληθυσμοί, ως μέρος ενός συνόλου ιστορικά απομονωμένων και έντονα διαφοροποιημένων πληθυσμών των Βαλκανίων, συνιστούν μια εξελικτικά σημαντική μονάδα διατήρησης εντός του είδους, η οποία χρήζει προστασίας από γενετική υποβάθμιση και ανάμειξη. Όπως συμβαίνει και στην Ιταλική και Ιβηρική χερσόνησο, το ελληνικό ζαρκάδι εμφανίζει ισχυρή γενετική δομή και υψηλή διαπληθυσμιακή διαφοροποίηση, σε αντίθεση με τους περισσότερο ομοιογενείς πληθυσμούς της κεντρικής Ευρώπης. Η δράση της τυχαίας γενετικής παρέκκλισης στους μικρούς και απομονωμένους ελληνικούς πληθυσμούς θα μπορούσε να θεωρηθεί καθοριστικός παράγοντας διαμόρφωσης των υψηλών τιμών διαπληθυσμιακής διαφοροποίησης σε τόσο μικρή γεωγραφική κλίμακα. Με βάση τα δεδομένα της παρούσας μελέτης θα μπορούσαν να αναφερθούν τουλάχιστον τέσσερεις διαφοροποιημένες γενετικές δεξαμενές εντός της Ελλάδας, οι οποίες αντιστοιχούν σε διακριτές διαχειριστικές μονάδες και οι οποίες θα πρέπει να διατηρηθούν ως σημαντικές συνιστώσες της ποικιλομορφίας και του εξελικτικού δυναμικού του ελληνικού ζαρκαδιού. Οι τοπικοί πληθυσμοί χαρακτηρίζονται από μειωμένες τιμές γενετικής ποικιλότητας σε σχέση με τους ακμαίους πληθυσμούς άλλων χωρών, πιθανόν λόγω του μικρού τους μεγέθους. Το δεδομένο αυτό σε συνδυασμό με την πιθανή γενετική απομόνωση σε τοπική κλίμακα, καθιστά τους ελληνικούς πληθυσμούς ιδιαίτερα ευάλωτους σε φαινόμενα περεταίρω γενετικής υποβάθμισης και υπογραμμίζει την ανάγκη εξειδικευμένης διαχείρισης και προστασίας. Η απουσία συστηματικών εκτιμήσεων της αφθονίας και της πυκνότητας των πληθυσμών του ζαρκαδιού στην Ελλάδα συνιστά μια σημαντική διαχειριστική ανεπάρκεια. Οι έμμεσες μέθοδοι εκτίμησης, που στηρίζονται στην καταμέτρηση των περιττωματικών αποθέσεων των ζώων, έχουν προταθεί ως εναλλακτική λύση έναντι κλασικών άμεσων μεθόδων για την εκτίμηση της αφθονίας των ελαφοειδών. Η πρακτική εφαρμογή και η αποδοτικότητα των μεθόδων καταμέτρησης κοπρανοσωρών έχει αξιολογηθεί κυρίως σε ενδιαιτήματα εύκρατων δασών και λιβαδιών της ευρωπαϊκής ενδοχώρας και της Μεγάλης Βρετανίας, που χαρακτηρίζονται από την ύπαρξη ήπιου γεωμορφολογικού αναγλύφου και συγκεκριμένων κλιματολογικών συνθηκών. Αντίθετα ελάχιστες είναι οι σχετικές μελέτες και οι δημοσιευμένες εργασίες σε πληθυσμούς ζαρκαδιών που ζουν σε μεσογειακά οικοσυστήματα. Προκειμένου να αξιολογηθεί η δυνατότητα χρήσης των μεθόδων σε προγράμματα συστηματικής παρακολούθησης των ελληνικών πληθυσμών, πραγματοποιήθηκαν δύο χρονικά ανεξάρτητες πιλοτικές έρευνες εκτίμησης της αφθονίας ενός εκτρεφόμενου πληθυσμού στα Καλάβρυτα. Στην πρώτη έρευνα εφαρμόστηκε η μέθοδος εκτίμησης του ρυθμού συσσώρευσης κοπρανοσωρών (Faecal Accumulation Rate) ενώ στη δεύτερη η μέθοδος καταμέτρησης κοπρανοσωρών (Faecal Standing Crop). Στην περίπτωση της μεθόδου FSC, αντί της παραδοσιακής τεχνικής δειγματοληψίας σε επιφάνειες (plot sampling) χρησιμοποιήθηκε η πιο σύγχρονη τεχνική της δειγματοληψίας αποστάσεων (distance sampling). Επιπλέον, με ανεξάρτητο πείραμα υπολογίστηκε ο μέσος χρόνος αποικοδόμησης των κοπρανοσωρών, που ήταν απαραίτητος στη μέθοδο FSC. Πέραν της περιγραφής των πρακτικών δυσκολιών, αξιολογήθηκε η ακρίβεια των εκτιμούμενων πληθυσμιακών παραμέτρων καθώς και το κόστος εφαρμογής των μεθόδων σε χρόνο και ανθρώπινο δυναμικό. Η επιτυχία των πληθυσμιακών ερευνών στο εκτροφείο των Καλαβρύτων αποδεικνύει ότι οι έμμεσες μέθοδοι καταμέτρησης κοπρανοσωρών μπορούν να εφαρμοστούν και στα ορεινά μεσογειακά οικοσυστήματα της Ελλάδας δίνοντας μια εναλλακτική δυνατότητα αξιόπιστων εκτιμήσεων του πληθυσμιακού μεγέθους των ζαρκαδιών. Ως καταλληλότερη μέθοδος για εφαρμογή σε προγράμματα συστηματικής παρακολούθησης (monitoring) προτείνεται η FSC με δειγματοληψία αποστάσεων, λόγω κυρίως της δυνατότητας που παρέχει για μεγαλύτερη ένταση δειγματοληψίας με μικρότερο κόστος σε χρόνο και ανθρώπινο δυναμικό

Figure 1 in Non-invasive genetic study and population monitoring of the brown bear (Ursus arctos) (Mammalia: Ursidae) in Kastoria region - Greece

Figure 1. The study area in Kastoria region and capture locations (red dots) for the 75 living bears.Published as part of Tsaparis, Dimitris, Karaiskou, Nikoleta, Mertzanis, Yorgos & Triantafyllidis, Alexander, 2014, Non-invasive genetic study and population monitoring of the brown bear (Ursus arctos) (Mammalia: Ursidae) in Kastoria region - Greece, pp. 393-410 in Journal of Natural History 49 (5) on page 396, DOI: 10.1080/00222933.2013.877992, http://zenodo.org/record/400411

Non-invasive genetic study and population monitoring of the brown bear (Ursus arctos) (Mammalia: Ursidae) in Kastoria region - Greece

Tsaparis, Dimitris, Karaiskou, Nikoleta, Mertzanis, Yorgos, Triantafyllidis, Alexander (2014): Non-invasive genetic study and population monitoring of the brown bear (Ursus arctos) (Mammalia: Ursidae) in Kastoria region - Greece. Journal of Natural History 49 (5): 393-410, DOI: 10.1080/00222933.2013.87799

Figure 2 in Non-invasive genetic study and population monitoring of the brown bear (Ursus arctos) (Mammalia: Ursidae) in Kastoria region - Greece

Figure 2. (A) Means of estimated LnP (Data) and standard deviations for K = 1 to K = 5. (B) Factorial correspondence analysis plot of multilocus genotypes for 82 brown bear individuals identified in the present study.Published as part of Tsaparis, Dimitris, Karaiskou, Nikoleta, Mertzanis, Yorgos & Triantafyllidis, Alexander, 2014, Non-invasive genetic study and population monitoring of the brown bear (Ursus arctos) (Mammalia: Ursidae) in Kastoria region - Greece, pp. 393-410 in Journal of Natural History 49 (5) on page 402, DOI: 10.1080/00222933.2013.877992, http://zenodo.org/record/400411

Using genetic markers to unravel the origin of birds converging towards pre-migratory sites

Identifying patterns of individual movements in spatial and temporal scales can provide valuable insight into the structure of populations and the dynamics of communities and ecosystems. Especially for migrating birds, that can face a variety of unfavorable conditions along their journey, resolving movements of individuals across their annual cycle is necessary in order to design better targeted conservation strategies. Here, we studied the movements of a small migratory falcon, the Lesser Kestrel (Falco naumanni), by genetically assigning feathers from individuals of unknown origin that concentrate in large roosts during the pre-migratory period. Our indings suggest that birds from multiple breeding populations in the Central and Eastern Mediterranean region move towards two premigratory sites in theBalkans, some of them detouring greatly from their expected flyways, travelling more than 500 km to reach these sites and prepare for the post-nuptial migration. By identifying the origin of individuals using the pre-migratory sites, not only we provide a better understanding of the possible impact of local threats at these sites on multiple breeding populations but also inform the design of efective conservation actions for the species

Conservation genetics of a resident population of Greylag Goose (Anser anser) at the southernmost limit of the species’ distribution in Europe

Abstract Background Conservation of small and isolated populations can be challenging since they are prone to loss of genetic diversity due to random genetic drift and inbreeding. Therefore, information from the assessment of genetic diversity and structure are needed for conservation programs to determine the appropriate management strategy for the populations. We investigated the levels of genetic variability in a resident Greylag Goose (Anser anser) population, the southernmost breeding population of the species in Europe and the sole viable population of any goose species in Greece. Methods A fragment of mtDNA Control Region and a panel of 11 microsatellite markers were used to search for any signs of genetic impoverishment and population substructure and to reveal the underlying processes through the identification of possible past demographic events. Results The population was found to be monomorphic in the amplified fragment of the mitochondrial Control Region, with all individuals sharing a single private haplotype. Analyses showed a lack of any population substructure indicating a panmictic population. Although the population seems to have experienced a strong and recent genetic bottleneck and exhibits a small effective population size, we did not find evidence of either extremely low levels of genetic diversity or inbreeding depression. Conclusions The recent demographic decline we detected and the combined influence of residency and anthropogenic factors have probably shaped the current genetic status. Our study population does not need emergency conservation actions but should be regarded as a discrete management unit. Future management strategies should focus on population and genetic monitoring and preventing further abundance declines that would increase the risk of genetic impoverishment

Genetic structure of a patchily distributed philopatric migrant: implications for management and conservation

Significant demographic fluctuations can have major genetic consequences in wild populations. The lesser kestrel (Falco naumanni) has suffered both population declines and range fragmentation during the second half of the 20 century. In this study we analysed multilocus microsatellite data to assess the genetic structure of the species. Our analysis revealed significant genetic structuring of lesser kestrel populations, not only at the cross-continental scale, but also regionally within the Central and Eastern (CE) Mediterranean region. We detected signs of genetic bottlenecks in some of the peripheral populations coupled with small effective population sizes. Values of genetic differentiation among the largest populations were low, albeit significant, whereas the small peripheral CE Mediterranean populations showed higher levels of differentiation from all other populations. Gene flow levels were relatively low among the discontinuously distributed populations of the CE Mediterranean region. We argue that the observed spatial genetic structure can be attributed at some level to the past demographic decline experienced by the species. Finally, we identify management units in the region, and inform the design of conservation actions aimed at the increase of population sizes and dispersal rates among peripheral populations. t

Absence of spatial genetic structure in common dentex (Dentex dentex Linnaeus, 1758) in the Mediterranean Sea as evidenced by nuclear and mitochondrial molecular markers.

The common dentex, Dentex dentex, is a fish species which inhabits marine environments in the Mediterranean and Northeast Atlantic regions. This is an important species from an ecological, economic and conservation perspective, however critical information on its population genetic structure is lacking. Most samples were obtained from the Mediterranean Sea (17 sites) with an emphasis around Corsica (5 sites), plus one Atlantic Ocean site. This provided an opportunity to examine genetic structuring at local and broader scales to provide science based data for the management of fishing stocks in the region. Two mitochondrial regions were examined (D-loop and COI) along with eight microsatellite loci. The COI data was combined with publicly available sequences and demonstrated past misidentification of common dentex. All markers indicated the absence of population genetic structure from the Bay of Biscay to the eastern Mediterranean Sea. Bayesian approaches, as well as the statistical tests performed on the allelic frequencies from microsatellite loci, indicated low differentiation between samples; there was only a slight (p = 0.05) indication of isolation by distance. Common dentex is a marine fish species with a unique panmictic population in the Mediterranean and likely in the Atlantic Ocean as well